zum Directory-modus

Tutorial MenueDie Stoffklasse der aliphatischen KohlenwasserstoffeLerneinheit 4 von 14

Alkane: Vorkommen und Bedeutung

Alkane: Octanzahl

Die Octanzahl ist eine Größe, die die Klopffestigkeit von Motorkraftstoffen in Ottomotoren angibt. Unter Klopfen versteht man ein scharfes klingelndes Geräusch des Motors, welches durch Verbrennungsvorgänge des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Zylinder hervorgerufen wird. Normalerweise schreitet eine Flammenfront gleichmäßig vom Ort der Zündung durch den Zylinder. Dabei kommt es zu Druckwellen, die durch lokale Überhitzung zur Selbstentzündung des Gemisches vor der Flammenfront führen können. Die dadurch entstehende Druckwelle ist der ursprünglichen entgegengerichtet. Das so hervorgerufene Klopfen hat eine verminderte Motorleistung und einen erhöhten Materialverschleiß zur Folge.

Verzweigte und aromatische Kohlenwasserstoffe sind gegenüber Selbstentzündung bei hohem Druck und Temperatur weniger empfindlich als langkettige, unverweigte Alkane und werden daher als Otto-Kraftstoffe bevorzugt.

Die Octanzahl beruht auf einer willkürlichen Skala, bei der n-Heptan der Wert 0 zugeordnet wird und 2,2,4-Trimethylpentan (Isooctan) der Wert 100.

Abb.1
n-Heptan
Abb.2
Isooctan

Mischungen aus beiden Alkanen haben entsprechend ihrem Mischungsverhältnis Octanzahlen zwischen 0 und 100. Ein Kraftstoffgemisch, welches sich bei Verbrennungsprozessen im Motor wie eine Mischung aus 92 % Isooctan und 8 % n-Heptan verhält, erhält entsprechend die Octanzahl 92.

Die Messung der Octanzahl erfolgt infolgedessen in speziellen Verbrennungsmotoren, wobei man folgende Varianten unterscheidet:

MOZ: Motor-Octanzahl: bezeichnet die Octanzahl, die bei 900 U/min gemessen wird

ROZ: Research-Octanzahl: bezeichnet die Octanzahl, die bei 600 U/min gemessen wird

Tab.1
Beispiele
Verbindung/KraftstoffROZMOZ
Butan9390
Isopentan9290
Benzol9991
Toluol124112
ortho-Xylol120103
para-Xylol146127
tert-Butylmethylether110,5
Super (unverbleit)9585
Normal (unverbleit)9182,5

Durch hinzufügen von Antiklopfmitteln kann die Octanzahl beträchtlich gesteigert werden. Früher war der Zusatz von Tetraethylblei (verbleites Benzin) üblich.

Abb.3

Das bei der Verbrennung von Tetraethylblei entstehende Bleioxid vergiftet die Abgaskatalysatoren. Deshalb wurde durch Beschluss der EU der Verkauf von bleihaltigem Benzin in den Mitgliedsländern ab 2000 (mit besonderer Ausnahmereglung ab 2005) verboten. Die Wirkungsweise von Tetraethylblei beruht auf dem Abfangen von freien Radikalen, die sich als Intermediate bei der Verbrennung bilden. Als Ersatz für die Verbleiung hat man die Qualität der Kraftstoffe erhöht (zum Beispiel durch Reforming-Prozesse) und hat Ersatzadditive gefunden, welche die Wirkung der Abgaskatalysatoren nicht beeinträchtigen:

Abb.4

tert-Butylmethylether hat nach der Octanzahlskala eine Octanzahl von 110,5!

Seite 4 von 7