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Struktur und Konstitution der Alkane

Alkane: Verwendung

Alkane finden eine vielseitige Verwendung als Lösungsmittel, Brennstoffe, Treibstoffe, zur Fettsynthese, zur Überführung in Olefine (die als Ausgangsstoffe für Alkylbenzole eine große Rolle für die Synthese biologisch abbaubarer Waschmittel spielen), zur Gewinnung von Fettsäuren durch Luftoxidation, zur Herstellung von SCP (Eiweiß) usw.

Methan:

Der größte Teil des gewonnenen Methans wird für Heizzwecke verbrannt. Nur ein relativ kleiner Anteil wird chemisch weiter verarbeitet. Eine bedeutende Verwendung für Methan ist die Herstellung eines Kohlenmonoxid-Wasserstoff-Gemisches durch unvollständige Verbrennung und/oder Umsetzung von Methan mit Wasserdampf. Dieses Synthesegas wird für die Methanol-Synthese, die Herstellung von Aldehyden/Alkoholen durch Oxosynthese und zur Gewinnung von Wasserstoff (z.B. für die Ammoniak-Synthese) benutzt. Methan ist ein wichtiger Rohstoff für großtechnische Synthesen, z.B. bei der Herstellung von Halogenkohlenwasserstoffen wie Methylchlorid, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlormethan und zur Darstellung von Fluorkohlenstoffen, Schwefelkohlenstoff, Acetylen, Blausäure, Ruß usw. Durch oxidative Kopplung oder in einem Methan-Plasma gewinnt man C2-Verbindungen. Zunehmende Bedeutung gewinnt die mikrobiologische Verwertung für Proteinsynthesen, z.B. durch Methan-oxidierende Bakterien. Es wird jedoch nur eine kleine Menge des gewonnenen Methans in der chem. Industrie eingesetzt, der größte Teil findet als Brennstoff (Heizgas, Stadtgas) oder Treibstoff Anwendung. Für letzteren Zweck kommt es u.a. in Metallflaschen unter ca. 150 bar Druck in den Handel. Als Flüssiggas wird Methan in Tankschiffen bei Temperaturen unter -161 °C transportiert.

Ethan:

Ethan wird als Heizgas verwendet. Ferner wird Ethan zur Gewinnung von Ethylen durch Pyrolyse oder von Acetaldehyd und Essigsäure durch katalytische Oxidation verwendet.

Propan:

Propan ist ein wichtiger Rohstoff für die Petrochemie. In Druckgasflaschen als Flüssiggas (LPG) für Laboratorien und Haushalte zu Brenn- u. Heizzwecken [mittlerer Heizwert (Hu) 93 MJ/m3 ], als Kältemittel in der Industrie, als selektives Lösungsmittel für höhersiedende Rohölfraktionen und zur Entasphaltierung, für organische Synthesen (Chlorierung, Oxidierung, Ammonoxidierung, Nitrierung), hauptsächlich aber als Ausgangsprodukt für Ethylen u. Propylen. Durch Dehydrocyclooligomerisation an Zeolithen lassen sich BTX-Aromaten herstellen. Vielfach wird Propan heute - im Allgemeinen zusammen mit Butan - anstelle von Chlorfluorkohlenstoffen als Treibmittel in Sprays eingesetzt, wobei allerdings landesrechtliche Bestimmungen (Brennbarkeit) und die Gegenwart evtl. geruchsintensiver Begleitstoffe beachtet werden müssen.

Butan:

Butan ist ein wichtiger Rohstoff für die Petrochemie. In Druckgasflaschen als Flüssiggas, zur Verwendung als Brenngas in Laboratorien u. Haushalten (Heizwert: 124 MJ/m3), als Tieftemperatur-Lösungsmittel und Extraktionsmittel, überwiegend aber als Ausgangsprodukt für die technische Herstellung von 1,3-Butadien u. sog. Polymerbenzinen, sowie von Maleinsäureanhydrid.

Pentan:

n-Pentan ist ein Lösungsmittel, dient zum Schäumen von Phenolharz und Polystyrol, als Treibmittel für Aerosole, zur Füllung von Tieftemperatur-Thermometern und als Vergleichssubstanz in der Gaschromatographie.

Hexan:

Hexan findet Verwendung zur Öl- u. Fettextraktion, als Lösungsmittel und Reaktionsmedium bei Polymerisationen für die Herstellung von Kunststoffen und Synthetik-Kautschuk, als Verdünnungsmittel für schnelltrocknende Lacke, Druckfarben und Klebstoffe sowie als Elutions- u. Lösungsmittel in der Dünnschichtchromatographie und Spektroskopie, in Thermometern als Quecksilber-Ersatz.

Heptan:

Heptan dient als Lösungsmittel im Labor und für schnelltrocknende Lacke und Klebstoffe.

Octan:

Aromatisierung zu Xylolen u. Ethylbenzol; hauptsächlich als Lösungsmittel und bei azeotropen Destillationen. Zur Bestimmung der Octan-Zahl dient nicht Octan, sondern eines der 18 Isomeren (Isooctan).

Nonan:

Nonan wird zur Herstellung von Tensiden u. Schleppmitteln für die Destillationstechnik verwendet.

Undecan / Dodecan:

Undecan und Dodecan werden als Bezugssubstanzen in der Gaschromatographie verwendet, chloriertes Dodecan zur Herstellung von Alkylbenzolsulfonaten.

Synthetische Herstellung

Synthetisch kann man Alkane durch Kohlehydrierung, Fischer-Tropsch-Synthese (s. Benzin), Cracken, katalytische Hydrierung von Alkenen, Reduktion von Halogenalkanen, Hydrolyse von Grignard-Verbindungen, Wurtz-Kupplung, Hydrolyse von Carbiden, Kolbe-Elektrolyse oder durch Polymerisation aus Ethylen gewinnen.

Da die Verfügbarkeit von Erdöl und Kohle begrenzt ist, werden umweltverträglichere Energiequellen (Sonne, Wind, Wasser) die fossilen Energiequellen nach und nach ersetzen. Aber die Bedeutung von Erdöl und Kohle für die chemische Industrie als Rohstoffquelle für Kohlenstoff ist noch ungebrochen. Die Aufarbeitung und Verwendung von erneuerbarer Biomasse als Rohstoffquelle für die Industrie ist deshalb ein Schwerpunkt der Forschung.

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