Welche Alkane sind bei Zimmertemperatur flüssig?

Von Gas zu Flüssigkeit: Welche Alkane sind bei Raumtemperatur flüssig?

Die physikalischen Eigenschaften von Alkanen, den einfachsten organischen Verbindungen, hängen stark von ihrer Molekülgröße ab. Während die kleineren Alkane bei Raumtemperatur gasförmig vorliegen, werden sie mit zunehmender Kettenlänge flüssig und schließlich fest. Der Übergang vom gasförmigen zum flüssigen Zustand ist dabei nicht abrupt, sondern graduell. Die entscheidende Größe ist die Anzahl der Kohlenstoffatome.

Der Wendepunkt liegt bei fünf Kohlenstoffatomen. Alkane mit weniger als fünf C-Atomen – Methan (CH₄), Ethan (C₂H₆), Propan (C₃H₈) und Butan (C₄H₁₀) – sind unter normalen Bedingungen Gase. Ihre geringen Molekülmassen führen zu schwachen intermolekularen Kräften (van-der-Waals-Kräfte), die nicht ausreichen, um die Moleküle bei Raumtemperatur in einem flüssigen Aggregatzustand zu halten.

Ab Pentan (C₅H₁₂) ändert sich das Bild. Die stärkeren van-der-Waals-Kräfte, bedingt durch die größere Oberfläche und die damit erhöhte Anzahl möglicher Wechselwirkungen zwischen den Molekülen, führen dazu, dass Pentan bei Raumtemperatur flüssig ist. Sein Siedepunkt von 36,1 °C liegt deutlich über der üblichen Raumtemperatur. Diese Tendenz setzt sich fort: Hexan, Heptan, Octan und alle höheren Alkane sind ebenfalls bei Raumtemperatur flüssig. Die Siedetemperatur steigt mit zunehmender Kettenlänge kontinuierlich an, was auf die immer stärker werdenden intermolekularen Anziehungskräfte zurückzuführen ist.

Es ist wichtig zu betonen, dass “Raumtemperatur” nicht exakt definiert ist und je nach geographischer Lage und Jahreszeit schwanken kann. Die Aussage, dass Alkane ab Pentan flüssig sind, gilt jedoch für den üblichen Temperaturbereich von etwa 15°C bis 25°C. Bei extrem niedrigen Temperaturen könnten auch höhere Alkane in den festen Zustand übergehen. Umgekehrt können bei höheren Temperaturen auch einige der niedrigeren Alkane, insbesondere Pentan, leichter verdampfen.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Während Methan bis Butan gasförmig sind, sind Pentan und alle höheren, unverzweigten Alkane bei Raumtemperatur flüssig. Diese Beobachtung verdeutlicht den Einfluss der Molekülgröße auf die intermolekularen Kräfte und damit auf den Aggregatzustand.