Ethan

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Dieser Artikel befasst sich mit der chemischen Verbindung Ethan; für die verschiedenen Bedeutungen der Namen Eitan/Etan/Ethan siehe Eitan.
Strukturformel
Struktur von Ethan
Keile zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name Ethan
Andere Namen
  • Äthan (standardsprachlich)
  • R170
Summenformel C2H6
CAS-Nummer 74-84-0
PubChem 6324
Kurzbeschreibung

farbloses Gas [1]

Eigenschaften
Molare Masse 30,07 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte
  • 1,36 g·l−1 (gasförmig, 0 °C, 1013 hPa) [1]
  • 0,54 g·cm−3 (flüssig, am Siedepunkt)[1]
Schmelzpunkt

−183 °C [1]

Siedepunkt

−89 °C [1]

Dampfdruck

3,8 MPa (20 °C) [1]

Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser[1]

Dipolmoment

0[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 04 – Gasflasche

Gefahr

H- und P-Sätze H: 220
P: 210​‐​377​‐​381​‐​403 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
Hochentzündlich
Hoch-
entzündlich
(F+)
R- und S-Sätze R: 12
S: (2)​‐​9​‐​16​‐​33
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−84,0 kJ/mol[5]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Ethan (standardsprachlich: Äthan) ist eine chemische Verbindung, die den Alkanen zugehört (gesättigte Kohlenwasserstoffe). Es ist ein farb- und geruchloses Gas, das vor allem zu Heiz- und Verbrennungszwecken genutzt wird. Davon abgeleitet ist der Ethyl-Rest (–C2H5). Ethan ist neben Methan ein Hauptbestandteil des Erdgases.

Konformation[Bearbeiten]

Newmanprojektion des Ethan-Moleküls, ekliptische Konformation links, gestaffelte Konformation rechts
Kalottenmodell des Ethans

Ethan weist zwei Konformationen auf, sie unterscheiden sich in ihrer Energie, die in diesem Fall als Torsionsenergie bezeichnet wird, um etwa 12,6 Kilojoule pro Mol. In der ekliptischen Konformation ist sie am höchsten, sie ist daher instabil. In der gestaffelten Konformation ist sie am niedrigsten, diese ist folglich energetisch bevorzugt. Die Energie aller anderen Konformationen liegt zwischen diesen beiden Extremen.

Die Torsionsenergie des Ethanmoleküls ist bei Raumtemperatur klein gegenüber der thermischen Energie, sodass es sich in konstanter Rotation um die C-C-Achse befindet. Allerdings „rastet“ es in regelmäßigen Abständen in der gestaffelten Konformation „ein“, sodass sich jeweils etwa 99 Prozent aller Moleküle nahe dem Energieminimum befinden. Der Übergang zwischen zwei benachbarten gestaffelten Konformationen dauert durchschnittlich 10−11 Sekunden (siehe auch Konformation von Ethan).

Eigenschaften[Bearbeiten]

Ethan ist ein farbloses und geruchloses Gas, es schmilzt bei −182,76 °C und siedet bei −88,6 °C. Es ist nur schlecht in Wasser löslich: 61 mg/l bei 20 °C. Zum Schmelzen werden 583 J/mol benötigt, zum Sieden 10 kJ/mol.

Struktur[Bearbeiten]

Vorkommen und Darstellung[Bearbeiten]

Planet Ethananteil
Jupiter 5,8 ± 1,5 ppm
Saturn 7 ± 1,5 ppm
Neptun ~1,5 ppm

Im Erdgas sowie Sumpfgas finden sich nicht unerhebliche Mengen von Ethan, in der Atmosphäre finden sich allerdings nur Spuren. Die verhältnismäßig großen Mengen von Methan und Ethan auf der Erde sind vor allem auf dessen Lebensformen zurückzuführen bzw. der Zersetzung organischer Materie. Sie entstehen aber auch ohne das Beisein von Lebensformen in Anwesenheit von Wasserstoff und Kohlenstoff, da es sehr einfache Verbindungen sind.

Auf dem Jupiter, Saturn und Neptun finden sich Spuren von Ethan, auf den restlichen Planeten nicht. Auch auf manchen Kometen findet sich Ethan, so waren in der Koma des Kometen Hale-Bopp geringere Mengen Ethan zu finden. Die Ethanvorkommen im Weltall sind gering und viel kleiner als die des Methans. Auch auf einigen Monden findet sich Ethan: Auf dem Saturnmond Enceladus finden sich Spuren von Ethan, am 30. Juli 2008 wurde bekanntgegeben, dass der See Ontario Lacus auf Titan hauptsächlich mit Ethan gefüllt ist.[7] Auch auf dem Zwergplaneten Pluto findet sich Ethaneis.

Es kann im Labormaßstab durch Kolbe-Elektrolyse von Essigsäure beziehungsweise Kaliumacetat hergestellt werden.

Gefahren[Bearbeiten]

Ethan führt beim Einatmen zu erhöhten Atem- und Herzfrequenzen. Des Weiteren führt es beim Einatmen in größeren Mengen zu Taubheit in den Gliedern, zu Schlaflosigkeit, mentaler Verwirrung, Koordinations- und Gedächtnisverlust sowie Hyperventilation. Bei Aufnahme führt es zu Übelkeit und Erbrechen. Weil Ethan meist bei tiefen Temperaturen flüssig gelagert wird, kann es bei austretendem Ethan zu Erfrierungen kommen. Ethan ist hochentzündlich.

Zwischen einem Luftvolumenanteil von 2,7 bis 15,5 Prozent bildet es explosive Gemische, wobei das zündwilligste Gemisch einen Anteil von 6,5 Vol-% Ethan enthält. Der Flammpunkt liegt bei −135 °C, die Zündtemperatur bei 515 °C.

Verwendung[Bearbeiten]

Ethan wird mit dem Erdgas zu Heizzwecken in Feuerungsanlagen verbrannt, es hat einen Heizwert von 64 MJ/m3 (47 MJ/kg). Es dient auch als Ausgangsstoff für die Synthese von Ethen, Essigsäure und anderen chemischen Verbindungen. Außerdem wird Ethan als Kältemittel (R 170) in Kälte- und Klimaanlagen verwendet.

Reaktionen[Bearbeiten]

Ethan verbrennt unter Sauerstoffzugabe zu Wasser und Kohlenstoffdioxid:

Ethane reaction2

Damit die vollständige Oxidation zu Kohlenstoffdioxid ablaufen kann, werden ideale Reaktionsbedingungen benötigt (Hauptkriterium: ausreichend Sauerstoff).

Ethan wird in Wasserstoff und Ethen gespalten:

Ethane reaction2

Damit die Reaktion ablaufen kann, ist eine sehr hohe Temperatur (> 700 °C) nötig.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g h Eintrag zu CAS-Nr. 74-84-0 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 13. Januar 2008 (JavaScript erforderlich)
  2. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Permittivity (Dielectric Constant) of Gases, S. 6-188.
  3. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 74-84-0 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  4. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  5. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-22.
  6.  J. L. Duncan, D. C. McKean and A. J. Bruce: Infrared spectroscopic studies of partially deuterated ethanes and the r0, rz, and re structures. In: Journal of Molecular Spectroscopy. 74, Nr. 3, Elsevier Inc., März 1979, S. 361–374, doi:10.1016/0022-2852(79)90160-7.
  7. DLR: Saturnmond Titan – Ströme und Seen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen

Weblinks[Bearbeiten]

 Wiktionary: Ethan – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Ethane – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien