Kohlenwasserstoffe

Kohlenwasserstoffe,
 
KW-Stoffe, große Gruppe chemischer Verbindungen, die nur aus den Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) bestehen und die als Grundkörper der organischen Verbindungen anzusehen sind. Bei den Kohlenwasserstoffen sind die (vier Bindungen ausbildenden) C-Atome untereinander durch Einfachbindungen (gesättigte Kohlenwasserstoffe) oder Doppel- und Dreifachbindungen (ungesättigte Kohlenwasserstoffe) zu einem stabilen Kohlenstoffgerüst verknüpft, während die noch frei bleibenden Valenzen der C-Atome mit H-Atomen verbunden sind. - Nach der Art des Kohlenstoffgerüsts werden offenkettige (lineare oder verzweigte) aliphatische (azyklische) Kohlenwasserstoffe und ringförmige (zyklische) Kohlenwasserstoffe unterschieden. Bei den aliphatischen Kohlenwasserstoffen unterscheidet man weiter die gesättigten (auch Paraffine genannten) Alkane sowie die ungesättigten Alkene und Alkine; aliphatische Kohlenwasserstoffe mit verzweigtem Kohlenstoffgerüst werden als Isoparaffine von den geradkettigen Paraffinen unterschieden. Zu den ringförmigen Kohlenwasserstoffen gehören einerseits die Kohlenwasserstoffe aus der Gruppe der alizyklischen Verbindungen (z. B. Cycloalkane, Cycloalkene), die in ihren Eigenschaften den aliphatischen Kohlenwasserstoffen nahe stehen (alizyklisch = aliphatisch-zyklisch), andererseits die Kohlenwasserstoffe aus der Gruppe der aromatischen Verbindungen, die aufgrund ihrer anderen Bindungsverhältnisse ein unterschiedliches Reaktionsverhalten zeigen (z. B. Benzol, Naphthalin). Polyzyklische Kohlenwasserstoffe enthalten mehrere Ringsysteme. Sind bei ihnen mindestens zwei gesättigte oder ungesättigte Ringe über mindestens zwei gemeinsame C-Atome miteinander verbunden, spricht man von kondensierten Kohlenwasserstoffen. In Spirokohlenwasserstoffen sind zwei Ringe über ein einziges C-Atom miteinander verbunden. In Analogie zu den fünf platonischen Körpern werden Kohlenwasserstoffe mit einem C-Gerüst in dieser geometrischen Form als platonische Kohlenwasserstoffe bezeichnet, z. B. Cuban, Dodecahedran.
 
Kohlenwasserstoffe mit bis zu vier C-Atomen sind bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck Gase. Mit steigender C-Zahl bilden Kohlenwasserstoffe zunächst leicht bewegliche, dann ölige Flüssigkeiten und schließlich Feststoffe. Alle Kohlenwasserstoffe lassen sich zu Kohlendioxid und Wasser verbrennen. - Kohlenwasserstoffe sind Bestandteile von Erdgas, Erdöl und Steinkohlenteer. Bestimmte Kohlenwasserstoffe kommen auch im Pflanzen- (z. B. Terpenkohlenwasserstoffe) und Tierreich (z. B. Steroide) vor. - Kohlenwasserstoffe spielen als Bestandteile von Kraftstoffen, Heizölen, Lösungsmitteln sowie als chemische Rohstoffe (Petrochemie) eine große Rolle.
 
Umweltaspekte:
 
Kohlenwasserstoffe werden in der Natur beim Auf- und Abbau organischer Substanzen gebildet und sind überall in der Atmosphäre verbreitet. Weltweit betragen die Emissionen von Kohlenwasserstoffen etwa
 
2 600 Mio. t pro Jahr; anthropogen verursacht (u. a. bei Erdölverarbeitung und -verbrauch, Kohleverbrennung, Lösungsmittelverbrauch, Abfallverbrennung) werden 90 Mio. t pro Jahr; der Anteil an den Gesamtemissionen beträgt 3 %. Als umweltbelastende Stoffe treten Kohlenwasserstoffe besonders in Abgasen auf (in diesem Zusammenhang meist als CH bezeichnet). In der Umwelt spielen als Schadstoffe besonders die aromatischen Kohlenwasserstoffe (Aromaten, z. B. das Benzol) und die Chlorkohlenwasserstoffe eine Rolle. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (z. B. Benzopyren) entstehen v. a. bei unvollständiger Verbrennung fossiler Brennstoffe und organischer Verbindungen; sie sind auch in Steinkohlenteer, Tabakrauch, in Auto- und Heizungsabgasen sowie in Ruß und einigen Mineralölen enthalten. Sie gelangen über die Luft in das Oberflächenwasser. Da sie sich in den Nahrungsketten anreichern und eine Krebs erzeugende Wirkung haben, müssen sie bei der Trinkwasseraufbereitung beachtet werden.
 
Bestimmte Mikroorganismen können Kohlenwasserstoffe als alleinige Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen; dies ist zunehmend wichtig für die mikrobielle Eiweißproduktion und für den Abbau von Kohlenwasserstoffen, die in die Umwelt gelangt sind (Erdölbakterien).
 

Universal-Lexikon. 2012.

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