Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Essener Chemiker klären ungewöhnliche Eigenschaften von Propan auf

11.08.2000


Das Phänomen ist seit mehr als hundert Jahren bekannt, doch aufklären konnten es Essener Chemiker erst jetzt. Das Gas Propan - vor allem Campern als Flüssigkeit in Druckbehältern wohlbekannt - hat eine
ungewöhnliche Eigenschaft: Sein Schmelzpunkt fällt völlig aus der Reihe.

10. August 2000

Propan gehört zur Familie der Alkane, an deren Anfang das Erdgas Methan mit nur einem Kohlenstoffatom steht. Es folgt das Ethan mit zwei Kohlenstoffatomen und an dritter Stelle das Propan mit drei Kohlenstoffatomen. Das Butan, das in jedem Gasfeuerzeug zu finden ist, folgt mit vier Kohlenstoffatomen. Die Siedepunkte nehmen mit der Anzahl der Kohlenstoffatome stetig zu. Eine ähnliche Abfolge lässt sich zunächst auch für die Schmelzpunkte vermuten, doch erstaunlicherweise hat Propan nicht einen Schmelzpunkt, der höher liegt als der seiner leichteren Verwandten, sondern den niedrigsten aller Alkane.

Die Arbeitsgruppe für Strukturchemie an der Universität Essen unter der Leitung von Professor Dr. Roland Boese ist spezialisiert darauf, die Strukturen von niedrig schmelzenden Verbindungen aufzuklären, und hat hierfür entsprechende Apparaturen entwickelt: Um das Propan zu untersuchen, wird es bei unter - 200°C verfestigt. Anschließend wird aus der festen Masse ein Kristall gezüchtet, indem man mit einem Infrarot- Laser auf die winzigen Kapillare zielt, in denen sich das verfestigte Propan befindet. An der getroffenen Stelle entsteht eine Heizzone, in der das verfestigte Propan zu schmelzen beginnt. Hier kann jetzt ein klarer Kristall nachwachsen, der für die Untersuchungen geeignet ist.

Um etwas über dessen Struktur und damit die Eigenschaften von Propan herauszufinden, werden nun Röntgen-Strahlen auf diesen Kristall gerichtet. Die Strahlen werden in charakteristischer Weise von dessen Atomen abgelenkt, und es entsteht ein komplexes Strahlenmuster. Nach aufwändigen Berechnungen lassen sich dann aus den Mustern detaillierte Einblicke in die atomare Struktur des Propan-Kristalls gewinnen. Mit Hilfe dieser sogenannten Einkristall-Röntgenstrukturanalyse stellten die Forscher fest, dass beim Propan besonders viele Lücken zwischen den Molekülen bestehen, dass sich die einzelnen Moleküle sich nicht so fest aneinander schmiegen können, wie bei den übrigen Alkanen. Der Grund dafür, dass Propan bereits bei niedrigeren Temperaturen als erwartet flüssig wird, war damit gefunden.

Blieb nur noch die Frage zu klären, weshalb Propan solch zahlreiche große Lücken mit Vakuum zwischen den Molekülen aufweist, weshalb sie sich nicht näher aneinander schmiegen. Die Antwort fanden die Chemiker in der Molekülgestalt des Propans: Sie ähnelt - in der Ebene angeordnet - einem Fünfeck, und Fünfecke lassen sich nicht eng packen. Ethan beispielsweise erinnert in seiner äußeren Form an ein Rechteck, und diese lassen sich natürlich viel leichter aneinander schichten als Fünfecke, bei denen die Ecken immer wieder auf Flächen stoßen, was die Verbindung viel instabiler macht. Die feste Struktur des Propans löst sich folglich leichter auf, der Schmelzpunkt liegt niedriger als bei den kompakter schichtbaren Alkanen.

Derlei Untersuchungen der Strukturchemiker der Universität Essen lassen sich auch auf Gebiete ausweiten, die in Zukunft von hoher praktischer Relevanz in der Gesellschaft sind: So forscht die Arbeitsgruppe beispielsweise fieberhaft zum Thema "brennendes Eis", das aus Wasser und Methan besteht und in riesigen Mengen unter dem Meeresboden in großen Tiefen und hohen Drücken existiert. Ebenso unklar ist auch noch die Struktur des farblosen Festkörpers, den Propan unter Druck bildet. Beide sogenannte Gashydrate werden als mögliche Energiequellen des neuen Jahrtausends angesehen, vorausgesetzt, dass noch auf fossile Energieträger zurückgegriffen werden muss.

Redaktion: Maren Beuscher, Telefon (02 01) 1 83-20 87
Weitere Informationen: Professor Dr. Roland Boese, Institut für Anorganische Chemie, Telefon (0201) 183-2416

Monika Roegge  |

Weitere Berichte zu: Kohlenstoffatom Molekül Propan Schmelzpunkt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht CeMM Studie gibt Einblick in die Funktionsweise eines wichtigen Genregulators
01.06.2020 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen
29.05.2020 | Universität Heidelberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren auf Basis innovativer DNA-Polymerasen entwickelt

Eine Forschungskooperation der Universität Konstanz unter Federführung von Professor Dr. Christof Hauck (Fachbereich Biologie) mit Beteiligung des Klinikum Konstanz, eines Konstanzer Diagnostiklabors und des Konstanzer Unternehmens myPOLS Biotec, einer Ausgründung aus der Arbeitsgruppe für Organische Chemie / Zelluläre Chemie der Universität Konstanz, hat ein neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren entwickelt. Dieser Test ermöglicht es, Ergebnisse in der Hälfte der Zeit zu ermitteln – im Vergleich zur klassischen Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR).

Die frühe Identifikation von Patienten, die mit dem neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) infiziert sind, ist zentrale Voraussetzung bei der globalen Bewältigung...

Im Focus: Textilherstellung für Weltraumantennen startet in die Industrialisierungsphase

Im Rahmen des EU-Projekts LEA (Large European Antenna) hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Textile Faserkeramiken TFK in Münchberg gemeinsam mit den Unternehmen HPS GmbH und Iprotex GmbH & Co. KG ein reflektierendes Metallnetz für Weltraumantennen entwickelt, das ab August 2020 in die Produktion gehen wird.

Beim Stichwort Raumfahrt werden zunächst Assoziationen zu Forschungen auf Mond und Mars sowie zur Beobachtung ferner Galaxien geweckt. Für unseren Alltag sind...

Im Focus: Biotechnologie: Enzym setzt durch Licht neuartige Reaktion in Gang

In lebenden Zellen treiben Enzyme biochemische Stoffwechselprozesse an. Auch in der Biotechnologie sind sie als Katalysatoren gefragt, um zum Beispiel chemische Produkte wie Arzneimittel herzustellen. Forscher haben nun ein Enzym identifiziert, das durch die Beleuchtung mit blauem Licht katalytisch aktiv wird und eine Reaktion in Gang setzt, die in der Enzymatik bisher unbekannt war. Die Studie ist in „Nature Communications“ erschienen.

Enzyme – in jeder lebenden Zelle sind sie die zentralen Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse und machen dort Reaktionen möglich. Genau diese...

Im Focus: Biotechnology: Triggered by light, a novel way to switch on an enzyme

In living cells, enzymes drive biochemical metabolic processes enabling reactions to take place efficiently. It is this very ability which allows them to be used as catalysts in biotechnology, for example to create chemical products such as pharmaceutics. Researchers now identified an enzyme that, when illuminated with blue light, becomes catalytically active and initiates a reaction that was previously unknown in enzymatics. The study was published in "Nature Communications".

Enzymes: they are the central drivers for biochemical metabolic processes in every living cell, enabling reactions to take place efficiently. It is this very...

Im Focus: Innovative Sensornetze aus Satelliten

In Würzburg werden vier Kleinst-Satelliten auf ihren Start vorbereitet. Sie sollen sich in einer Formation bewegen und weltweit erstmals ihre dreidimensionale Anordnung im Orbit selbstständig kontrollieren.

Wenn ein Gegenstand wie der Planet Erde komplett ohne tote Winkel erfasst werden soll, muss man ihn aus verschiedenen Richtungen ansehen und die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

Urban Transport Conference 2020 in digitaler Form

18.05.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen

29.05.2020 | Biowissenschaften Chemie

Wald im Wandel

29.05.2020 | Agrar- Forstwissenschaften

Schwarzer Stickstoff: Bayreuther Forscher entdecken neues Hochdruck-Material und lösen ein Rätsel des Periodensystems

29.05.2020 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics