Octan, n-Octan, iso-Octan

Octan ist der Namensgeber der Octanzahl oder Oktanzahl. Die Octanzahl ist ein Maß für die Klopffestigkeit eines Kraftstoffes für Ottomotoren. Benzin besteht aus einem Gemisch von Alkanen mit fünf bis zehn Kohlenstoffatomen. Der Wirkungsgrad von Benzinmotoren hängt vom Verdichtungsverhältnis ab. Es ist von Vorteil, ein hochverdichtetes Treibstoff-Luftgemisch zu Zünden. Hochverdichtete Verbrennungsgemische zünden jedoch oft schon vorzeitig. Das unkontrollierte vorzeitige Zünden wird als Klopfen bezeichnet. Besonders geeignet sind verzweigte Alkane, da diese eine gleichmäßige, rückstandsfreie und gesteuerte Verbrennung ohne "Klopfen" des Motors begünstigen. Dies ist auch der Grund, warum n-Octan, die geradlinige Form der 18 Isomere nicht als Maßstab für die Oktanzahl dient.

Zur Bestimmung der Oktanzahl wurden zwei Alkane definiert, die die beiden Bereichsgrenzen 0 und 100 abdecken sollten (inzwischen gibt es aber auch Werte über 100). Die Obergrenze von 100 Octan wird durch das Iso-Octan 2,2,4-Trimethylpentan gesetzt. Die Untergrenze von 0 Octan wird durch n-Heptan gesetzt. 2,2,4-Trimethylpentan ist sehr klopffest, n-Heptan neigt zum Klopfen. Ein Gemisch aus 5% n-Heptan und 95% 2,2,4-Trimethylpentan hat somit eine Octanzahl von 95. Zur Ermittlung der Octanzahl eines beliebigen Otto-Kraftstoffes wird ein spezieller Testzyklus mit einem Ein-Zylinder Motor durchgeführt. Beim Einzylinder-CFR-Prüfverfahren wird die ROZ (Research-Oktanzahl) unter konstanten Testbedingungen ermittelt,. Die Verdichtung wird bei konstanter Drehzahl (600 U/min) und konstanter Temperatur des Eingangsgemisches so lange erhöht, bis der Motor zu klopfen beginnt. Anschließend wird dem Motor ein Gemisch aus n-Heptan und 2,2,4-Trimethylpentan zugeführt. Die Mischung wird so lange verändert, bis der Motor ebenfalls zu klopfen beginnt. Die ist dann die Äquivalente Octanzahl zu dem geprüften Kraftstoff. Wenn z.B. das n-Heptan/2,2,4-Trimethylpentan eine Zusammensetzung von 85% 2,2,4-Trimethylpentan und 15% n-Heptan aufweist, besitzt der geprüfte Kraftstoff eine Octanzahl von 85. Dass einfache langkettige Alkane keine gute Klopffestigkeit besitzen, zeigt ausgerechnet der Namensgeber. n-Octan besitzt eine Octanzahl von -17. dies zeigt auch, dass über die Octanzahl nicht auf den Energiegehalt geschlossen werden kann. n-Octan und 2,2,4-Trimethylpentan haben quasi den gleichen Heizwert (n-Octan 44,64 MJ/kg zu 2,2,4-Trimethylpentan MJ/kg). Weiterhin gibt die Octanzahl ebenfalls nur an, dass sich ein Gemisch, dessen Zusammensetzung sich deutlich von der des Vergleichsgemischs unterscheiden kann, gleiche Klopfeigenschaften aufweist wie das Vergleichsgemisch n-Heptan/2,2,4-Trimethylpentan in der ermittelten Mischung.

Vorkommen

Octan wird überwiegend aus Erdöl gewonnen. Die Zusammensetzung der Erdöle schwankt jedoch herrkunftsbedingt. Bei der franktionierten Destillation von Erdölen können die folgenden Zwischen- oder Endprodukte gewonnen werden.

• Rohbenzin (Siedepunkt bis ca. 180°C)
• Petroleum (Siedepunkt von 180 bis 250°C)
• Heiz-/Dieselöl (Siedepunkt von ca. 250 bis 320°C)
• Parafinöl (Siedepunkt liegt über 320°C)

Rohbenzin enthält die verzweigten Kohlenwasserstoffe C5 bis C10.

Stöchiometrische Verbrennungsgleichung von Octan mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid sowie Wasser.

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