Neopentan
# Neopentan

Neopentan ist der Trivialname von 2,2-Dimethylpropan, neben n-Pentan und Isopentan eines der drei Strukturisomere der Pentane mit der Summenformel $C_5H_{12}.$ Neopentan ist der einfachste Kohlenwasserstoff mit einem quartären Kohlenstoffatom. Bei Raumtemperatur und atmosphärischen Druck ist Neopentan ein farbloses, hochentzündliches Gas. Kommerziell wird es verflüssigt in Druckgasflaschen vertrieben.

## Darstellung und Gewinnung

Neopentan kommt in der Natur nur in sehr geringen Mengen in Erdöl oder Erdgas vor, so dass eine Gewinnung daraus sich nicht lohnt. Die Synthese gelingt durch Methylierung von tert-Butylverbindungen wie tert-Butyliodid mittels Dimethylzink oder tert-Butylmagnesiumiodid mittels Dimethylsulfat, sowie durch die Hydrolyse von Neopentylmagnesiumchlorid mittels Wasser.

## Eigenschaften

### Physikalische Eigenschaften

Neopentan zeigt im Vergleich zu den anderen Pentanen einen wesentlich höheren Schmelzpunkt bei −16,6 °C. Zusätzlich wird bei −132,7 °C ein polymorpher Phasenübergang mit einer Umwandlungsenthalpie von 2,6305 $kJ·mol^{−1}$ beobachtet. Hier erfolgt der Übergang von der kristallinen zu einer plastisch kristallinen Form. Das bedeutet, die Verbindung liegt oberhalb dieser Temperatur bis zum Schmelzpunkt in einem mesomorphen Zustand vor. Das Verhalten ist analog zu ähnlichen "kugelförmigen" Molekülen wie Tetramethylbutan, Cuban oder Adamantan, die ähnliche Mesophasen bilden. Die Verbindung siedet unter Normaldruck bei 9,5 °C. Es ist in Wasser mit 33 mg/l nur sehr schlecht löslich. Gut löslich ist die Verbindung in Ethanol, Diethylether, Tetrachlorkohlenstoff sowie in den meisten aliphatischen Kohlenwasserstoffen.

### Thermodynamische Eigenschaften

Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend $log_{10}(P)$ = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 3,28533, B = 695,152 und C = −70,679 im Temperaturbereich von 205,6 K bis 293,2 K, mit A = 3,86373, B = 950,318 und C = −36.329 im Temperaturbereich von 268 K bis 313,2 K. bzw. mit A = 4,61616, B = 1478,868 und C = 41.256 im Temperaturbereich von 343 K bis 433 K.

Zusammenstellung der wichtigsten thermodynamischen Eigenschaften :

| Eigenschaft | Typ | Wert [Einheit] | Bemerkungen |
| - | - | - | - |
| Standardbildungsenthalpie | $Δ_fH^0_{liquid}$ $Δ_fH^0_{gas}$ | −190,3 $kJ·mol^{−1}$ −167,9 $kJ·mol^{−1}$ | als Flüssigkeit als Gas |
| Verbrennungsenthalpie | $Δ_cH^0_{liquid}$ | −3492,4 $kJ·mol^{−1}$ | als Flüssigkeit |
| Wärmekapazität | $c_p$ | 163,89 $J·mol^{−1}·K^{−1}$ (5,8 °C) | als Flüssigkeit |
| Tripelpunkt | $T_{tripel}$ $p_{tripel}$ | 256,75 K 268,47 Torr | |
| Kritische Temperatur | $T_c$ | 433.8 K | |
| Kritischer Druck | $p_c$ | 32,0 bar | |
| Kritisches Volumen | $V_c$ | 0,307 $l·mol^{−1}$ | |
| Kritische Dichte | $ρ_c$ | 3,26 $mol·l^{−1}$ | |
| Schmelzenthalpie | $Δ_fH^0$ | 3,26 $kJ·mol^{−1}$ | beim Schmelzpunkt |
| Verdampfungsenthalpie | $Δ_VH^0$ | 22,39 $kJ·mol^{−1}$ | beim Normaldrucksiedepunkt |

Die Temperaturabhängigkeit der Verdampfungsenthalpie lässt sich entsprechend der Gleichung $Δ_VH^0=A·e^{(−βTr)}(1−T_r)^β$ $(Δ_VH^0$ in kJ/mol, $T_r$ $=(T/T_c)$ reduzierte Temperatur) mit A = 36,76 kJ/mol, β = 0,2813 und $T_c$ = 433,8 K im Temperaturbereich zwischen 264 K und 303 K beschreiben.

### Sicherheitstechnische Kenngrößen

Die Verbindung bildet leicht entzündliche Gas-Luft-Gemische. Für flüssiges Neopentan wurde ein Flammpunkt kleiner als −7 °C bestimmt. Der Explosionsbereich liegt zwischen 1,3 Vol.‑% (40 $g/m^3)$ als untere Explosionsgrenze (UEG) und 7,5 Vol.‑% (230 $g/m^3)$ als obere Explosionsgrenze (OEG). Die Zündtemperatur beträgt 450 °C. Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T2.

### Chemische Eigenschaften

Neopentan ist wenig reaktiv. Neopentylkationen, die durch Säureeinwirkung aus Neopentylalkohol erhältlich sind, gehen Wagner-Meerwein-Umlagerungen ein.

## Verwendung

Die Verbindung kann als Standard in der NMR-Spektroskopie verwendet werden. Selten wird Neopentan als Bestandteil von Treibgasen in Sprühdosen oder als Kältemittel (R601b) eingesetzt.

