An der Tankstelle kannst du an der Zapfsäule unterschiedliche Kraftstoffe tanken: Normalbenzin, Super, E10, Super Plus, Power Turbo Fast und Diesel (Abb. 1). Warum gibt es so viele verschiedene Sorten von Benzin? Warum darf man einem Benziner keinen Diesel tanken?
In diesem Artikel erklären wir dir die Unterschiede der verschiedenen Sorten von Benzin und warum Benzin kein Diesel ist.
Benzin ist nicht gleich Benzin und auch kein Diesel
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Abgesehen davon, dass es an der Tankstelle schon unterschiedliche Benzinsorten gibt, kannst du im Drogeriemarkt auch Waschbenzin oder Feuerzeugbenzin kaufen. Der Unterschied zwischen Wasch- oder Feuerzeugbenzin und Motorenbenzin ist die Flüchtigkeit der Stoffe. In diesem Artikel betrachten wir das Motorenbenzin genauer. Dieses wird in Verbrennungsmotoren eingesetzt, die mit einem Benzin-Luft-Gemisch betrieben werden (Abb. 2).
Benzin wird hauptsächlich aus veredelten Stoffen aus der Erdölaufbereitung hergestellt und ist ein Stoffgemisch aus über 100 verschiedenen Chemikalien. Das Benzin E10 heißt so, weil es im Gegensatz zu den anderen Benzinsorten einen höheren Anteil an Ethanol besitzt. Das “E” steht also für Ethanol. Die “10” bedeutet, dass maximal 10 % Ethanol enthalten sein dürfen. Im Gegensatz zu Benzin wird das Bioethanol im E10 aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen wird.
Vielleicht hast du auch schon mal von Sommer- und Winterbenzin gehört. Im Sommer werden weniger Kohlenwasserstoffe eingesetzt, die einen niedrigen Siedepunkt haben (z. B. Butan, Isopentan). Diese Stoffe würden durch die wärmeren Außentemperaturen leicht in den gasförmigen Zustand übergehen und Luftblasen würden sich bilden. Im Winter werden mehr leichtsiedende Kohlenwasserstoffe verwendet.
Benzin und Diesel bestehen beide aus Stoffen, deren Moleküle aus Kohlenwasserstoffketten aufgebaut sind. Diese Ketten sind beim Benzin kürzer als beim Diesel. Die Kohlenwasserstoffketten des Benzins bestehen aus 5 bis 11 Kohlenwasserstoffatomen pro Molekül. Beim Diesel bestehen die Kohlenwasserstoffketten aus 9 bis 22 Kohlenwasserstoffatomen pro Molekül.
Benzin – ein Stoffgemisch aus unterschiedlichen Kohlenwasserstoffen
Benzin besteht hauptsächlich aus Alkanen (lineare, Iso- und Cycloalkane), Alkenen und aromatischen Kohlenwasserstoffen. Zudem werden dem Rohbenzin noch verschiedene Ether und Alkohole beigemischt. Diese erhöhen unter anderem die Klopffestigkeit des Benzins. Die Klopffestigkeit wird weiter unten auf dieser Seite erklärt.
Die genauen Volumenanteile der einzelnen Komponenten des Benzins sind nach einer Norm (DIN EN 228) in der Europäischen Union einheitlich geregelt.
Herstellung durch Erdölaufbereitung
Benzin wird in der Erdölaufbereitung durch fraktionierte Destillation und Cracken gewonnen. Bei der fraktionierten Destillation werden die einzelnen Komponenten des rohen Erdöls zunächst voneinander getrennt. Beim Cracken werden langkettige Kohlenwasserstoffe in kürzere Ketten aufgespalten. Dabei wird Crackbenzin gewonnen, welches eine hohe Oktanzahl besitzt. Um die gewünschte Zusammensetzung des jeweiligen Benzins zu erhalten, werden die zuerst getrennten Komponenten des Erdöls (z. B. Butan, Isopentan, Isohexan, Petrolether usw.), in bestimmten Verhältnissen gemischt und weitere Chemikalien (z. B. Ethanol) hinzugegeben.
Wie genau die fraktionierte Destillation und das Cracken funktionieren, erfährst du in dem Artikel zur Erdölaufbereitung.
Höhere Klopffestigkeit durch höhere Oktanzahl
Die Oktanzahl ist ein Maß für die Qualität des Benzins, die mit der Klopffestigkeit beschrieben wird. Wenn sich Kohlenwasserstoffe vorzeitig im Motor als Benzin-Luft-Gemisch entzünden, wird dies als 'Klopfen' bezeichnet. Rohbenzin enthält viele kettenförmige, unverzweigte Kohlenwasserstoffe, die sich leicht entzünden würden. Damit aber die Leistung und Lebensdauer der Motoren langlebig sind, eignen sich besser verzweigte Kohlenwasserstoffe (verzweigte Alkane, Aromaten, ringförmige Alkane usw.). Zur Darstellung der Güte des Benzins wurde dem n-Heptan der Wert 0 zugeordnet. N-Heptan besteht aus einer relativ kurzen, unverzweigten Kohlenwasserstoffkette. Es verflüchtigt sich schnell und neigt deshalb zum Klopfen. Isooctan ist dagegen ein verzweigtes Molekül, das sich erst bei höherer Kompression entzündet. Diesem Molekül wurde dem Wert 100 zugeordnet.
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Zusammenfassung
Benzin wird hauptsächlich aus Erdöl gewonnen und ist ein Stoffgemisch aus über 100 Komponenten. Der größte Teil besteht aus Kohlenwasserstoffen (Alkanen, Alkenen und Cycloalkanen). Es gibt unterschiedliche Arten bzw. Zusammensetzungen von Benzin. Je höher die Oktanzahl ist, desto höher ist die Klopffestigkeit.