Chemie · Klasse 10 · Kapitel
Organische Säuren – Salatsauce und Entkalker
- Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
- Merken kommt ins Heft
- Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
- Üben selbst rechnen
- Achtung typischer Fehler
- Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen
○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.
1Ich erkenne die Carboxylgruppe.
MerkenCarboxylgruppe
–COOH ist das Kennzeichen der organischen Säuren. Von hier wird das H⁺ abgegeben.
BeispielCarbonsäure erkennen
Schritt für Schritt
- Kennzeichen ist die Carboxylgruppe –COOH.
- Von dort wird das H+ abgegeben – deshalb reagiert die Lösung sauer.
- Vorkommen: Zitrone, Entkalker
- Kennzeichen ist die Carboxylgruppe –COOH.
- Von dort wird das H+ abgegeben – deshalb reagiert die Lösung sauer.
- Vorkommen: Zitrone, Entkalker
AchtungCarboxylgruppe mit Hydroxylgruppe verwechselt
Ethanol C₂H₅OH reagiert sauer, weil es ein OH enthält
sauer = Carboxylgruppe –COOH CH₃COOH → H⁺ + CH₃COO⁻ (sauer), C₂H₅OH gibt kein H⁺ ab
–OH ist ein Alkohol, –COOH eine Säure. Der Unterschied ist ein Kohlenstoff mit Doppelbindung zum Sauerstoff.
ÜbenJetzt du
- ○1Woran erkennt man Essigsäure (CH3COOH) als organische Säure? Wo kommt sie vor?So fängst du an:Kennzeichen ist die Carboxylgruppe –COOH.
Lösung zeigen
- Kennzeichen ist die Carboxylgruppe –COOH.
- Von dort wird das H+ abgegeben – deshalb reagiert die Lösung sauer.
- Vorkommen: Essig, Konservierung
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOH - ●2Woran erkennt man Oxalsäure (C2H2O4) als organische Säure? Wo kommt sie vor?
Lösung zeigen
- Kennzeichen ist die Carboxylgruppe –COOH.
- Von dort wird das H+ abgegeben – deshalb reagiert die Lösung sauer.
- Vorkommen: Rhabarber, Sauerklee
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOH - ★3Woran erkennt man Milchsäure (C3H6O3) als organische Säure? Wo kommt sie vor?
Lösung zeigen
- Kennzeichen ist die Carboxylgruppe –COOH.
- Von dort wird das H+ abgegeben – deshalb reagiert die Lösung sauer.
- Vorkommen: Joghurt, Muskeln
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOH
2Ich benenne die ersten Carbonsäuren.
MerkenBenennung
Stamm wie beim Alkan, Endung -säure: Methansäure, Ethansäure, Propansäure.
Die alten Namen bleiben in Gebrauch: Ameisensäure, Essigsäure.
BeispielCarbonsäuren benennen
Schritt für Schritt
- Hexansäure hat 6 Kohlenstoffatome.
- Alltagsnamen: Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Capronsäure.
- Also Capronsäure.
- Hexansäure hat 6 Kohlenstoffatome.
- Alltagsnamen: Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Capronsäure.
- Also Capronsäure.
AchtungH⁺-Ionen schon im reinen Säurestoff
Unter welchem Namen kennt man Hexansäure im Alltag → Essigsäure
Unter welchem Namen kennt man Hexansäure im Alltag → Capronsäure
Prüfe, ob trockenes Chlorwasserstoffgas Indikatorpapier färbt. Was fehlt?
ÜbenJetzt du
- ○4Wie heißt die Carbonsäure C₄H₉COOH nach den Regeln?So fängst du an:Kohlenstoffatome zählen, das der COOH-Gruppe mit.
Lösung zeigen
- Kohlenstoffatome zählen, das der COOH-Gruppe mit.
- 5 Kohlenstoffatome: Pentan.
- Pentansäure.
Ergebnis:Pentansäure - ●5Welche Säure verursacht das Brennen bei Brennnesseln und Ameisen?
Lösung zeigen
- Ameise heißt lateinisch formica.
- Ameisensäure ist Methansäure.
- Ein C-Atom: HCOOH.
Ergebnis:Methansäure - ★6Was entsteht, wenn Ethanol lange an der Luft steht?
Lösung zeigen
- Essigsäurebakterien oxidieren Ethanol.
- Aus –CH₂OH wird –COOH.
- Wein wird zu Essig.
Ergebnis:Essigsäure durch Oxidation
3Ich erkläre, warum Carbonsäuren sauer reagieren.
MerkenWarum sauer
Der Sauerstoff zieht die Elektronen vom Wasserstoff weg.
Das H löst sich als H⁺ – die Lösung reagiert sauer.
BeispielWarum Carbonsäuren sauer sind
Schritt für Schritt
- Je Molekül gibt nur die COOH-Gruppe ein H⁺ ab.
- 5 · 1 = 5
- Je Molekül gibt nur die COOH-Gruppe ein H⁺ ab.
- 5 · 1 = 5
AchtungAlle Wasserstoffatome der Carbonsäure gelten als sauer
Woran sieht man, dass Zitronensäure mehrere H⁺ abgeben kann → Sie hat acht einzelne H-Atome
Woran sieht man, dass Zitronensäure mehrere H⁺ abgeben kann → Sie hat drei COOH-Gruppen
Zeichne die Strukturformel und kreise das H ein, das am Sauerstoff hängt.
ÜbenJetzt du
- ○7Ethansäure hat 4 Wasserstoffatome. Bestimme: Wie viele davon gibt ein Molekül in Wasser als H⁺ ab?So fängst du an:Sauer macht die COOH-Gruppe.
Lösung zeigen
- Sauer macht die COOH-Gruppe.
- Sie gibt ihr eines H als H⁺ ab.
- Also 1 H⁺.
Ergebnis:1 H⁺ - ●8Propansäure hat 6 Wasserstoffatome. Bestimme: Wie viele H⁺-Ionen geben 5 Moleküle höchstens ab?
Lösung zeigen
- Je Molekül gibt nur die COOH-Gruppe ein H⁺ ab.
- 5 · 1 = 5
Ergebnis:5 H⁺-Ionen - ★9Woran sieht man, dass Zitronensäure mehrere H⁺ abgeben kann?
Lösung zeigen
- Jede Carboxylgruppe kann ein H⁺ abgeben.
- Zitronensäure hat drei davon.
- Bis zu drei H⁺.
Ergebnis:Sie hat drei COOH-Gruppen
4Ich vergleiche organische mit anorganischen Säuren.
MerkenSchwach und stark
Essigsäure gibt nur wenige ihrer H⁺ ab, Salzsäure fast alle.
Deshalb ist Essig genießbar und Salzsäure nicht – bei gleicher Konzentration.
BeispielStarke und schwache Säuren
Schritt für Schritt
- Gleiche Konzentration.
- Salpetersäure ist stark, Essigsäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
- Gleiche Konzentration.
- Salpetersäure ist stark, Essigsäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
AchtungStark mit konzentriert verwechselt
Essigessenz ist eine starke Säure, weil sie konzentriert ist.
Essigsäure ist schwach: Nur wenige Moleküle geben H⁺ ab. Konzentriert heißt nur: viel davon gelöst.
Nimm zwei Lösungen gleicher Konzentration: Welche hat den kleineren pH-Wert?
ÜbenJetzt du
- ○10Schwefelsäure und Kohlensäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?So fängst du an:Gleiche Konzentration.
Lösung zeigen
- Gleiche Konzentration.
- Schwefelsäure ist stark, Kohlensäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
Ergebnis:Schwefelsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab - ●11Ameisensäure und Salpetersäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?
Lösung zeigen
- Gleiche Konzentration.
- Salpetersäure ist stark, Ameisensäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
Ergebnis:Salpetersäure, sie gibt fast alle H⁺ ab - ★12Welche Säure ist eine organische Säure?
Lösung zeigen
- Organische Säuren haben ein Kohlenstoffgerüst.
- Zitronensäure trägt COOH-Gruppen.
- Salzsäure und Schwefelsäure sind anorganisch.
Ergebnis:Zitronensäure
5Ich beschreibe die Wirkung auf Kalk und Metalle.
MerkenSäure und Kalk
Jede Säure löst Kalk: CaCO₃ + 2 H⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂.
Deshalb entkalkt Essig – und deshalb zerfressen saure Abgase Denkmäler.
BeispielSäure greift an
Schritt für Schritt
- Beobachtung: es steigen Bläschen auf
- Deutung: Wasserstoff entsteht
- Anwendung: Knallgasprobe zum Nachweis
- Beobachtung: es steigen Bläschen auf
- Deutung: Wasserstoff entsteht
- Anwendung: Knallgasprobe zum Nachweis
AchtungSäuren gefährlich, Laugen harmlos
Natronlauge ist harmlos, nur Säuren ätzen.
Konzentrierte Laugen ätzen genauso, an den Augen sogar schlimmer.
Such das Gefahrensymbol auf der Flasche. Steht dort GHS05, ist der Stoff ätzend – egal ob Säure oder Lauge.
ÜbenJetzt du
- ○13Verdünnte Essigsäure wird auf Kalk (CaCO3) gegeben. Was ist zu beobachten und was passiert dabei?So fängst du an:Beobachtung: es schäumt und sprudelt
Lösung zeigen
- Beobachtung: es schäumt und sprudelt
- Deutung: CO2 entweicht
- Anwendung: Entkalken von Wasserkocher und Kaffeemaschine
Ergebnis:es schäumt und sprudelt – CO2 entweicht - ●14Verdünnte Essigsäure wird auf Marmor gegeben. Was ist zu beobachten und was passiert dabei?
Lösung zeigen
- Beobachtung: die Oberfläche wird matt und rau
- Deutung: das Carbonat wird gelöst
- Anwendung: erklärt Schäden an Denkmälern durch sauren Regen
Ergebnis:die Oberfläche wird matt und rau – das Carbonat wird gelöst
6Ich rechne mit Konzentrationen beim Verdünnen.
MerkenVerdünnen
Beim Verdünnen bleibt die Menge der Säure gleich, nur das Volumen wächst.
Menge · Anteil vorher = Menge · Anteil nachher.
BeispielEssig verdünnen
Schritt für Schritt
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 400 mL · 0,05 = 20 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,10 = 20 → x = 200 mL
- Wasser: 400 − 200 = 200 mL
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 400 mL · 0,05 = 20 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,10 = 20 → x = 200 mL
- Wasser: 400 − 200 = 200 mL
AchtungProzent auf den falschen Grundwert
78 % Stickstoff in 5 L Luft, Rest 21 % davon: (5 − 3,9) · 0,21 = 0,23 L Sauerstoff
21 % der GANZEN Luft: 5 L · 0,21 = 1,05 L Sauerstoff
Die 21 % beziehen sich auf die ganze Luftmenge, nicht auf den Rest nach Abzug des Stickstoffs.
ÜbenJetzt du
- ○15Aus Essigessenz mit 20 % soll 200 mL Speiseessig mit 4 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?So fängst du an:Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 200 mL · 0,04 = 8 mL
Lösung zeigen
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 200 mL · 0,04 = 8 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,20 = 8 → x = 40 mL
- Wasser: 200 − 40 = 160 mL
Ergebnis:40 mL Essenz + 160 mL Wasser - ●16Aus Essigessenz mit 25 % soll 200 mL Speiseessig mit 5 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?
Lösung zeigen
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 200 mL · 0,05 = 10 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,25 = 10 → x = 40 mL
- Wasser: 200 − 40 = 160 mL
Ergebnis:40 mL Essenz + 160 mL Wasser - ★17Aus Essigessenz mit 10 % soll 200 mL Speiseessig mit 5 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?
Lösung zeigen
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 200 mL · 0,05 = 10 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,10 = 10 → x = 100 mL
- Wasser: 200 − 100 = 100 mL
Ergebnis:100 mL Essenz + 100 mL Wasser
7Ich beurteile Entkalker und Reiniger im Haushalt.
MerkenEntkalker beurteilen
Zuerst Kriterien: Wirkung auf Kalk, Schonung des Geräts, Gefahr für Haut und Augen, Umwelt.
Zitronensäure ist schwach und lebensmitteltauglich, Salzsäure stark und greift Metall an.
BeispielEntkalker und Reiniger beurteilen
Schritt für Schritt
- Wasser: 3 · 0,5 L = 1,5 L
- Pulver: 1,5 · 20 g = 30 g
- Wasser: 3 · 0,5 L = 1,5 L
- Pulver: 1,5 · 20 g = 30 g
AchtungNatürlich heißt unbedenklich
Natürliches Aroma ist immer gesünder als künstliches.
Ein Molekül wirkt gleich, egal woher es stammt. Entscheidend sind Stoff und Menge.
Nenn einen giftigen Naturstoff. Was folgt daraus für das Urteil?
ÜbenJetzt du
- ○18Auf der Packung steht: 25 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 3 Wasserkocher mit je 1,5 L?So fängst du an:Wasser: 3 · 1,5 L = 4,5 L
Lösung zeigen
- Wasser: 3 · 1,5 L = 4,5 L
- Pulver: 4,5 · 25 g = 112,5 g
Ergebnis:112,5 g - ●19Auf der Packung steht: 25 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 5 Wasserkocher mit je 0,5 L?
Lösung zeigen
- Wasser: 5 · 0,5 L = 2,5 L
- Pulver: 2,5 · 25 g = 62,5 g
Ergebnis:62,5 g - ★20Entkalker auf Essigbasis gilt als „natürlich“. Ist er deshalb ungefährlich?
Lösung zeigen
- Essigsäure ist eine Säure.
- Konzentriert ist sie reizend.
- Herkunft sagt nichts über Gefahr.
Ergebnis:Nein, Essigessenz reizt Haut und Augen
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●21Butanol hat die Formel C₄H₉OH. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol, O 16 g/mol.
Lösung zeigen
- Kohlenstoff in g/mol: 4 · 12 = 48
- Zusammen in g/mol: 48 + 10 + 16 = 74
Ergebnis:74 g/mol - ●22Wie heißt die Carbonsäure HCOOH nach den Regeln?
Lösung zeigen
- Kohlenstoffatome zählen, das der COOH-Gruppe mit.
- 1 Kohlenstoffatome: Methan.
- Methansäure.
Ergebnis:Methansäure - ●23Kohlensäure (H2CO3) wird in Wasser gelöst. Welche Ionen entstehen? Wofür braucht man sie im Alltag?
Lösung zeigen
- Eine Säure gibt in Wasser H+-Ionen ab.
- Genauer: an das Wasser – es entsteht H3O+.
- Übrig bleibt der Säurerest: CO32−
- Alltag: Sprudelwasser
Ergebnis:H+ (oder H3O+) und CO32− - ●24Zitronensäure und Salzsäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?
Lösung zeigen
- Gleiche Konzentration.
- Salzsäure ist stark, Zitronensäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
Ergebnis:Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab - ●25Aus Essigessenz mit 20 % soll 400 mL Speiseessig mit 5 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?
Lösung zeigen
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 400 mL · 0,05 = 20 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,20 = 20 → x = 100 mL
- Wasser: 400 − 100 = 300 mL
Ergebnis:100 mL Essenz + 300 mL Wasser - ●26Eine Säure hat den pH-Wert 2. Sie wird auf das 10-fache Volumen verdünnt. Welchen pH-Wert hat sie danach ungefähr?
Lösung zeigen
- Die pH-Skala ist eine Zehnerskala: eine Stufe = zehnmal weniger H+-Ionen.
- 10-fach verdünnt heißt 1 Stufe nach oben.
- pH 2 + 1 = 3
Ergebnis:etwa pH 3
Auf einen Blick
MerkenDas Wichtigste
- Carboxylgruppe
- –COOH ist das Kennzeichen der organischen Säuren. Von hier wird das H⁺ abgegeben.
- Benennung
- Stamm wie beim Alkan, Endung -säure: Methansäure, Ethansäure, Propansäure.
- Warum sauer
- Der Sauerstoff zieht die Elektronen vom Wasserstoff weg.
- Schwach und stark
- Essigsäure gibt nur wenige ihrer H⁺ ab, Salzsäure fast alle.
- Säure und Kalk
- Jede Säure löst Kalk: CaCO₃ + 2 H⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂.
- Verdünnen
- Beim Verdünnen bleibt die Menge der Säure gleich, nur das Volumen wächst.
- Entkalker beurteilen
- Zuerst Kriterien: Wirkung auf Kalk, Schonung des Geräts, Gefahr für Haut und Augen, Umwelt.
AchtungSäure und Lauge am Namen unterschieden
NaOH heißt Natriumhydroxid, klingt nach Säure → sauer
NaOH gibt in Wasser OH⁻ ab → alkalisch, pH über 7 (entscheidend ist das abgegebene Ion, nicht der Name)
Nicht der Name entscheidet, sondern was abgegeben wird: H⁺ (Säure) oder OH⁻ (Lauge).
Kannst du das?
Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.
ÜbenSelbsttest
Ich erkenne die Carboxylgruppe.
27Woran erkennt man Oxalsäure (C2H2O4) als organische Säure? Wo kommt sie vor?Lösung zeigen
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOHIch benenne die ersten Carbonsäuren.
28Wie heißt die Carbonsäure C₄H₉COOH nach den Regeln?Lösung zeigen
Ergebnis:PentansäureIch erkläre, warum Carbonsäuren sauer reagieren.
29Wie viele H⁺ gibt ein Essigsäuremolekül CH₃COOH ab?Lösung zeigen
Ergebnis:Eins, das H der CarboxylgruppeIch vergleiche organische mit anorganischen Säuren.
30Schwefelsäure und Ameisensäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?Lösung zeigen
Ergebnis:Schwefelsäure, sie gibt fast alle H⁺ abIch beschreibe die Wirkung auf Kalk und Metalle.
31Verdünnte Essigsäure wird auf Kalk (CaCO3) gegeben. Was ist zu beobachten und was passiert dabei?Lösung zeigen
Ergebnis:es schäumt und sprudelt – CO2 entweichtIch rechne mit Konzentrationen beim Verdünnen.
32Aus Essigessenz mit 25 % soll 100 mL Speiseessig mit 5 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?Lösung zeigen
Ergebnis:20 mL Essenz + 80 mL WasserIch beurteile Entkalker und Reiniger im Haushalt.
33Auf der Packung steht: 30 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 3 Wasserkocher mit je 0,5 L?Lösung zeigen
Ergebnis:45 g
Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.
Wörter
- Anteil
- wie viel von einem Ganzen
- Gleichung
- zwei Rechnungen, die gleich viel wert sind
- Volumen
- wie viel hineinpasst
Lösungen
- an der Carboxylgruppe –COOH
- an der Carboxylgruppe –COOH
- an der Carboxylgruppe –COOH
- Pentansäure
- Methansäure
- Essigsäure durch Oxidation
- 1 H⁺
- 5 H⁺-Ionen
- Sie hat drei COOH-Gruppen
- Schwefelsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- Salpetersäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- Zitronensäure
- es schäumt und sprudelt – CO2 entweicht
- die Oberfläche wird matt und rau – das Carbonat wird gelöst
- 40 mL Essenz + 160 mL Wasser
- 40 mL Essenz + 160 mL Wasser
- 100 mL Essenz + 100 mL Wasser
- 112,5 g
- 62,5 g
- Nein, Essigessenz reizt Haut und Augen
- 74 g/mol
- Methansäure
- H+ (oder H3O+) und CO32−
- Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- 100 mL Essenz + 300 mL Wasser
- etwa pH 3
- an der Carboxylgruppe –COOH
- Pentansäure
- Eins, das H der Carboxylgruppe
- Schwefelsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- es schäumt und sprudelt – CO2 entweicht
- 20 mL Essenz + 80 mL Wasser
- 45 g