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: Essig, Konservierung
- Kennzeichen ist die Carboxylgruppe –COOH.
- Von dort wird das H+ abgegeben – deshalb reagiert die Lösung sauer.
- Vorkommen: Essig, Konservierung
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 Oxalsäure (C2H2O4) 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: Rhabarber, Sauerklee
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOH - ●2Woran erkennt man Methansäure (Ameisensäure) (HCOOH) 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: Ameisen, Brennnessel
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOH - ★3Woran erkennt man Citronensäure (C6H8O7) 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: Zitrone, Entkalker
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
- Pentansäure hat 5 Kohlenstoffatome.
- Alltagsnamen: Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Capronsäure.
- Also Valeriansäure.
- Pentansäure hat 5 Kohlenstoffatome.
- Alltagsnamen: Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Capronsäure.
- Also Valeriansäure.
AchtungH⁺-Ionen schon im reinen Säurestoff
Unter welchem Namen kennt man Pentansäure im Alltag → Ameisensäure
Unter welchem Namen kennt man Pentansäure im Alltag → Valeriansäure
Prüfe, ob trockenes Chlorwasserstoffgas Indikatorpapier färbt. Was fehlt?
ÜbenJetzt du
- ○4Wie heißt die Carbonsäure mit zwei C-Atomen?So fängst du an:Name vom Alkan mit gleicher C-Zahl.
Lösung zeigen
- Name vom Alkan mit gleicher C-Zahl.
- Zwei C-Atome: Ethan.
- Ethansäure, auch Essigsäure.
Ergebnis:Ethansäure, also Essigsäure - ●5Welche Formel hat Essigsäure?
Lösung zeigen
- Zwei C-Atome.
- Eines trägt die Carboxylgruppe –COOH.
- CH₃COOH.
Ergebnis:CH₃COOH - ★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.
- 2 · 1 = 2
- Je Molekül gibt nur die COOH-Gruppe ein H⁺ ab.
- 2 · 1 = 2
AchtungAlle Wasserstoffatome der Carbonsäure gelten als sauer
Wie viele H⁺ gibt ein Essigsäuremolekül CH₃COOH ab → Vier, nämlich alle Wasserstoffatome
Wie viele H⁺ gibt ein Essigsäuremolekül CH₃COOH ab → Eins, das H der Carboxylgruppe
Zeichne die Strukturformel und kreise das H ein, das am Sauerstoff hängt.
ÜbenJetzt du
- ○7Methansäure hat 2 Wasserstoffatome. Bestimme: Wie viele H⁺-Ionen geben 2 Moleküle höchstens ab?So fängst du an:Je Molekül gibt nur die COOH-Gruppe ein H⁺ ab.
Lösung zeigen
- Je Molekül gibt nur die COOH-Gruppe ein H⁺ ab.
- 2 · 1 = 2
Ergebnis:2 H⁺-Ionen - ●8Wie viele H⁺ gibt ein Essigsäuremolekül CH₃COOH ab?
Lösung zeigen
- Sauer wirkt nur das H am Sauerstoff der COOH-Gruppe.
- Die H am Kohlenstoff bleiben.
- Also eins.
Ergebnis:Eins, das H der Carboxylgruppe - ★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
- ○10Kohlensäure und Schwefelsäure 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 - ●11Salzsäure und Zitronensäure 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 - ★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
AchtungNoch einmal: Carboxylgruppe 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
- ○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 · 0,04 = 16 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,20 = 16 → x = 80 mL
- Wasser: 400 − 80 = 320 mL
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 400 mL · 0,04 = 16 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,20 = 16 → x = 80 mL
- Wasser: 400 − 80 = 320 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 25 % soll 100 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: 100 mL · 0,04 = 4 mL
Lösung zeigen
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 100 mL · 0,04 = 4 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,25 = 4 → x = 16 mL
- Wasser: 100 − 16 = 84 mL
Ergebnis:16 mL Essenz + 84 mL Wasser - ●16Aus Essigessenz mit 25 % soll 400 mL Speiseessig mit 4 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?
Lösung zeigen
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 400 mL · 0,04 = 16 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,25 = 16 → x = 64 mL
- Wasser: 400 − 64 = 336 mL
Ergebnis:64 mL Essenz + 336 mL Wasser - ★17Aus Essigessenz mit 10 % soll 100 mL Speiseessig mit 5 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?
Lösung zeigen
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 100 mL · 0,05 = 5 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,10 = 5 → x = 50 mL
- Wasser: 100 − 50 = 50 mL
Ergebnis:50 mL Essenz + 50 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
- Säure + Kalk → Salz + Wasser + CO₂.
- Das Gas bildet Schaum.
- Ein Kalkwasser-Test zeigt es.
- Säure + Kalk → Salz + Wasser + CO₂.
- Das Gas bildet Schaum.
- Ein Kalkwasser-Test zeigt es.
AchtungZustandsänderung als Reaktion gedeutet
Warum schäumt Entkalker auf Kalk → Der Kalk löst sich nur langsam auf
Warum schäumt Entkalker auf Kalk → Es entsteht Kohlenstoffdioxid
Frag dich: Ist danach ein neuer Stoff da? Prüfe eine Eigenschaft vorher und nachher.
ÜbenJetzt du
- ○18Was sollte man beim Vergleich zweier Entkalker zuerst festlegen?So fängst du an:Urteilen braucht Kriterien.
Lösung zeigen
- Urteilen braucht Kriterien.
- Wirkung, Sicherheit, Kosten, Umwelt.
- Erst dann vergleichen.
Ergebnis:Die Kriterien des Vergleichs - ●19Auf der Packung steht: 30 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 4 Wasserkocher mit je 0,5 L?
Lösung zeigen
- Wasser: 4 · 0,5 L = 2 L
- Pulver: 2 · 30 g = 60 g
Ergebnis:60 g - ★20Auf der Packung steht: 20 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 · 20 g = 50 g
Ergebnis:50 g
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 - ●22Propansäure hat 6 Wasserstoffatome. Bestimme: Wie viele davon gibt ein Molekül in Wasser als H⁺ ab?
Lösung zeigen
- Sauer macht die COOH-Gruppe.
- Sie gibt ihr eines H als H⁺ ab.
- Also 1 H⁺.
Ergebnis:1 H⁺ - ●23Phosphorsäure (H3PO4) 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: PO43−
- Alltag: Cola, Rostumwandler
Ergebnis:H+ (oder H3O+) und PO43− - ●24Schwefelsäure und Ameisensäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?
Lösung zeigen
- Gleiche Konzentration.
- Schwefelsäure ist stark, Ameisensäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
Ergebnis:Schwefelsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab - ●25100 mL Essiglösung mit 80 Prozent werden mit Wasser auf 400 mL aufgefüllt. Bestimme: Wie viel Prozent hat die neue Lösung?
Lösung zeigen
- Das Volumen wird 4-mal so groß: 400 : 100 = 4
- Dieselbe Säuremenge verteilt sich auf mehr Lösung.
- 80 : 4 = 20 Prozent
Ergebnis:20 % - ★26Entkalker 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
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 Milchsäure (C3H6O3) als organische Säure? Wo kommt sie vor?Lösung zeigen
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOHIch benenne die ersten Carbonsäuren.
28Wie heißt die Carbonsäure C₃H₇COOH nach den Regeln?Lösung zeigen
Ergebnis:ButansäureIch erkläre, warum Carbonsäuren sauer reagieren.
29Propansäure hat 6 Wasserstoffatome. Bestimme: Wie viele H⁺-Ionen geben 2 Moleküle höchstens ab?Lösung zeigen
Ergebnis:2 H⁺-IonenIch vergleiche organische mit anorganischen Säuren.
30Ameisensäure und Salpetersäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?Lösung zeigen
Ergebnis:Salpetersäure, sie gibt fast alle H⁺ abIch beschreibe die Wirkung auf Kalk und Metalle.
31Verdünnte Essigsäure wird auf Marmor gegeben. Was ist zu beobachten und was passiert dabei?Lösung zeigen
Ergebnis:die Oberfläche wird matt und rau – das Carbonat wird gelöstIch rechne mit Konzentrationen beim Verdünnen.
32Aus Essigessenz mit 10 % soll 400 mL Speiseessig mit 5 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?Lösung zeigen
Ergebnis:200 mL Essenz + 200 mL WasserIch beurteile Entkalker und Reiniger im Haushalt.
33Auf der Packung steht: 20 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 3 Wasserkocher mit je 0,5 L?Lösung zeigen
Ergebnis:30 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
- Ethansäure, also Essigsäure
- CH₃COOH
- Essigsäure durch Oxidation
- 2 H⁺-Ionen
- Eins, das H der Carboxylgruppe
- Sie hat drei COOH-Gruppen
- Schwefelsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- Zitronensäure
- es schäumt und sprudelt – CO2 entweicht
- die Oberfläche wird matt und rau – das Carbonat wird gelöst
- 16 mL Essenz + 84 mL Wasser
- 64 mL Essenz + 336 mL Wasser
- 50 mL Essenz + 50 mL Wasser
- Die Kriterien des Vergleichs
- 60 g
- 50 g
- 74 g/mol
- 1 H⁺
- H+ (oder H3O+) und PO43−
- Schwefelsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- 20 %
- Nein, Essigessenz reizt Haut und Augen
- an der Carboxylgruppe –COOH
- Butansäure
- 2 H⁺-Ionen
- Salpetersäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- die Oberfläche wird matt und rau – das Carbonat wird gelöst
- 200 mL Essenz + 200 mL Wasser
- 30 g