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: Joghurt, Muskeln
- Kennzeichen ist die Carboxylgruppe –COOH.
- Von dort wird das H+ abgegeben – deshalb reagiert die Lösung sauer.
- Vorkommen: Joghurt, Muskeln
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 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
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
- Propansäure hat 3 Kohlenstoffatome.
- Alltagsnamen: Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Capronsäure.
- Also Propionsäure.
- Propansäure hat 3 Kohlenstoffatome.
- Alltagsnamen: Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Capronsäure.
- Also Propionsäure.
AchtungH⁺-Ionen schon im reinen Säurestoff
Unter welchem Namen kennt man Propansäure im Alltag → Valeriansäure
Unter welchem Namen kennt man Propansäure im Alltag → Propionsäure
Prüfe, ob trockenes Chlorwasserstoffgas Indikatorpapier färbt. Was fehlt?
ÜbenJetzt du
- ○4Unter welchem Namen kennt man Hexansäure im Alltag?So fängst du an:Hexansäure hat 6 Kohlenstoffatome.
Lösung zeigen
- Hexansäure hat 6 Kohlenstoffatome.
- Alltagsnamen: Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Capronsäure.
- Also Capronsäure.
Ergebnis:Capronsäure - ●5Unter welchem Namen kennt man Pentansäure im Alltag?
Lösung zeigen
- Pentansäure hat 5 Kohlenstoffatome.
- Alltagsnamen: Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Capronsäure.
- Also Valeriansäure.
Ergebnis:Valeriansäure - ★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
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
- ○7Butansäure hat 8 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 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⁺ - ★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
- ○10Essigsäure und Salzsäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?So fängst du an:Gleiche Konzentration.
Lösung zeigen
- Gleiche Konzentration.
- Salzsäure ist stark, Essigsäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
Ergebnis:Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab - ●11Was heißt „schwache Säure“?
Lösung zeigen
- Stärke: wie viele Moleküle H⁺ abgeben.
- Konzentration: wie viel gelöst ist.
- Schwach heißt wenige geben ab.
Ergebnis:Nur wenige Moleküle geben 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 Marmor gegeben. Was ist zu beobachten und was passiert dabei?So fängst du an:Beobachtung: die Oberfläche wird matt und rau
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 - ●14Verdünnte Essigsäure wird auf Kalk (CaCO3) gegeben. Was ist zu beobachten und was passiert dabei?
Lösung zeigen
- Beobachtung: es schäumt und sprudelt
- Deutung: CO2 entweicht
- Anwendung: Entkalken von Wasserkocher und Kaffeemaschine
Ergebnis:es schäumt und sprudelt – CO2 entweicht
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: 100 mL · 0,05 = 5 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,25 = 5 → x = 20 mL
- Wasser: 100 − 20 = 80 mL
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 100 mL · 0,05 = 5 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,25 = 5 → x = 20 mL
- Wasser: 100 − 20 = 80 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 400 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: 400 mL · 0,04 = 16 mL
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 - ●16Aus 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 - ★17Aus Essigessenz mit 25 % 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 · 0,25 = 20 → x = 80 mL
- Wasser: 400 − 80 = 320 mL
Ergebnis:80 mL Essenz + 320 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
- Urteilen braucht Kriterien.
- Wirkung, Sicherheit, Kosten, Umwelt.
- Erst dann vergleichen.
- Urteilen braucht Kriterien.
- Wirkung, Sicherheit, Kosten, Umwelt.
- Erst dann vergleichen.
AchtungEin Stoff an einer Eigenschaft erkannt
Was sollte man beim Vergleich zweier Entkalker zuerst festlegen → Welcher Entkalker besser riecht
Was sollte man beim Vergleich zweier Entkalker zuerst festlegen → Die Kriterien des Vergleichs
Such eine Eigenschaft, in der sich die beiden Stoffe unterscheiden. Prüfe genau diese.
ÜbenJetzt du
- ○18Auf der Packung steht: 20 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 5 Wasserkocher mit je 1,5 L?So fängst du an:Wasser: 5 · 1,5 L = 7,5 L
Lösung zeigen
- Wasser: 5 · 1,5 L = 7,5 L
- Pulver: 7,5 · 20 g = 150 g
Ergebnis:150 g - ●19Auf der Packung steht: 25 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 2 Wasserkocher mit je 1,5 L?
Lösung zeigen
- Wasser: 2 · 1,5 L = 3 L
- Pulver: 3 · 25 g = 75 g
Ergebnis:75 g - ★20Auf der Packung steht: 30 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 5 Wasserkocher mit je 1,5 L?
Lösung zeigen
- Wasser: 5 · 1,5 L = 7,5 L
- Pulver: 7,5 · 30 g = 225 g
Ergebnis:225 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 - ●22Wie heißt die Carbonsäure CH₃COOH nach den Regeln?
Lösung zeigen
- Kohlenstoffatome zählen, das der COOH-Gruppe mit.
- 2 Kohlenstoffatome: Ethan.
- Ethansäure.
Ergebnis:Ethansäure - ●23Welches Ion entsteht aus Essigsäure in Wasser neben H₃O⁺?
Lösung zeigen
- Essigsäure gibt H⁺ ab.
- Übrig bleibt CH₃COO⁻.
- Es heißt Acetat.
Ergebnis:Das Acetat-Ion CH₃COO⁻ - ●24Kohlensäure (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− - ●25Eine Säure hat den pH-Wert 3. 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 3 + 1 = 4
Ergebnis:etwa pH 4 - ★26Auf der Packung steht: 20 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 3 Wasserkocher mit je 1,5 L?
Lösung zeigen
- Wasser: 3 · 1,5 L = 4,5 L
- Pulver: 4,5 · 20 g = 90 g
Ergebnis:90 g
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 Methansäure (Ameisensäure) (HCOOH) als organische Säure? Wo kommt sie vor?Lösung zeigen
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOHIch benenne die ersten Carbonsäuren.
28Unter welchem Namen kennt man Methansäure im Alltag?Lösung zeigen
Ergebnis:AmeisensäureIch erkläre, warum Carbonsäuren sauer reagieren.
29Ethansäure hat 4 Wasserstoffatome. Bestimme: Wie viele H⁺-Ionen geben 20 Moleküle höchstens ab?Lösung zeigen
Ergebnis:20 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 25 % soll 200 mL Speiseessig mit 5 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?Lösung zeigen
Ergebnis:40 mL Essenz + 160 mL WasserIch beurteile Entkalker und Reiniger im Haushalt.
33Auf der Packung steht: 25 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 3 Wasserkocher mit je 0,5 L?Lösung zeigen
Ergebnis:37,5 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
- Capronsäure
- Valeriansäure
- Essigsäure durch Oxidation
- 1 H⁺
- 1 H⁺
- Sie hat drei COOH-Gruppen
- Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- Nur wenige Moleküle geben H⁺ ab
- Zitronensäure
- die Oberfläche wird matt und rau – das Carbonat wird gelöst
- es schäumt und sprudelt – CO2 entweicht
- 64 mL Essenz + 336 mL Wasser
- 100 mL Essenz + 100 mL Wasser
- 80 mL Essenz + 320 mL Wasser
- 150 g
- 75 g
- 225 g
- 74 g/mol
- Ethansäure
- Das Acetat-Ion CH₃COO⁻
- H+ (oder H3O+) und CO32−
- etwa pH 4
- 90 g
- an der Carboxylgruppe –COOH
- Ameisensäure
- 20 H⁺-Ionen
- Salpetersäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- die Oberfläche wird matt und rau – das Carbonat wird gelöst
- 40 mL Essenz + 160 mL Wasser
- 37,5 g