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: Rhabarber, Sauerklee
- Kennzeichen ist die Carboxylgruppe –COOH.
- Von dort wird das H+ abgegeben – deshalb reagiert die Lösung sauer.
- Vorkommen: Rhabarber, Sauerklee
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 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
- Kohlenstoffatome zählen, das der COOH-Gruppe mit.
- 2 Kohlenstoffatome: Ethan.
- Ethansäure.
- Kohlenstoffatome zählen, das der COOH-Gruppe mit.
- 2 Kohlenstoffatome: Ethan.
- Ethansäure.
AchtungH⁺-Ionen schon im reinen Säurestoff
Wie heißt die Carbonsäure CH₃COOH nach den Regeln → Methansäure
Wie heißt die Carbonsäure CH₃COOH nach den Regeln → Ethansäure
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 - ●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.
- 4 · 1 = 4
- Je Molekül gibt nur die COOH-Gruppe ein H⁺ ab.
- 4 · 1 = 4
AchtungAlle Wasserstoffatome der Carbonsäure gelten als sauer
Essigsäure CH₃COOH gibt vier H⁺ ab.
Essigsäure gibt nur das H der Carboxylgruppe ab.
Zeichne die Strukturformel und kreise das H ein, das am Sauerstoff hängt.
ÜbenJetzt du
- ○7Pentansäure hat 10 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⁺ - ●8Methansäure hat 2 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⁺ - ★9Propansäure 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⁺
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.
- Schwefelsäure ist stark, Kohlensäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
- Gleiche Konzentration.
- Schwefelsäure ist stark, Kohlensäure 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
- ○10Ist Essigessenz mit 25 % eine starke Säure?So fängst du an:25 % heißt: viel gelöst – konzentriert.
Lösung zeigen
- 25 % heißt: viel gelöst – konzentriert.
- Essigsäure gibt nur wenig H⁺ ab – schwach.
- Trotzdem reizend: Schutzbrille.
Ergebnis:Nein, konzentriert, aber schwach - ●11Ameisensäure und Schwefelsäure 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 - ★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 schäumt und sprudelt
- Deutung: CO2 entweicht
- Anwendung: Entkalken von Wasserkocher und Kaffeemaschine
- Beobachtung: es schäumt und sprudelt
- Deutung: CO2 entweicht
- Anwendung: Entkalken von Wasserkocher und Kaffeemaschine
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 Zink gegeben. Was ist zu beobachten und was passiert dabei?
Lösung zeigen
- Beobachtung: es steigen Bläschen auf
- Deutung: Wasserstoff entsteht
- Anwendung: Knallgasprobe zum Nachweis
Ergebnis:es steigen Bläschen auf – Wasserstoff entsteht
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 · 0,25 = 16 → x = 64 mL
- Wasser: 400 − 64 = 336 mL
- 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
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 5 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?So fängst du an:Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 100 mL · 0,05 = 5 mL
Lösung zeigen
- 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
Ergebnis:20 mL Essenz + 80 mL Wasser - ●16Aus 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 - ★17Aus Essigessenz mit 20 % 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 · 0,20 = 10 → x = 50 mL
- Wasser: 200 − 50 = 150 mL
Ergebnis:50 mL Essenz + 150 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: 4 · 0,5 L = 2 L
- Pulver: 2 · 30 g = 60 g
- Wasser: 4 · 0,5 L = 2 L
- Pulver: 2 · 30 g = 60 g
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
- ○18Auf der Packung steht: 20 g Entkalker-Pulver je Liter Wasser. Bestimme: Wie viel Pulver brauchst du für 5 Wasserkocher mit je 0,5 L?So fängst du an:Wasser: 5 · 0,5 L = 2,5 L
Lösung zeigen
- Wasser: 5 · 0,5 L = 2,5 L
- Pulver: 2,5 · 20 g = 50 g
Ergebnis:50 g - ●19Warum nimmt man für Kaffeemaschinen Zitronensäure statt Salzsäure?
Lösung zeigen
- Beide lösen Kalk.
- Salzsäure greift auch Metall und Dichtungen stark an.
- Zitronensäure ist schwächer und lebensmitteltauglich.
Ergebnis:Sie ist schwächer und schont die Maschine - ★20Auf der Packung steht: 30 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 · 30 g = 75 g
Ergebnis:75 g
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●21Ethanol hat die Formel C₂H₅OH. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol, O 16 g/mol.
Lösung zeigen
- Kohlenstoff in g/mol: 2 · 12 = 24
- Zusammen in g/mol: 24 + 6 + 16 = 46
Ergebnis:46 g/mol - ●22Unter welchem Namen kennt man Butansäure im Alltag?
Lösung zeigen
- Butansäure hat 4 Kohlenstoffatome.
- Alltagsnamen: Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Valerian-, Capronsäure.
- Also Buttersäure.
Ergebnis:Buttersäure - ●23Pentansäure hat 10 Wasserstoffatome. Bestimme: Wie viele H⁺-Ionen geben 20 Moleküle höchstens ab?
Lösung zeigen
- Je Molekül gibt nur die COOH-Gruppe ein H⁺ ab.
- 20 · 1 = 20
Ergebnis:20 H⁺-Ionen - ●24Schwefelsäure (H2SO4) 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: SO42−
- Alltag: Autobatterie
Ergebnis:H+ (oder H3O+) und SO42− - ●25Salzsäure 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 - ●26Eine Säure hat den pH-Wert 3. Sie wird auf das 100-fache Volumen verdünnt. Welchen pH-Wert hat sie danach ungefähr?
Lösung zeigen
- Die pH-Skala ist eine Zehnerskala: eine Stufe = zehnmal weniger H+-Ionen.
- 100-fach verdünnt heißt 2 Stufen nach oben.
- pH 3 + 2 = 5
Ergebnis:etwa pH 5
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 Citronensäure (C6H8O7) als organische Säure? Wo kommt sie vor?Lösung zeigen
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOHIch benenne die ersten Carbonsäuren.
28Wie heißt die Carbonsäure mit zwei C-Atomen?Lösung zeigen
Ergebnis:Ethansäure, also EssigsäureIch erkläre, warum Carbonsäuren sauer reagieren.
29Hexansäure hat 12 Wasserstoffatome. Bestimme: Wie viele davon gibt ein Molekül in Wasser als H⁺ ab?Lösung zeigen
Ergebnis:1 H⁺Ich vergleiche organische mit anorganischen Säuren.
30Zitronensäure und Schwefelsäure 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 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 20 % soll 400 mL Speiseessig mit 5 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?Lösung zeigen
Ergebnis:100 mL Essenz + 300 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 2 Wasserkocher mit je 1,5 L?Lösung zeigen
Ergebnis:75 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
- Valeriansäure
- Essigsäure durch Oxidation
- 1 H⁺
- 1 H⁺
- 1 H⁺
- Nein, konzentriert, aber schwach
- Schwefelsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- Zitronensäure
- die Oberfläche wird matt und rau – das Carbonat wird gelöst
- es steigen Bläschen auf – Wasserstoff entsteht
- 20 mL Essenz + 80 mL Wasser
- 50 mL Essenz + 50 mL Wasser
- 50 mL Essenz + 150 mL Wasser
- 50 g
- Sie ist schwächer und schont die Maschine
- 75 g
- 46 g/mol
- Buttersäure
- 20 H⁺-Ionen
- H+ (oder H3O+) und SO42−
- Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- etwa pH 5
- an der Carboxylgruppe –COOH
- Ethansäure, also Essigsäure
- 1 H⁺
- Schwefelsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- die Oberfläche wird matt und rau – das Carbonat wird gelöst
- 100 mL Essenz + 300 mL Wasser
- 75 g