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 Methansäure (Ameisensäure) (HCOOH) 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: Ameisen, Brennnessel
Ergebnis:an der Carboxylgruppe –COOH - ●2Woran erkennt man Essigsäure (CH3COOH) 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: Essig, Konservierung
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
- Kohlenstoffatome zählen, das der COOH-Gruppe mit.
- 3 Kohlenstoffatome: Propan.
- Propansäure.
- Kohlenstoffatome zählen, das der COOH-Gruppe mit.
- 3 Kohlenstoffatome: Propan.
- Propansäure.
AchtungH⁺-Ionen schon im reinen Säurestoff
Wie heißt die Carbonsäure C₂H₅COOH nach den Regeln → Ethansäure
Wie heißt die Carbonsäure C₂H₅COOH nach den Regeln → Propansäure
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 - ●5Wie heißt die Carbonsäure C₃H₇COOH nach den Regeln?
Lösung zeigen
- Kohlenstoffatome zählen, das der COOH-Gruppe mit.
- 4 Kohlenstoffatome: Butan.
- Butansäure.
Ergebnis:Butansäure - ★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
Warum reagiert Ethanol neutral, Essigsäure aber sauer → Ethanol hat viel weniger H-Atome
Warum reagiert Ethanol neutral, Essigsäure aber sauer → Nur die COOH-Gruppe gibt H⁺ ab
Zeichne die Strukturformel und kreise das H ein, das am Sauerstoff hängt.
ÜbenJetzt du
- ○7Propansäure hat 6 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⁺ - ●8Warum reagiert Ethanol neutral, Essigsäure aber sauer?
Lösung zeigen
- Ethanol: OH-Gruppe, gibt nichts ab.
- Essigsäure: COOH-Gruppe, gibt H⁺ ab.
- Die funktionelle Gruppe entscheidet.
Ergebnis:Nur die COOH-Gruppe gibt H⁺ ab - ★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, Kohlensäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
- Gleiche Konzentration.
- Salpetersäure 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
- ○10Was heißt „schwache Säure“?So fängst du an:Stärke: wie viele Moleküle H⁺ abgeben.
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 - ●11Salzsäure und Kohlensäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?
Lösung zeigen
- Gleiche Konzentration.
- Salzsäure ist stark, Kohlensäure 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: die Oberfläche wird matt und rau
- Deutung: das Carbonat wird gelöst
- Anwendung: erklärt Schäden an Denkmälern durch sauren Regen
- Beobachtung: die Oberfläche wird matt und rau
- Deutung: das Carbonat wird gelöst
- Anwendung: erklärt Schäden an Denkmälern durch sauren Regen
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 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: 100 mL · 0,04 = 4 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,10 = 4 → x = 40 mL
- Wasser: 100 − 40 = 60 mL
- Die Menge an reiner Säure bleibt gleich: 100 mL · 0,04 = 4 mL
- Diese Menge steckt in x mL Essenz: x · 0,10 = 4 → x = 40 mL
- Wasser: 100 − 40 = 60 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 20 % 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 · 0,20 = 5 → x = 25 mL
- Wasser: 100 − 25 = 75 mL
Ergebnis:25 mL Essenz + 75 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
- Wasser: 5 · 1,5 L = 7,5 L
- Pulver: 7,5 · 20 g = 150 g
- Wasser: 5 · 1,5 L = 7,5 L
- Pulver: 7,5 · 20 g = 150 g
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
- ○18Warum schäumt Entkalker auf Kalk?So fängst du an:Säure + Kalk → Salz + Wasser + CO₂.
Lösung zeigen
- Säure + Kalk → Salz + Wasser + CO₂.
- Das Gas bildet Schaum.
- Ein Kalkwasser-Test zeigt es.
Ergebnis:Es entsteht Kohlenstoffdioxid - ●19Auf der Packung steht: 25 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 · 25 g = 187,5 g
Ergebnis:187,5 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
- ●21Octanol hat die Formel C₈H₁₇OH. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol, O 16 g/mol.
Lösung zeigen
- Kohlenstoff in g/mol: 8 · 12 = 96
- Zusammen in g/mol: 96 + 18 + 16 = 130
Ergebnis:130 g/mol - ●22Methansäure hat 2 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 - ●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− - ●24Salzsäure und Ameisensäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?
Lösung zeigen
- Gleiche Konzentration.
- Salzsäure ist stark, Ameisensäure schwach.
- Mehr H⁺ heißt kleinerer pH-Wert.
Ergebnis:Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab - ●25Eine 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 - ★26Woran erkennst du einen Alkohol an der Strukturformel?
Lösung zeigen
- Alkohole: –OH am C.
- Carbonsäuren: –COOH.
- Alkene: C=C.
Ergebnis:An einer OH-Gruppe am C-Atom
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.
28Unter welchem Namen kennt man Ethansäure im Alltag?Lösung zeigen
Ergebnis:EssigsäureIch 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 Salzsäure haben dieselbe Konzentration. Entscheide: Welche Lösung hat den kleineren pH-Wert?Lösung zeigen
Ergebnis:Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ abIch beschreibe die Wirkung auf Kalk und Metalle.
31Verdünnte Essigsäure wird auf Zink gegeben. Was ist zu beobachten und was passiert dabei?Lösung zeigen
Ergebnis:es steigen Bläschen auf – Wasserstoff entstehtIch rechne mit Konzentrationen beim Verdünnen.
32Aus Essigessenz mit 25 % soll 200 mL Speiseessig mit 4 % werden. Wie viel Essigessenz und wie viel Wasser braucht man?Lösung zeigen
Ergebnis:32 mL Essenz + 168 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 4 Wasserkocher mit je 0,5 L?Lösung zeigen
Ergebnis:40 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
- Butansäure
- Essigsäure durch Oxidation
- 1 H⁺
- Nur die COOH-Gruppe gibt H⁺ ab
- Sie hat drei COOH-Gruppen
- Nur wenige Moleküle geben H⁺ ab
- Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- Zitronensäure
- es schäumt und sprudelt – CO2 entweicht
- es steigen Bläschen auf – Wasserstoff entsteht
- 20 mL Essenz + 80 mL Wasser
- 25 mL Essenz + 75 mL Wasser
- 50 mL Essenz + 50 mL Wasser
- Es entsteht Kohlenstoffdioxid
- 187,5 g
- Nein, Essigessenz reizt Haut und Augen
- 130 g/mol
- 20 H⁺-Ionen
- H+ (oder H3O+) und CO32−
- Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- etwa pH 5
- An einer OH-Gruppe am C-Atom
- an der Carboxylgruppe –COOH
- Essigsäure
- 2 H⁺-Ionen
- Salzsäure, sie gibt fast alle H⁺ ab
- es steigen Bläschen auf – Wasserstoff entsteht
- 32 mL Essenz + 168 mL Wasser
- 40 g