Chemie · Klasse 10 · Kapitel
Ester – Duft, Fett und Kunststoff
- 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 beschreibe die Veresterung als Reaktion von Säure und Alkohol.
MerkenVeresterung
Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
Es wird Wasser abgespalten, deshalb ist es eine Kondensationsreaktion.
BeispielVeresterung
Schritt für Schritt
- Die OH-Gruppe des Alkohols trifft die COOH-Gruppe der Säure.
- Es wird Wasser abgespalten – deshalb heißt es Kondensationsreaktion.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser
- Es entsteht Essigsäureethylester – Geruch: Klebstoff, Nagellackentferner.
- Die OH-Gruppe des Alkohols trifft die COOH-Gruppe der Säure.
- Es wird Wasser abgespalten – deshalb heißt es Kondensationsreaktion.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser
- Es entsteht Essigsäureethylester – Geruch: Klebstoff, Nagellackentferner.
AchtungWasser bei der Veresterung vergessen
CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅
CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O (das abgespaltene Wasser gehört in die Gleichung)
Säure + Alkohol → Ester + Wasser. Ohne das Wasser stimmt die Atombilanz nicht.
ÜbenJetzt du
- ○1Buttersäure und Methanol reagieren miteinander. Welches Produkt entsteht, und was entsteht außerdem?So fängst du an:Die OH-Gruppe des Alkohols trifft die COOH-Gruppe der Säure.
Lösung zeigen
- Die OH-Gruppe des Alkohols trifft die COOH-Gruppe der Säure.
- Es wird Wasser abgespalten – deshalb heißt es Kondensationsreaktion.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser
- Es entsteht Buttersäuremethylester – Geruch: Apfel.
Ergebnis:Buttersäuremethylester + Wasser - ●2Buttersäure und Ethanol reagieren miteinander. Welches Produkt entsteht, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Die OH-Gruppe des Alkohols trifft die COOH-Gruppe der Säure.
- Es wird Wasser abgespalten – deshalb heißt es Kondensationsreaktion.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser
- Es entsteht Buttersäureethylester – Geruch: Ananas.
Ergebnis:Buttersäureethylester + Wasser - ★3Methansäure und Ethanol reagieren miteinander. Welches Produkt entsteht, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Die OH-Gruppe des Alkohols trifft die COOH-Gruppe der Säure.
- Es wird Wasser abgespalten – deshalb heißt es Kondensationsreaktion.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser
- Es entsteht Methansäureethylester – Geruch: Rum.
Ergebnis:Methansäureethylester + Wasser
2Ich stelle Estergleichungen auf.
MerkenUmkehrbar
Die Veresterung läuft in beide Richtungen.
Mit viel Wasser wird der Ester wieder gespalten – das nennt man Hydrolyse.
BeispielDie Veresterung
Schritt für Schritt
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Propionsäuremethylester.
- Dazu Wasser.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Propionsäuremethylester.
- Dazu Wasser.
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
- ○4Methansäure reagiert mit Methanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?So fängst du an:Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Methansäuremethylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Methansäuremethylester und Wasser - ●5Propionsäure reagiert mit Ethanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Propionsäureethylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Propionsäureethylester und Wasser - ★6Ester und Wasser reagieren langsam zurück zu Säure und Alkohol. Was zeigt das?
Lösung zeigen
- Hinreaktion: Veresterung.
- Rückreaktion: Esterspaltung.
- Beides läuft ab – umkehrbar.
Ergebnis:Die Veresterung ist umkehrbar
3Ich benenne Ester und zerlege sie in ihre Bausteine.
MerkenEstername
Erst die Säure, dann der Alkohol mit der Endung -ester: Essigsäureethylester kommt aus Essigsäure und Ethanol.
BeispielEster zurückbenennen
Schritt für Schritt
- Der Name eines Esters ist zweiteilig: erst die Säure, dann der Alkohol.
- Vorderer Teil → Essigsäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Methanol
- Der Name eines Esters ist zweiteilig: erst die Säure, dann der Alkohol.
- Vorderer Teil → Essigsäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Methanol
AchtungReaktion als Mischen gedeutet
Im Eisensulfid stecken Eisen und Schwefel noch drin, nur gemischt.
Eisensulfid ist ein neuer Stoff: nicht magnetisch, nicht gelb. Die Atome sind neu verbunden.
Prüfe das Produkt mit einer Eigenschaft des Ausgangsstoffs, zum Beispiel mit dem Magneten.
ÜbenJetzt du
- ○7Aus welcher Säure und welchem Alkohol ist Methansäureethylester entstanden?So fängst du an:Der Name eines Esters ist zweiteilig: erst die Säure, dann der Alkohol.
Lösung zeigen
- Der Name eines Esters ist zweiteilig: erst die Säure, dann der Alkohol.
- Vorderer Teil → Methansäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Ethanol
Ergebnis:Methansäure + Ethanol - ●8Aus welcher Säure und welchem Alkohol ist Buttersäurepentylester entstanden?
Lösung zeigen
- Der Name eines Esters ist zweiteilig: erst die Säure, dann der Alkohol.
- Vorderer Teil → Buttersäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Pentanol
Ergebnis:Buttersäure + Pentanol
4Ich erkläre, warum Ester riechen.
MerkenDuftstoffe
Viele Ester sind flüchtig und riechen nach Obst – Ananas, Banane, Apfel.
Der Stoff im Aroma ist derselbe wie in der Frucht.
BeispielWarum Ester riechen
Schritt für Schritt
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Methansäureethylester: Rum.
- Also nach Rum.
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Methansäureethylester: Rum.
- Also nach Rum.
AchtungNatürlich heißt unbedenklich
Wonach riecht Methansäureethylester → Nach Apfel
Wonach riecht Methansäureethylester → Nach Rum
Nenn einen giftigen Naturstoff. Was folgt daraus für das Urteil?
ÜbenJetzt du
- ○9Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 4 oder einer mit 10 Kohlenstoffatomen?So fängst du an:Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
Lösung zeigen
- Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
- Sie verdunsten leichter.
- Also der mit 4 Kohlenstoffatomen.
Ergebnis:Der mit 4 Kohlenstoffatomen - ●10Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 5 oder einer mit 10 Kohlenstoffatomen?
Lösung zeigen
- Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
- Sie verdunsten leichter.
- Also der mit 5 Kohlenstoffatomen.
Ergebnis:Der mit 5 Kohlenstoffatomen - ★11Ein Ester riecht nach Ananas. Riecht jedes Estermolekül nach Ananas?
Lösung zeigen
- Geruch ist eine Wahrnehmung.
- Viele Moleküle reizen Riechzellen.
- Ein Molekül allein riecht nicht.
Ergebnis:Nein, Duft entsteht erst in der Nase
5Ich beschreibe Fette als Ester aus Glycerin und Fettsäuren.
MerkenFette
Fett ist ein dreifacher Ester: Glycerin mit drei OH-Gruppen und drei Fettsäuren.
Deshalb heißt es Triglycerid.
BeispielFette als Ester
Schritt für Schritt
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 10 · 3 = 30
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 10 · 3 = 30
AchtungEis dichter als Wasser
Warum löst sich Fett nicht in Wasser → Fett ist viel schwerer als Wasser
Warum löst sich Fett nicht in Wasser → Die langen Ketten sind unpolar
Denk an eine volle Flasche im Gefrierfach. Was passiert mit ihr?
ÜbenJetzt du
- ○12Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 20 Fettmolekülen abgespalten?So fängst du an:Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
Lösung zeigen
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 20 · 3 = 60
Ergebnis:60 Wassermoleküle - ●13Warum ist Olivenöl flüssig, Butter aber fest?
Lösung zeigen
- Doppelbindungen knicken die Ketten.
- Geknickte Ketten liegen locker.
- Locker gepackt: niedrige Schmelztemperatur.
Ergebnis:Öl enthält mehr Doppelbindungen in den Ketten - ★14Warum löst sich Fett nicht in Wasser?
Lösung zeigen
- Wasser ist polar.
- Fettsäureketten sind unpolar.
- Ähnliches löst sich in Ähnlichem.
Ergebnis:Die langen Ketten sind unpolar
6Ich erkläre die Wirkung von Seife.
MerkenSeife
Seife hat einen wasserliebenden Kopf und einen fettliebenden Schwanz.
So packt sie Fetttropfen ein und macht sie wasserlöslich.
BeispielFette und Seifen
Schritt für Schritt
- Der Ester im Fett wird durch Wasser wieder gespalten.
- Es entstehen freie Fettsäuren – unter anderem Buttersäure.
- Buttersäure riecht streng: das ist der ranzige Geruch.
- Der Ester im Fett wird durch Wasser wieder gespalten.
- Es entstehen freie Fettsäuren – unter anderem Buttersäure.
- Buttersäure riecht streng: das ist der ranzige Geruch.
AchtungGelöster Stoff ist verschwunden
Der Zucker ist weg, das Wasser wiegt wie vorher.
Der Zucker ist fein verteilt. Die Lösung wiegt so viel wie Wasser und Zucker zusammen.
Frag dich: Schmeckt die Lösung süß? Dann ist der Zucker noch da.
ÜbenJetzt du
- ●15Warum ist Fett ein Ester?
Lösung zeigen
- Fett besteht aus Glycerin und drei Fettsäuren.
- Jede Fettsäure hat eine COOH-Gruppe, Glycerin drei OH-Gruppen.
- Drei Veresterungen → ein Triglycerid, also ein dreifacher Ester.
Ergebnis:Fett ist der Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren
7Ich beschreibe, wie aus vielen Bausteinen ein Kunststoff wird.
MerkenMakromoleküle
Wenn Bausteine mit zwei funktionellen Gruppen sich immer wieder verbinden, entsteht eine lange Kette – ein Kunststoff wie PET.
BeispielVom Baustein zum Kunststoff
Schritt für Schritt
- Je Baustein: 104 g/mol.
- 2000 · 104 = 208.000
- Je Baustein: 104 g/mol.
- 2000 · 104 = 208.000
AchtungKunststoff als Gemisch kleiner Moleküle
Polyethen ist ein Gemisch aus vielen Ethenmolekülen.
Polyethen besteht aus langen Ketten: Tausende Ethen-Bausteine sind fest verbunden.
Überlege: Warum dehnt sich eine Plastiktüte beim Ziehen, statt zu zerbröseln?
ÜbenJetzt du
- ○16Eine Kette Polyvinylchlorid besteht aus 500 Bausteinen Vinylchlorid (62,5 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?So fängst du an:Je Baustein: 62,5 g/mol.
Lösung zeigen
- Je Baustein: 62,5 g/mol.
- 500 · 62,5 = 31.250
Ergebnis:31.250 g/mol - ●17Eine Kette Polypropen besteht aus 1000 Bausteinen Propen (42 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?
Lösung zeigen
- Je Baustein: 42 g/mol.
- 1000 · 42 = 42.000
Ergebnis:42.000 g/mol - ★18Eine Kette Polystyrol besteht aus 100 Bausteinen Styrol (104 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?
Lösung zeigen
- Je Baustein: 104 g/mol.
- 100 · 104 = 10.400
Ergebnis:10.400 g/mol
8Ich beurteile natürliche und künstliche Aromastoffe.
MerkenAromastoffe beurteilen
Gleiches Molekül, gleiche Wirkung – ob aus der Frucht oder aus dem Labor.
Für ein Urteil zählen Stoff, Menge und Nutzen, nicht die Herkunft.
BeispielNatürliche und künstliche Aromen
Schritt für Schritt
- Ein Stoff ist durch seine Moleküle bestimmt.
- Gleiche Struktur: gleicher Stoff.
- Die Herkunft ändert die Wirkung nicht.
- Ein Stoff ist durch seine Moleküle bestimmt.
- Gleiche Struktur: gleicher Stoff.
- Die Herkunft ändert die Wirkung nicht.
AchtungGleiche Summenformel heißt gleicher Stoff
Butan und Isobutan sind derselbe Stoff, beide C₄H₁₀.
Butan und Isobutan sind Isomere: gleiche Summenformel, anderer Bau, andere Siedetemperatur.
Zeichne beide Strukturformeln. Ist die Kette gleich?
ÜbenJetzt du
- ○19Menthol aus der Minze und Menthol aus dem Labor: Entscheide, was gilt.So fängst du an:Ein Stoff ist durch sein Molekül bestimmt.
Lösung zeigen
- Ein Stoff ist durch sein Molekül bestimmt.
- Menthol ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.
- Also dieselben Eigenschaften.
Ergebnis:Es ist dasselbe Molekül - ●20Nach welcher Pflanze riecht Essigsäurepentylester?
Lösung zeigen
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Essigsäurepentylester: Banane.
- Also nach Banane.
Ergebnis:Nach Banane - ★21Warum werden Fruchtaromen oft künstlich hergestellt?
Lösung zeigen
- Ester lassen sich leicht herstellen.
- Für natürliches Aroma braucht man viel Obst.
- Derselbe Ester wirkt gleich.
Ergebnis:Es ist billiger und braucht kein Obst
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●22Methansäure reagiert mit Butanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Methansäurebutylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Methansäurebutylester und Wasser - ●23Aus welchem Alkohol und welcher Säure entsteht der Ester Methylpropanoat?
Lösung zeigen
- Der Name verrät beide Bausteine.
- Vorn steht der Alkohol: Methanol.
- Hinten steht die Säure: Propansäure.
Ergebnis:Methanol und Propansäure - ●24Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 3 oder einer mit 8 Kohlenstoffatomen?
Lösung zeigen
- Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
- Sie verdunsten leichter.
- Also der mit 3 Kohlenstoffatomen.
Ergebnis:Der mit 3 Kohlenstoffatomen - ●25Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 5 Fettmolekülen abgespalten?
Lösung zeigen
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 5 · 3 = 15
Ergebnis:15 Wassermoleküle - ●26Aus welchem Baustein entsteht Polystyrol?
Lösung zeigen
- Poly heißt viele.
- Polystyrol: viele Bausteine Styrol.
- Also Styrol.
Ergebnis:Aus Styrol - ●27Citral aus der Zitrone und Citral aus dem Labor: Entscheide, was gilt.
Lösung zeigen
- Ein Stoff ist durch sein Molekül bestimmt.
- Citral ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.
- Also dieselben Eigenschaften.
Ergebnis:Es ist dasselbe Molekül
Auf einen Blick
MerkenDas Wichtigste
- Veresterung
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Umkehrbar
- Die Veresterung läuft in beide Richtungen.
- Estername
- Erst die Säure, dann der Alkohol mit der Endung -ester: Essigsäureethylester kommt aus Essigsäure und Ethanol.
- Duftstoffe
- Viele Ester sind flüchtig und riechen nach Obst – Ananas, Banane, Apfel.
- Fette
- Fett ist ein dreifacher Ester: Glycerin mit drei OH-Gruppen und drei Fettsäuren.
- Seife
- Seife hat einen wasserliebenden Kopf und einen fettliebenden Schwanz.
- Makromoleküle
- Wenn Bausteine mit zwei funktionellen Gruppen sich immer wieder verbinden, entsteht eine lange Kette – ein Kunststoff wie PET.
- Aromastoffe beurteilen
- Gleiches Molekül, gleiche Wirkung – ob aus der Frucht oder aus dem Labor.
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 beschreibe die Veresterung als Reaktion von Säure und Alkohol.
28Essigsäure und Pentanol reagieren miteinander. Welches Produkt entsteht, und was entsteht außerdem?Lösung zeigen
Ergebnis:Essigsäurepentylester + WasserIch stelle Estergleichungen auf.
29Methansäure reagiert mit Methanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?Lösung zeigen
Ergebnis:Methansäuremethylester und WasserIch benenne Ester und zerlege sie in ihre Bausteine.
30Aus welcher Säure und welchem Alkohol ist Methansäureethylester entstanden?Lösung zeigen
Ergebnis:Methansäure + EthanolIch erkläre, warum Ester riechen.
31Wonach riecht Essigsäurepentylester?Lösung zeigen
Ergebnis:Nach BananeIch beschreibe Fette als Ester aus Glycerin und Fettsäuren.
32Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 5 Fettmolekülen abgespalten?Lösung zeigen
Ergebnis:15 WassermoleküleIch erkläre die Wirkung von Seife.
33Was passiert beim Ranzigwerden von Butter?Lösung zeigen
Ergebnis:die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entstehtIch beschreibe, wie aus vielen Bausteinen ein Kunststoff wird.
34Eine Kette Polystyrol besteht aus 2000 Bausteinen Styrol (104 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?Lösung zeigen
Ergebnis:208.000 g/molIch beurteile natürliche und künstliche Aromastoffe.
35Nach welcher Pflanze riecht Limonen?Lösung zeigen
Ergebnis:Nach Orangenschale
Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.
Wörter
- Funktion
- eine Regel, die aus einer Zahl eine andere macht
Lösungen
- Buttersäuremethylester + Wasser
- Buttersäureethylester + Wasser
- Methansäureethylester + Wasser
- Methansäuremethylester und Wasser
- Propionsäureethylester und Wasser
- Die Veresterung ist umkehrbar
- Methansäure + Ethanol
- Buttersäure + Pentanol
- Der mit 4 Kohlenstoffatomen
- Der mit 5 Kohlenstoffatomen
- Nein, Duft entsteht erst in der Nase
- 60 Wassermoleküle
- Öl enthält mehr Doppelbindungen in den Ketten
- Die langen Ketten sind unpolar
- Fett ist der Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren
- 31.250 g/mol
- 42.000 g/mol
- 10.400 g/mol
- Es ist dasselbe Molekül
- Nach Banane
- Es ist billiger und braucht kein Obst
- Methansäurebutylester und Wasser
- Methanol und Propansäure
- Der mit 3 Kohlenstoffatomen
- 15 Wassermoleküle
- Aus Styrol
- Es ist dasselbe Molekül
- Essigsäurepentylester + Wasser
- Methansäuremethylester und Wasser
- Methansäure + Ethanol
- Nach Banane
- 15 Wassermoleküle
- die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entsteht
- 208.000 g/mol
- Nach Orangenschale