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 Essigsäurepentylester – Geruch: Banane.
- 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 Essigsäurepentylester – Geruch: Banane.
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 - ●2Methansäure 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 - ★3Buttersäure 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
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: Essigsäurepentylester.
- Dazu Wasser.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Essigsäurepentylester.
- 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 Butanol. 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: Methansäurebutylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Methansäurebutylester und Wasser - ●5Ist ein Ester ein Salz?
Lösung zeigen
- Salze bestehen aus Ionen.
- Ester entstehen mit Elektronenpaarbindungen.
- Ester leiten nicht.
Ergebnis:Nein, ein Molekül ohne Ionen - ★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 → Buttersäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Pentanol
- Der Name eines Esters ist zweiteilig: erst die Säure, dann der Alkohol.
- Vorderer Teil → Buttersäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Pentanol
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 Essigsäuremethylester entstanden?
Lösung zeigen
- Der Name eines Esters ist zweiteilig: erst die Säure, dann der Alkohol.
- Vorderer Teil → Essigsäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Methanol
Ergebnis:Essigsäure + Methanol
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.
- Buttersäureethylester: Ananas.
- Also nach Ananas.
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Buttersäureethylester: Ananas.
- Also nach Ananas.
AchtungNatürlich heißt unbedenklich
Wonach riecht Buttersäureethylester → Nach Rum
Wonach riecht Buttersäureethylester → Nach Ananas
Nenn einen giftigen Naturstoff. Was folgt daraus für das Urteil?
ÜbenJetzt du
- ○9Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 4 oder einer mit 12 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 - ●10Wonach riecht Essigsäurepentylester?
Lösung zeigen
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Essigsäurepentylester: Banane.
- Also nach Banane.
Ergebnis:Nach Banane - ★11Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 5 oder einer mit 7 Kohlenstoffatomen?
Lösung zeigen
- Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
- Sie verdunsten leichter.
- Also der mit 5 Kohlenstoffatomen.
Ergebnis:Der mit 5 Kohlenstoffatomen
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
- Fett: Glycerin und drei Fettsäuren.
- Doppelbindungen knicken die Ketten – sie liegen lockerer.
- Kokosfett: fast nur Einfachbindungen in den Fettsäuren.
- Fett: Glycerin und drei Fettsäuren.
- Doppelbindungen knicken die Ketten – sie liegen lockerer.
- Kokosfett: fast nur Einfachbindungen in den Fettsäuren.
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 - ●13Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 2 Fettmolekülen abgespalten?
Lösung zeigen
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 2 · 3 = 6
Ergebnis:6 Wassermoleküle - ★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 wäscht Seife?So fängst du an:Ein Seifenteilchen hat zwei Enden mit verschiedenen Vorlieben.
Lösung zeigen
- Ein Seifenteilchen hat zwei Enden mit verschiedenen Vorlieben.
- Der lange Schwanz löst sich im Fett, der geladene Kopf im Wasser.
- So wird der Fetttropfen eingepackt und mit dem Wasser weggespült.
Ergebnis:wasserliebender Kopf, fettliebender Schwanz - ●16Warum 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: 28 g/mol.
- 2000 · 28 = 56.000
- Je Baustein: 28 g/mol.
- 2000 · 28 = 56.000
AchtungDoppelbindung als besonders stabil gedeutet
Ethen wird zu Polyethen. Welche Bindung öffnet sich → Eine einfache C–H-Bindung
Ethen wird zu Polyethen. Welche Bindung öffnet sich → Die C=C-Doppelbindung
Denk an Bromwasser: Bei welchem Gas wird es farblos?
ÜbenJetzt du
- ○17Ethen wird zu Polyethen. Welche Bindung öffnet sich?So fängst du an:Ethen hat eine Doppelbindung.
Lösung zeigen
- Ethen hat eine Doppelbindung.
- Sie öffnet sich.
- Die Bausteine verbinden sich zur Kette.
Ergebnis:Die C=C-Doppelbindung - ●18Aus welchem Baustein entsteht Polyvinylchlorid?
Lösung zeigen
- Poly heißt viele.
- Polyvinylchlorid: viele Bausteine Vinylchlorid.
- Also Vinylchlorid.
Ergebnis:Aus Vinylchlorid - ★19Aus welchem Baustein entsteht Polypropen?
Lösung zeigen
- Poly heißt viele.
- Polypropen: viele Bausteine Propen.
- Also Propen.
Ergebnis:Aus Propen
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
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Citral: Zitrone.
- Also nach Zitrone.
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Citral: Zitrone.
- Also nach Zitrone.
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
- ○20Essigsäurepentylester aus der Banane und Essigsäurepentylester 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.
- Essigsäurepentylester ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.
- Also dieselben Eigenschaften.
Ergebnis:Es ist dasselbe Molekül - ●21Citral 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 - ★22Warum 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
- ●23Essigsäure 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 Essigsäureethylester – Geruch: Klebstoff, Nagellackentferner.
Ergebnis:Essigsäureethylester + Wasser - ●24Methansäure reagiert mit Methanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Methansäuremethylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Methansäuremethylester und Wasser - ●25Butansäure (88 g/mol) und Ethanol (46 g/mol) bilden den Ester Ethylbutanoat und Wasser (18 g/mol). Bestimme: Wie viel Gramm Ester entstehen aus je einem Mol?
Lösung zeigen
- Ausgangsstoffe: 88 + 46 = 134 g
- Abzüglich Wasser: 134 minus 18 = 116 g
Ergebnis:116 g - ●26Warum riechen viele Ester, ihre Säuren aber kaum angenehm?
Lösung zeigen
- Riechen heißt: Moleküle erreichen die Nase.
- Ester bilden keine Wasserstoffbrücken untereinander.
- Sie verdampfen leicht.
Ergebnis:Ester sind flüchtig und gelangen in die Nase - ●27Olivenöl ist bei Zimmertemperatur flüssig. Erkläre: Woran liegt das?
Lösung zeigen
- Fett: Glycerin und drei Fettsäuren.
- Doppelbindungen knicken die Ketten – sie liegen lockerer.
- Olivenöl: viele Doppelbindungen in den Fettsäuren.
Ergebnis:An viele Doppelbindungen in den Fettsäuren - ●28Eine 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
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.
29Methansäure und Ethanol reagieren miteinander. Welches Produkt entsteht, und was entsteht außerdem?Lösung zeigen
Ergebnis:Methansäureethylester + WasserIch stelle Estergleichungen auf.
30Methansäure reagiert mit Propanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?Lösung zeigen
Ergebnis:Methansäurepropylester und WasserIch benenne Ester und zerlege sie in ihre Bausteine.
31Aus welcher Säure und welchem Alkohol ist Methansäureethylester entstanden?Lösung zeigen
Ergebnis:Methansäure + EthanolIch erkläre, warum Ester riechen.
32Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 4 oder einer mit 12 Kohlenstoffatomen?Lösung zeigen
Ergebnis:Der mit 4 KohlenstoffatomenIch beschreibe Fette als Ester aus Glycerin und Fettsäuren.
33Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 4 Fettmolekülen abgespalten?Lösung zeigen
Ergebnis:12 WassermoleküleIch erkläre die Wirkung von Seife.
34Warum wäscht Seife?Lösung zeigen
Ergebnis:wasserliebender Kopf, fettliebender SchwanzIch beschreibe, wie aus vielen Bausteinen ein Kunststoff wird.
35Eine Kette Polypropen besteht aus 500 Bausteinen Propen (42 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?Lösung zeigen
Ergebnis:21.000 g/molIch beurteile natürliche und künstliche Aromastoffe.
36Nach 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
- Methansäureethylester + Wasser
- Buttersäureethylester + Wasser
- Methansäurebutylester und Wasser
- Nein, ein Molekül ohne Ionen
- Die Veresterung ist umkehrbar
- Methansäure + Ethanol
- Essigsäure + Methanol
- Der mit 4 Kohlenstoffatomen
- Nach Banane
- Der mit 5 Kohlenstoffatomen
- 60 Wassermoleküle
- 6 Wassermoleküle
- Die langen Ketten sind unpolar
- wasserliebender Kopf, fettliebender Schwanz
- Fett ist der Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren
- Die C=C-Doppelbindung
- Aus Vinylchlorid
- Aus Propen
- Es ist dasselbe Molekül
- Es ist dasselbe Molekül
- Es ist billiger und braucht kein Obst
- Essigsäureethylester + Wasser
- Methansäuremethylester und Wasser
- 116 g
- Ester sind flüchtig und gelangen in die Nase
- An viele Doppelbindungen in den Fettsäuren
- 42.000 g/mol
- Methansäureethylester + Wasser
- Methansäurepropylester und Wasser
- Methansäure + Ethanol
- Der mit 4 Kohlenstoffatomen
- 12 Wassermoleküle
- wasserliebender Kopf, fettliebender Schwanz
- 21.000 g/mol
- Nach Orangenschale