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 Methansäureethylester – Geruch: Rum.
- 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.
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 Ethanol 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 Buttersäureethylester – Geruch: Ananas.
Ergebnis:Buttersäureethylester + Wasser - ●2Essigsäure 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 - ★3Buttersäure und Methanol 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 Buttersäuremethylester – Geruch: Apfel.
Ergebnis:Buttersäuremethylester + 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: Essigsäurebutylester.
- Dazu Wasser.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Essigsäurebutylester.
- 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
- ○4Buttersäure reagiert mit Pentanol. 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: Buttersäurepentylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Buttersäurepentylester und Wasser - ●5Wozu gibt man bei der Veresterung etwas Schwefelsäure dazu?
Lösung zeigen
- Ein Katalysator beschleunigt eine Reaktion.
- Er wird dabei nicht verbraucht.
- Schwefelsäure bindet zusätzlich Wasser.
Ergebnis:Als Katalysator, sie beschleunigt - ★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 → Methansäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Ethanol
- Der Name eines Esters ist zweiteilig: erst die Säure, dann der Alkohol.
- Vorderer Teil → Methansäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Ethanol
AchtungNoch einmal: Wasser 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
- ○7Aus welcher Säure und welchem Alkohol ist Essigsäuremethylester 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 → 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.
- Essigsäureethylester: Nagellackentferner.
- Also nach Nagellackentferner.
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Essigsäureethylester: Nagellackentferner.
- Also nach Nagellackentferner.
AchtungNatürlich heißt unbedenklich
Wonach riecht Essigsäureethylester → Nach Apfel
Wonach riecht Essigsäureethylester → Nach Nagellackentferner
Nenn einen giftigen Naturstoff. Was folgt daraus für das Urteil?
ÜbenJetzt du
- ○8Warum riechen viele Ester, ihre Säuren aber kaum angenehm?So fängst du an:Riechen heißt: Moleküle erreichen die Nase.
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 - ●9Wonach riecht Buttersäuremethylester?
Lösung zeigen
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Buttersäuremethylester: Apfel.
- Also nach Apfel.
Ergebnis:Nach Apfel - ★10Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 4 oder einer mit 8 Kohlenstoffatomen?
Lösung zeigen
- Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
- Sie verdunsten leichter.
- Also der mit 4 Kohlenstoffatomen.
Ergebnis:Der mit 4 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
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 10 · 3 = 30
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 10 · 3 = 30
AchtungEster als Salz gedeutet
Ethylacetat ist ein Salz aus Essigsäure und Ethanol.
Ethylacetat ist ein Ester: ein Molekül ohne Ionen, entstanden unter Abspaltung von Wasser.
Prüfe die Leitfähigkeit: Leitet ein Ester gelöst den Strom?
ÜbenJetzt du
- ○11Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 4 Fettmolekülen abgespalten?So fängst du an:Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
Lösung zeigen
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 4 · 3 = 12
Ergebnis:12 Wassermoleküle - ●12Sonnenblumenöl ist bei Zimmertemperatur flüssig. Erkläre: Woran liegt das?
Lösung zeigen
- Fett: Glycerin und drei Fettsäuren.
- Doppelbindungen knicken die Ketten – sie liegen lockerer.
- Sonnenblumenöl: viele Doppelbindungen in den Fettsäuren.
Ergebnis:An viele Doppelbindungen in den Fettsäuren - ★13Ein 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
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
- 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.
- 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.
AchtungEis dichter als Wasser
Eis ist fest, also schwerer als Wasser.
Eis hat eine kleinere Dichte als Wasser. Deshalb schwimmt es.
Denk an eine volle Flasche im Gefrierfach. Was passiert mit ihr?
ÜbenJetzt du
- ○14Was passiert beim Ranzigwerden von Butter?So fängst du an:Der Ester im Fett wird durch Wasser wieder gespalten.
Lösung zeigen
- Der Ester im Fett wird durch Wasser wieder gespalten.
- Es entstehen freie Fettsäuren – unter anderem Buttersäure.
- Buttersäure riecht streng: das ist der ranzige Geruch.
Ergebnis:die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entsteht - ●15Warum wäscht Seife?
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
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
- Poly heißt viele.
- Polyvinylchlorid: viele Bausteine Vinylchlorid.
- Also Vinylchlorid.
- Poly heißt viele.
- Polyvinylchlorid: viele Bausteine Vinylchlorid.
- Also Vinylchlorid.
AchtungKunststoff als Gemisch kleiner Moleküle
Aus welchem Baustein entsteht Polyvinylchlorid → Aus Ethen
Aus welchem Baustein entsteht Polyvinylchlorid → Aus Vinylchlorid
Überlege: Warum dehnt sich eine Plastiktüte beim Ziehen, statt zu zerbröseln?
ÜbenJetzt du
- ○16Aus welchem Baustein entsteht Polystyrol?So fängst du an:Poly heißt viele.
Lösung zeigen
- Poly heißt viele.
- Polystyrol: viele Bausteine Styrol.
- Also Styrol.
Ergebnis:Aus Styrol - ●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 - ★18Polyester entsteht aus Säuren und Alkoholen mit je zwei Gruppen. Was wird dabei frei?
Lösung zeigen
- Jede Esterbindung spaltet Wasser ab.
- Zwei Gruppen je Baustein: lange Ketten.
- Polykondensation.
Ergebnis:Wasser
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.
- Menthol: Minze.
- Also nach Minze.
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Menthol: Minze.
- Also nach Minze.
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
- ○19Nach welcher Pflanze riecht Vanillin?So fängst du an:Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
Lösung zeigen
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Vanillin: Vanilleschote.
- Also nach Vanilleschote.
Ergebnis:Nach Vanilleschote - ●20Menthol aus der Minze und Menthol aus dem Labor: Entscheide, was gilt.
Lösung zeigen
- Ein Stoff ist durch sein Molekül bestimmt.
- Menthol ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.
- Also dieselben Eigenschaften.
Ergebnis:Es ist dasselbe Molekül - ★21Benzaldehyd aus der Bittermandel und Benzaldehyd aus dem Labor: Entscheide, was gilt.
Lösung zeigen
- Ein Stoff ist durch sein Molekül bestimmt.
- Benzaldehyd ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.
- Also dieselben Eigenschaften.
Ergebnis:Es ist dasselbe Molekül
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●22Buttersäure reagiert mit Butanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Buttersäurebutylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Buttersäurebutylester und Wasser - ●23Eine Kette Polystyrol besteht aus 1000 Bausteinen Styrol (104 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?
Lösung zeigen
- Je Baustein: 104 g/mol.
- 1000 · 104 = 104.000
Ergebnis:104.000 g/mol - ●24Nach welcher Pflanze riecht Benzaldehyd?
Lösung zeigen
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Benzaldehyd: Bittermandel.
- Also nach Bittermandel.
Ergebnis:Nach Bittermandel - ★25Ein 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 - ★26Warum 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 - ★27Warum 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
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.
29Buttersäure reagiert mit Ethanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?Lösung zeigen
Ergebnis:Buttersäureethylester und WasserIch benenne Ester und zerlege sie in ihre Bausteine.
30Aus welcher Säure und welchem Alkohol ist Buttersäurepentylester entstanden?Lösung zeigen
Ergebnis:Buttersäure + PentanolIch erkläre, warum Ester riechen.
31Wonach riecht Buttersäureethylester?Lösung zeigen
Ergebnis:Nach AnanasIch beschreibe Fette als Ester aus Glycerin und Fettsäuren.
32Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 3 Fettmolekülen abgespalten?Lösung zeigen
Ergebnis:9 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 Polyethen besteht aus 500 Bausteinen Ethen (28 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?Lösung zeigen
Ergebnis:14.000 g/molIch beurteile natürliche und künstliche Aromastoffe.
35Vanillin aus der Vanilleschote und Vanillin aus dem Labor: Entscheide, was gilt.Lösung zeigen
Ergebnis:Es ist dasselbe Molekül
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
- Buttersäureethylester + Wasser
- Essigsäureethylester + Wasser
- Buttersäuremethylester + Wasser
- Buttersäurepentylester und Wasser
- Als Katalysator, sie beschleunigt
- Die Veresterung ist umkehrbar
- Essigsäure + Methanol
- Ester sind flüchtig und gelangen in die Nase
- Nach Apfel
- Der mit 4 Kohlenstoffatomen
- 12 Wassermoleküle
- An viele Doppelbindungen in den Fettsäuren
- 15 Wassermoleküle
- die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entsteht
- wasserliebender Kopf, fettliebender Schwanz
- Aus Styrol
- 42.000 g/mol
- Wasser
- Nach Vanilleschote
- Es ist dasselbe Molekül
- Es ist dasselbe Molekül
- Buttersäurebutylester und Wasser
- 104.000 g/mol
- Nach Bittermandel
- Nein, Duft entsteht erst in der Nase
- Die langen Ketten sind unpolar
- Es ist billiger und braucht kein Obst
- Essigsäurepentylester + Wasser
- Buttersäureethylester und Wasser
- Buttersäure + Pentanol
- Nach Ananas
- 9 Wassermoleküle
- die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entsteht
- 14.000 g/mol
- Es ist dasselbe Molekül