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
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: Buttersäureethylester.
- Dazu Wasser.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Buttersäureethylester.
- 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
- ○3Methansäure reagiert mit Ethanol. 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: Methansäureethylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Methansäureethylester und Wasser - ●4Essigsäure reagiert mit Methanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Essigsäuremethylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Essigsäuremethylester und Wasser - ★5Ester 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
AchtungMasse des Ausgangsstoffs statt des Produkts
2 mol Mg → MgO: 2 · 24 g = 48 g
2 mol Mg → 2 mol MgO: 2 · 40 g = 80 g
Unterstreiche den gesuchten Stoff in der Gleichung. Nimm seine Molmasse.
ÜbenJetzt du
- ○6Aus 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 - ●7Aus 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.
- Essigsäurepentylester: Banane.
- Also nach Banane.
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Essigsäurepentylester: Banane.
- Also nach Banane.
AchtungNatürlich heißt unbedenklich
Wonach riecht Essigsäurepentylester → Nach Rum
Wonach riecht Essigsäurepentylester → Nach Banane
Nenn einen giftigen Naturstoff. Was folgt daraus für das Urteil?
ÜbenJetzt du
- ○8Wonach riecht Essigsäureoctylester?So fängst du an:Kleine Ester riechen fruchtig.
Lösung zeigen
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Essigsäureoctylester: Orange.
- Also nach Orange.
Ergebnis:Nach Orange - ●9Entscheide: 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 - ★10Wonach riecht Methansäureethylester?
Lösung zeigen
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Methansäureethylester: Rum.
- Also nach Rum.
Ergebnis:Nach Rum
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.
- Sonnenblumenöl: viele Doppelbindungen in den Fettsäuren.
- Fett: Glycerin und drei Fettsäuren.
- Doppelbindungen knicken die Ketten – sie liegen lockerer.
- Sonnenblumenöl: viele Doppelbindungen 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
- ○11Kokosfett ist bei Zimmertemperatur fest. Erkläre: Woran liegt das?So fängst du an:Fett: Glycerin und drei Fettsäuren.
Lösung zeigen
- Fett: Glycerin und drei Fettsäuren.
- Doppelbindungen knicken die Ketten – sie liegen lockerer.
- Kokosfett: fast nur Einfachbindungen in den Fettsäuren.
Ergebnis:An fast nur Einfachbindungen in den Fettsäuren - ●12Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 20 Fettmolekülen abgespalten?
Lösung zeigen
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 20 · 3 = 60
Ergebnis:60 Wassermoleküle - ★13Warum 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
- 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.
AchtungDoppelbindung als besonders stabil gedeutet
Ethen reagiert kaum, weil die Doppelbindung doppelt hält.
Ethen reagiert leichter als Ethan: An der Doppelbindung lagern sich Atome an.
Denk an Bromwasser: Bei welchem Gas wird es farblos?
ÜbenJetzt du
- ○14Warum 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 - ●15Was passiert beim Ranzigwerden von Butter?
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
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.
- 500 · 28 = 14.000
- Je Baustein: 28 g/mol.
- 500 · 28 = 14.000
AchtungKunststoff als Gemisch kleiner Moleküle
Aus welchem Baustein entsteht Polystyrol → Aus Ethen
Aus welchem Baustein entsteht Polystyrol → Aus Styrol
Überlege: Warum dehnt sich eine Plastiktüte beim Ziehen, statt zu zerbröseln?
ÜbenJetzt du
- ○16Eine Kette Polypropen besteht aus 100 Bausteinen Propen (42 g/mol). Bestimme: Wie groß ist die Molmasse der Kette?So fängst du an:Je Baustein: 42 g/mol.
Lösung zeigen
- Je Baustein: 42 g/mol.
- 100 · 42 = 4200
Ergebnis:4200 g/mol - ●17Aus welchem Baustein entsteht Polystyrol?
Lösung zeigen
- Poly heißt viele.
- Polystyrol: viele Bausteine Styrol.
- Also Styrol.
Ergebnis:Aus Styrol - ★18Aus 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
- Ein Stoff ist durch sein Molekül bestimmt.
- Limonen ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.
- Also dieselben Eigenschaften.
- Ein Stoff ist durch sein Molekül bestimmt.
- Limonen ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.
- Also dieselben Eigenschaften.
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
- ○19Zimtaldehyd aus der Zimt und Zimtaldehyd 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.
- Zimtaldehyd ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.
- Also dieselben Eigenschaften.
Ergebnis:Es ist dasselbe Molekül - ●20Nach welcher Pflanze riecht Limonen?
Lösung zeigen
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Limonen: Orangenschale.
- Also nach Orangenschale.
Ergebnis:Nach Orangenschale - ★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
- ●22Buttersäure 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 - ●23Propionsäure reagiert mit Methanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Propionsäuremethylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Propionsäuremethylester und Wasser - ●24Ethansäure (60 g/mol) und Propanol (60 g/mol) bilden den Ester Propylethanoat und Wasser (18 g/mol). Bestimme: Wie viel Gramm Ester entstehen aus je einem Mol?
Lösung zeigen
- Ausgangsstoffe: 60 + 60 = 120 g
- Abzüglich Wasser: 120 minus 18 = 102 g
Ergebnis:102 g - ●25Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 4 oder einer mit 7 Kohlenstoffatomen?
Lösung zeigen
- Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
- Sie verdunsten leichter.
- Also der mit 4 Kohlenstoffatomen.
Ergebnis:Der mit 4 Kohlenstoffatomen - ●26Was ist ein Polymer?
Lösung zeigen
- Monomere sind die Bausteine.
- Sie werden fest verbunden.
- Es entsteht ein Makromolekül.
Ergebnis:Ein Riesenmolekül aus vielen Bausteinen - ●27Nach welcher Pflanze riecht Essigsäurepentylester?
Lösung zeigen
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Essigsäurepentylester: Banane.
- Also nach Banane.
Ergebnis:Nach Banane
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 Ethanol reagieren miteinander. Welches Produkt entsteht, und was entsteht außerdem?Lösung zeigen
Ergebnis:Essigsäureethylester + 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 Buttersäurepentylester entstanden?Lösung zeigen
Ergebnis:Buttersäure + PentanolIch erkläre, warum Ester riechen.
31Wie prüft man im Labor einen Geruch richtig?Lösung zeigen
Ergebnis:Mit der Hand zufächeln, nie direkt riechenIch beschreibe Fette als Ester aus Glycerin und Fettsäuren.
32Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 20 Fettmolekülen abgespalten?Lösung zeigen
Ergebnis:60 WassermoleküleIch erkläre die Wirkung von Seife.
33Warum ist Fett ein Ester?Lösung zeigen
Ergebnis:Fett ist der Ester aus Glycerin und drei FettsäurenIch 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.
35Was ist für das Urteil über einen Aromastoff entscheidend?Lösung zeigen
Ergebnis:Der Stoff und seine Menge
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
- Methansäureethylester und Wasser
- Essigsäuremethylester und Wasser
- Die Veresterung ist umkehrbar
- Methansäure + Ethanol
- Essigsäure + Methanol
- Nach Orange
- Der mit 4 Kohlenstoffatomen
- Nach Rum
- An fast nur Einfachbindungen in den Fettsäuren
- 60 Wassermoleküle
- Die langen Ketten sind unpolar
- wasserliebender Kopf, fettliebender Schwanz
- die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entsteht
- 4200 g/mol
- Aus Styrol
- Aus Propen
- Es ist dasselbe Molekül
- Nach Orangenschale
- Es ist billiger und braucht kein Obst
- Buttersäuremethylester + Wasser
- Propionsäuremethylester und Wasser
- 102 g
- Der mit 4 Kohlenstoffatomen
- Ein Riesenmolekül aus vielen Bausteinen
- Nach Banane
- Essigsäureethylester + Wasser
- Methansäuremethylester und Wasser
- Buttersäure + Pentanol
- Mit der Hand zufächeln, nie direkt riechen
- 60 Wassermoleküle
- Fett ist der Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren
- 14.000 g/mol
- Der Stoff und seine Menge