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 Buttersäuremethylester – Geruch: Apfel.
- 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.
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
- ○1Methansäure 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 Methansäureethylester – Geruch: Rum.
Ergebnis:Methansäureethylester + Wasser - ●2Essigsäure und Pentanol 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 Essigsäurepentylester – Geruch: Banane.
Ergebnis:Essigsäurepentylester + 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: –COOH. Alkohol: –OH.
- OH der Säure und H des Alkohols gehen weg.
- Zusammen: H₂O.
- Säure: –COOH. Alkohol: –OH.
- OH der Säure und H des Alkohols gehen weg.
- Zusammen: H₂O.
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
- ○3Buttersäure reagiert mit Propanol. 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: Buttersäurepropylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Buttersäurepropylester 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 → 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
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 Buttersäurepentylester 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 → Buttersäure
- Hinterer Teil (auf -yl) → Pentanol
Ergebnis:Buttersäure + Pentanol - ●7Aus welcher Säure und welchem Alkohol ist Methansäureethylester entstanden?
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
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
- Riechen heißt: Moleküle erreichen die Nase.
- Ester bilden keine Wasserstoffbrücken untereinander.
- Sie verdampfen leicht.
- Riechen heißt: Moleküle erreichen die Nase.
- Ester bilden keine Wasserstoffbrücken untereinander.
- Sie verdampfen leicht.
AchtungNatürlich heißt unbedenklich
Wonach riecht Essigsäureethylester → Nach Orange
Wonach riecht Essigsäureethylester → Nach Nagellackentferner
Nenn einen giftigen Naturstoff. Was folgt daraus für das Urteil?
ÜbenJetzt du
- ○8Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 4 oder einer mit 8 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 - ●9Wonach riecht Essigsäureethylester?
Lösung zeigen
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Essigsäureethylester: Nagellackentferner.
- Also nach Nagellackentferner.
Ergebnis:Nach Nagellackentferner - ★10Ein 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.
- 3 · 3 = 9
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 3 · 3 = 9
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
- ○11Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 5 Fettmolekülen abgespalten?So fängst du an:Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
Lösung zeigen
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 5 · 3 = 15
Ergebnis:15 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 - ★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
- 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.
- 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.
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
- ○14Warum ist Fett ein Ester?So fängst du an:Fett besteht aus Glycerin und drei Fettsäuren.
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 - ●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
- 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
- ○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 - ●17Ethen wird zu Polyethen. Welche Bindung öffnet sich?
Lösung zeigen
- Ethen hat eine Doppelbindung.
- Sie öffnet sich.
- Die Bausteine verbinden sich zur Kette.
Ergebnis:Die C=C-Doppelbindung - ★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
- ○19Vanillin aus der Vanilleschote und Vanillin aus Holz: Was gilt?So fängst du an:Ein Stoff ist durch seine Moleküle bestimmt.
Lösung zeigen
- Ein Stoff ist durch seine Moleküle bestimmt.
- Gleiche Struktur: gleicher Stoff.
- Die Herkunft ändert die Wirkung nicht.
Ergebnis:Gleiches Molekül, gleiche Wirkung - ●20Limonen aus der Orangenschale und Limonen aus dem Labor: Entscheide, was gilt.
Lösung zeigen
- Ein Stoff ist durch sein Molekül bestimmt.
- Limonen ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.
- Also dieselben Eigenschaften.
Ergebnis:Es ist dasselbe Molekül - ★21Essigsäurepentylester aus der Banane und Essigsäurepentylester aus dem Labor: Entscheide, was gilt.
Lösung zeigen
- Ein Stoff ist durch sein Molekül bestimmt.
- Essigsäurepentylester 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
- ●22Essigsäure 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 - ●23Essigsäure reagiert mit Ethanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Essigsäureethylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Essigsäureethylester und Wasser - ●24Ethansäure (60 g/mol) und Ethanol (46 g/mol) bilden den Ester Ethylethanoat und Wasser (18 g/mol). Bestimme: Wie viel Gramm Ester entstehen aus je einem Mol?
Lösung zeigen
- Ausgangsstoffe: 60 + 46 = 106 g
- Abzüglich Wasser: 106 minus 18 = 88 g
Ergebnis:88 g - ●25Wonach riecht Buttersäuremethylester?
Lösung zeigen
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Buttersäuremethylester: Apfel.
- Also nach Apfel.
Ergebnis:Nach Apfel - ●26Ein Fettmolekül entsteht aus Glycerin und drei Fettsäuren. Bestimme: Wie viele Wassermoleküle werden bei 10 Fettmolekülen abgespalten?
Lösung zeigen
- Je Esterbindung ein Wasser, je Fett drei.
- 10 · 3 = 30
Ergebnis:30 Wassermoleküle - ●27Eine Kette Polypropen besteht aus 500 Bausteinen Propen (42 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?
Lösung zeigen
- Je Baustein: 42 g/mol.
- 500 · 42 = 21.000
Ergebnis:21.000 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.
28Essigsäure und Pentanol reagieren miteinander. Welches Produkt entsteht, und was entsteht außerdem?Lösung zeigen
Ergebnis:Essigsäurepentylester + WasserIch stelle Estergleichungen auf.
29Wozu gibt man bei der Veresterung etwas Schwefelsäure dazu?Lösung zeigen
Ergebnis:Als Katalysator, sie beschleunigtIch benenne Ester und zerlege sie in ihre Bausteine.
30Aus welcher Säure und welchem Alkohol ist Essigsäuremethylester entstanden?Lösung zeigen
Ergebnis:Essigsäure + MethanolIch erkläre, warum Ester riechen.
31Wonach riecht Essigsäureethylester?Lösung zeigen
Ergebnis:Nach NagellackentfernerIch 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.
33Was passiert beim Ranzigwerden von Butter?Lösung zeigen
Ergebnis:die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entstehtIch beschreibe, wie aus vielen Bausteinen ein Kunststoff wird.
34Aus welchem Baustein entsteht Polystyrol?Lösung zeigen
Ergebnis:Aus StyrolIch beurteile natürliche und künstliche Aromastoffe.
35Nach welcher Pflanze riecht Menthol?Lösung zeigen
Ergebnis:Nach Minze
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
- Methansäureethylester + Wasser
- Essigsäurepentylester + Wasser
- Buttersäurepropylester und Wasser
- Essigsäuremethylester und Wasser
- Die Veresterung ist umkehrbar
- Buttersäure + Pentanol
- Methansäure + Ethanol
- Der mit 4 Kohlenstoffatomen
- Nach Nagellackentferner
- Nein, Duft entsteht erst in der Nase
- 15 Wassermoleküle
- An viele Doppelbindungen in den Fettsäuren
- Die langen Ketten sind unpolar
- Fett ist der Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren
- die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entsteht
- 31.250 g/mol
- Die C=C-Doppelbindung
- Wasser
- Gleiches Molekül, gleiche Wirkung
- Es ist dasselbe Molekül
- Es ist dasselbe Molekül
- Essigsäureethylester + Wasser
- Essigsäureethylester und Wasser
- 88 g
- Nach Apfel
- 30 Wassermoleküle
- 21.000 g/mol
- Essigsäurepentylester + Wasser
- Als Katalysator, sie beschleunigt
- Essigsäure + Methanol
- Nach Nagellackentferner
- 60 Wassermoleküle
- die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entsteht
- Aus Styrol
- Nach Minze