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 - ●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 - ★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: Methansäuremethylester.
- Dazu Wasser.
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Methansäuremethylester.
- 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
- ○4Essigsäure 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: Essigsäurepentylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Essigsäurepentylester und Wasser - ●5Essigsäure reagiert mit Propanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Essigsäurepropylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Essigsäurepropylester 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
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
- ○7Aus 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 - ●8Aus 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
- Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
- Sie verdunsten leichter.
- Also der mit 5 Kohlenstoffatomen.
- Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
- Sie verdunsten leichter.
- Also der mit 5 Kohlenstoffatomen.
AchtungNatürlich heißt unbedenklich
Wonach riecht Buttersäuremethylester → Nach Nagellackentferner
Wonach riecht Buttersäuremethylester → Nach Apfel
Nenn einen giftigen Naturstoff. Was folgt daraus für das Urteil?
ÜbenJetzt du
- ○9Wonach riecht Buttersäuremethylester?So fängst du an:Kleine Ester riechen fruchtig.
Lösung zeigen
- Kleine Ester riechen fruchtig.
- Buttersäuremethylester: Apfel.
- Also nach Apfel.
Ergebnis:Nach Apfel - ●10Warum sieden Ester niedriger als die Säuren, aus denen sie entstehen?
Lösung zeigen
- Carbonsäuren: Wasserstoffbrücken über –COOH.
- Im Ester ist dieses H weg.
- Schwächere Anziehung, niedrigere Siedetemperatur.
Ergebnis:Ihnen fehlen Wasserstoffbrücken - ★11Wonach 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
- Fette sind Ester.
- Lipasen spalten sie in Glycerin und Fettsäuren.
- Die Bausteine werden aufgenommen.
- Fette sind Ester.
- Lipasen spalten sie in Glycerin und Fettsäuren.
- Die Bausteine werden aufgenommen.
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
- ○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 - ●13Kokosfett ist bei Zimmertemperatur fest. Erkläre: Woran liegt das?
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 - ★14Ein 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
- 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.
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
- ○15Warum 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 - ●16Was 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
- Ethen hat eine Doppelbindung.
- Sie öffnet sich.
- Die Bausteine verbinden sich zur Kette.
- Ethen hat eine Doppelbindung.
- Sie öffnet sich.
- Die Bausteine verbinden sich zur Kette.
AchtungKunststoff als Gemisch kleiner Moleküle
Ethen wird zu Polyethen. Welche Bindung öffnet sich → Gar keine Bindung
Ethen wird zu Polyethen. Welche Bindung öffnet sich → Die C=C-Doppelbindung
Überlege: Warum dehnt sich eine Plastiktüte beim Ziehen, statt zu zerbröseln?
ÜbenJetzt du
- ○17Warum zerfallen viele Kunststoffe in der Natur kaum?So fängst du an:Lange, stabile Ketten.
Lösung zeigen
- Lange, stabile Ketten.
- Es fehlen passende Enzyme.
- Deshalb Recycling und Vermeidung.
Ergebnis:Kaum ein Lebewesen kann ihre Ketten spalten - ●18Eine Kette Polystyrol besteht aus 2000 Bausteinen Styrol (104 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?
Lösung zeigen
- Je Baustein: 104 g/mol.
- 2000 · 104 = 208.000
Ergebnis:208.000 g/mol - ★19Polyester 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
- Giftig oder harmlos hängt vom Stoff ab.
- Und von der Menge.
- Die Herkunft allein sagt nichts.
- Giftig oder harmlos hängt vom Stoff ab.
- Und von der Menge.
- Die Herkunft allein sagt nichts.
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
- ○20Zimtaldehyd 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 - ●21Nach welcher Pflanze riecht Zimtaldehyd?
Lösung zeigen
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Zimtaldehyd: Zimt.
- Also nach Zimt.
Ergebnis:Nach Zimt - ★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
- ●23Propionsäure reagiert mit Propanol. Wie heißt der Ester, und was entsteht außerdem?
Lösung zeigen
- Säure + Alkohol → Ester + Wasser.
- Name: Säure, dann der Rest des Alkohols: Propionsäurepropylester.
- Dazu Wasser.
Ergebnis:Propionsäurepropylester und Wasser - ●24Propansäure (74 g/mol) und Methanol (32 g/mol) bilden den Ester Methylpropanoat und Wasser (18 g/mol). Bestimme: Wie viel Gramm Ester entstehen aus je einem Mol?
Lösung zeigen
- Ausgangsstoffe: 74 + 32 = 106 g
- Abzüglich Wasser: 106 minus 18 = 88 g
Ergebnis:88 g - ●25Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 5 oder einer mit 12 Kohlenstoffatomen?
Lösung zeigen
- Kleine Moleküle ziehen sich weniger an.
- Sie verdunsten leichter.
- Also der mit 5 Kohlenstoffatomen.
Ergebnis:Der mit 5 Kohlenstoffatomen - ●26Eine Kette Polypropen besteht aus 2000 Bausteinen Propen (42 g/mol). Wie groß ist die Molmasse der Kette?
Lösung zeigen
- Je Baustein: 42 g/mol.
- 2000 · 42 = 84.000
Ergebnis:84.000 g/mol - ●27Nach welcher Pflanze riecht Vanillin?
Lösung zeigen
- Jeder Aromastoff ist ein bestimmtes Molekül.
- Vanillin: Vanilleschote.
- Also nach Vanilleschote.
Ergebnis:Nach Vanilleschote - ★28Aus welchem Alkohol und welcher Säure entsteht der Ester Ethylpropanoat?
Lösung zeigen
- Der Name verrät beide Bausteine.
- Vorn steht der Alkohol: Ethanol.
- Hinten steht die Säure: Propansäure.
Ergebnis:Ethanol und Propansäure
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.
29Essigsäure und Pentanol reagieren miteinander. Welches Produkt entsteht, und was entsteht außerdem?Lösung zeigen
Ergebnis:Essigsäurepentylester + WasserIch stelle Estergleichungen auf.
30Was wird bei der Veresterung abgespalten?Lösung zeigen
Ergebnis:Ein WassermolekülIch benenne Ester und zerlege sie in ihre Bausteine.
31Aus welcher Säure und welchem Alkohol ist Buttersäurepentylester entstanden?Lösung zeigen
Ergebnis:Buttersäure + PentanolIch erkläre, warum Ester riechen.
32Entscheide: Welcher Ester verdunstet leichter – einer mit 4 oder einer mit 7 Kohlenstoffatomen?Lösung zeigen
Ergebnis:Der mit 4 KohlenstoffatomenIch beschreibe Fette als Ester aus Glycerin und Fettsäuren.
33Was passiert mit Fett bei der Verdauung?Lösung zeigen
Ergebnis:Enzyme spalten die EsterbindungenIch erkläre die Wirkung von Seife.
34Warum ist Fett ein Ester?Lösung zeigen
Ergebnis:Fett ist der Ester aus Glycerin und drei FettsäurenIch beschreibe, wie aus vielen Bausteinen ein Kunststoff wird.
35Ethen wird zu Polyethen. Welche Bindung öffnet sich?Lösung zeigen
Ergebnis:Die C=C-DoppelbindungIch beurteile natürliche und künstliche Aromastoffe.
36Essigsäurepentylester aus der Banane und Essigsäurepentylester 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
- Buttersäuremethylester + Wasser
- Essigsäurepentylester + Wasser
- Methansäureethylester + Wasser
- Essigsäurepentylester und Wasser
- Essigsäurepropylester und Wasser
- Die Veresterung ist umkehrbar
- Buttersäure + Pentanol
- Methansäure + Ethanol
- Nach Apfel
- Ihnen fehlen Wasserstoffbrücken
- Nach Rum
- 60 Wassermoleküle
- An fast nur Einfachbindungen in den Fettsäuren
- 15 Wassermoleküle
- Fett ist der Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren
- die Esterbindung wird gespalten, freie Buttersäure entsteht
- Kaum ein Lebewesen kann ihre Ketten spalten
- 208.000 g/mol
- Wasser
- Es ist dasselbe Molekül
- Nach Zimt
- Es ist billiger und braucht kein Obst
- Propionsäurepropylester und Wasser
- 88 g
- Der mit 5 Kohlenstoffatomen
- 84.000 g/mol
- Nach Vanilleschote
- Ethanol und Propansäure
- Essigsäurepentylester + Wasser
- Ein Wassermolekül
- Buttersäure + Pentanol
- Der mit 4 Kohlenstoffatomen
- Enzyme spalten die Esterbindungen
- Fett ist der Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren
- Die C=C-Doppelbindung
- Es ist dasselbe Molekül