GRUNDWISSEN CHEMIE 10. KLASSE

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1 Grundwissen der 10. Klasse hemie GRUNDWISSEN EMIE 10. KLASSE (LS Marquartstein Sept. 2013) 2009 Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 1

2 Grundwissen der 10. Klasse hemie Alkane= gesättigte KW: In ihren Molekülen liegen nur Einfachbindungen vor: frei drehbar um --Achse Bindungswinkel 109,5 o (Tetraeder) z.b. ktan I. Kohlenwasserstoffe (KW) Verbindungen, deren Moleküle nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atomen aufgebaut sind. Verbrennung KW mit 2 zu 2 und 2! Radikalische Substitution: Durch Lichteinwirkung entstehen alogenradikale, die Alkanmolekülen -Atome entreißen und in der Folge ersetzen. z.b. 4 + Br 2 3 Br + Br ungesättigte KW: In ihren Molekülen liegen mindestens eine... Alkene:...=-Zweifachbindung vor: nicht frei drehbar um =-Achse Bindungswinkel 120 o (trigonal planarer Bau) z.b. Ethen Alkine:...=-Dreifachbindung vor: Bindungswinkel 180 o (linearer Bau) z.b. Ethin Elektrophile Addition: Mehrfachbindungen haben hohe Elektronendichten und können deshalb von Elektronen liebenden Teilchen angegriffen werden. z.b. 2 = 2 + Br 2 2 Br- 2 Br 2 = 2 + Br 2 Br- 3 Formeln am Beispiel Ethan: Molekülformel (=Summenformel): 2 6 vereinfachte Strukturformel: 3-3 Strukturformel (= Valenzstrichschreibweise = Lewisformel): Isomerie: Verbindungen haben die gleiche Molekülformel und... Konstitutionsisomerie:...unterschiedliche Reihenfolge der Verknüpfung der Atome. z.b Butan und 2-Methylpropan E/Z-Isomerie:...unterschiedliche räumliche Lage von Atomen oder Atomgruppen bei gleicher Reihenfolge der Verknüpfung der Atome. z.b (Z)-But-2-en (E)-But-2-en Löslichkeit: KW sind unpolare, d.h. lipophile Stoffe, die nur mit unpolaren Lösungsmitteln mischbar sind. Zwischen den KW- und Lösungsmittelmolekülen können sich nur van-der-waalskräfte ausbilden. Siede (ϑ b ) - und Schmelztemperatur (ϑ m ): KW bilden nur van-der-waalskräfte untereinander aus, deshalb steigen ϑ b und ϑ m mit der berfläche der Moleküle Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 2

3 Grundwissen der 10. Klasse hemie II. Sauerstoffhaltige organische Verbindungen Verbindungsklasse deren Moleküle gekennzeichnet sind durch eine oder mehrere... Alkohole (= Alkanole):... ydroxygruppen. primärer Alkohol Ethanol 3-2 -; Butan-2-ol ; sekundärer Alkohol tertiärer Alkohol 2-Methylpropanol ; Propan-1,2,3-triol (Glycerin) Aldehyde (= Alkanale):... Aldehydgruppen. Sie sind xidationsprodukte der primären Alkohole und lassen sich zu arbonsäuren oxidieren. Aldehyde können durch Silberspiegel- und Fehlingprobe spezifisch nachgewiesen werden. Methanal, Ethanal Methanal ; Ethanal 3 Ketone (= Alkanone):... Ketogruppen. Sie sind die xidationsprodukte der sekundären Alkohole und lassen sich nicht weiter oxidieren. Propanon (Aceton) ; Pentan-2-on arbonsäuren:... arboxygruppen. Sie sind die xidationsprodukte der Aldeyhde. Ethansäure (Essigsäure) 3 -; Methansäure (Ameisensäure) arbonsäureester:...estergruppen. Ein Ester bildet sich, wenn ein Alkohol mit einer arbonsäure unter Abspaltung von Wasser reagiert (Gleichgewichtsreaktion). Kondensation: Verknüpfung zweier Moleküle unter Abspaltung von Wasser Ethansäure Propanol Ethansäurepropylester Wasser ydrolyse: Spaltung eines Moleküls unter Anlagerung von Wasser 2009 Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 3

4 Grundwissen der 10. Klasse hemie Nuklephile Addition:. Das -Atom der arbonylgruppe der Aldehyde und Ketone kann wegen seiner positiven Polarisierung ein negativ polarisiertes oder geladenes Teilchen anlagern (z.b. 2, N 3,N - ). δ- N Ammoniak + δ+ Methanal Löslichkeit und Mischbarkeit von sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffen: + N - N Aminohydroxymethan unpolar, hydrophob polar, hydrophil Van-der-Waals-Kräfte -Brücken bzw. Dipol-Dipol-Kräfte Das Verhältnis der polaren und nicht polaren Anteile des Moleküls bestimmt, wie gut der Stoff mit polaren oder unpolaren Lösungsmitteln mischbar ist. Mit zunehmender Länge des unpolaren Alkylrestes sind die Moleküle weniger hydrophil. Siede- und Schmelztemperatur von sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffen: In Pfeilrichtung steigt die Stärke der zwischenmolekularen Wechselwirkungen und damit steigt auch die Siede- bzw. Schmelztemperatur bei ähnlicher Molekülgröße: arbonsäuren Alkohole Aldehyde, Ketone, Ester Kohlenwasserstoffe 2 -Brücken pro Molekül 1 -Brücke pro Molekül Dipol-Dipol-Wechselwirkungen Van-der-Waals-Wechselwirkungen III. Biomoleküle: Fette, Kohlenhydrate, Proteine Fette: Fette sind die energiereichsten Nährstoffe und dienen dem Körper als Energiereserve. Ester des Alkohols Glycerin (Propan-1,2,3-triol) und dreier Fettsäuren Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 4

5 Grundwissen der 10. Klasse hemie Kohlenhydrate: Kohlenhydrate sind aus ringförmigen Molekülen aufgebaut. Sie werden in Monosaccharide (Einfachzucker, z.b. Glucose), Disaccharide (Zweifachzucker, z.b. Saccharose) und Polysaccharide (Mehrfachzucker, z.b. Stärke und ellulose) eingeteilt. Kondensationsreaktion Glucose (Traubenzucker; ) ydrolyse reaktion Stärke Kohlenhydrate wie Stärke sind unsere wichtigsten Energielieferanten. Kohlenhydrate wie ellulose zählen zu den Ballaststoffen und sind das Zellwandmaterial der pflanzlichen Zellen. Proteine: Proteine (Eiweiße) erfüllen in unseren Körper Aufgaben als Baustoffe, Nährstoffe, Enzyme und Transportmoleküle. Sie bestehen aus großen, kettenförmigen Molekülen. Ihre Bausteine, die Aminosäuren, sind durch Peptidbindungen miteinander verknüpft. Grundstruktur von Aminosäuren: Aminogruppe Rest arboxygruppe Verknüpfung zweier Aminosäuren führt zum Dipeptid, bei mehr als 100 Aminosäuren spricht man von einem Protein... z.b. Kondensationsreaktion ydrolyse reaktion 2009 Zannantonio/Wagner LS Marquartstein 5

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