Homologe Reihe der Alkane. Benennung der Alkane. Konstitutionsisomerie. Isomerie. Was versteht man unter der Homologen Reihe der Alkane?

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1 Grundwissen hemie: NTG 10 1/24 omologe eihe der Alkane Was versteht man unter der omologen eihe der Alkane? Grundwissen hemie: NTG 10 2/24 Benennung der Alkane Benenne die ersten zwölf Vertreter aus der omologe eihe der kettenförmigen Alkane und notiere ihre Summenformel. Unter der omologen eihe der Alkane versteht man gesättigte Kohlenwasserstoffverbindungen, deren Summenformeln sich jeweils um eine Methylengruppe ( 2 - Gruppe) unterscheiden: kettenförmige Alkane: n 2n+2 Bsp.: 4, 2 6, 3 8, Methan 4 eptan 7 16 Ethan 2 6 ctan 8 18 Propan 3 8 Nonan 9 20 Butan 4 10 Decan Pentan 5 12 Undecan exan 6 14 Dodecan cyklische Alkane: n 2n Grundwissen hemie: NTG 10 3/24 Isomerie Erkläre den Begriff Isomerie. Grundwissen hemie: NTG 10 4/24 Konstitutionsisomerie Verdeutliche den Begriff Konstitutionsisomerie am Beispiel Isomerie bedeutet, dass zu einer Summenformel mehrere unterscheidbare Strukturen existieren. Diese isomeren Verbindungen bzw. Isomere können sich unterscheiden in der räumlichen Anordnung der Atome: Stereoisomerie eihenfolge der Atome: Strukturisomerie (= Konstitutionsisomerie) Zur Summenformel 5 12 lassen sich drei Konstitutionsisomere erstellen: n-pentan iso-pentan 2-Methylbutan neo-pentan 2,2-Dimethylpropan

2 Grundwissen hemie: NTG 10 5/24 Nomenklaturregeln Verdeutliche die Nomenklaturregeln nach IUPA am folgenden Beispiel: Grundwissen hemie: NTG 10 6/24 Eigenschaften der Alkane Beschreibe wesentliche Eigenschaften der Alkane Suchen der längsten -Kette: exan 2. Numerierung der auptkette an dem Ende beginnen, wo sie zuerst verzweigt 3. Seitenketten als Alkylreste benennen und alphabetisch sortieren: ethyl, methyl 4. Gesamtanzahl gleicher Seitenketten durch Vorsilben benennen: dimethyl 5. Position der Seitenketten ergänzen: 4-Ethyl-2,4-dimethylhexan Zwischen den unpolaren Molekülen wirken Vander-Waals-Kräfte. Diese nehmen mit steigender Kettenlänge zu: Aggregatszustände bei aumtemperatur: Gase Flüssigkeiten wachsartige Feststoffe Löslichkeitsverhalten: lipophil = hydrophob Grundwissen hemie: NTG 10 7/24 eaktionsverhalten der Alkane Formuliere die eaktionsgleichungen für die eaktion von eptan mit a) Sauerstoff b) Brom Grundwissen hemie: NTG 10 8/24 Ungesa ttigte Kohlenwasserstoffe Was versteht man unter Ungesättigten Kohlenwasserstoffen? a) Verbrennung: E i < 0 b) Bromierung: Br Br + -Br (g) Die alogenierung der Alkane durch radikalische Substitution erfolgt in drei Schritten: Start - Kettenreaktion - Abbruch Ungesättigte Kohlenwasserstoffe haben nicht die Maximalzahl an -Atomen gebunden: Alkene Alkine n 2n n 2n-2 mit Doppelbindung mit Dreifachbindung z.b. Ethen 2 4 z.b. Ethin 2 2 Sie ähneln in ihren physikalischen Eigenschaften den Alkanen, sind aber reaktiver.

3 Grundwissen hemie: NTG 10 9/24 E/Z - Isomerie Verdeutliche den Begriff E/Z - Isomerie am Beispiel But-2-en. Grundwissen hemie: NTG 10 10/24 eaktionsverhalten der Ungesa ttigten Kohlenwasserstoffe Formuliere die eaktionsgleichungen für die eaktion von exen mit a) Sauerstoff b) Wasserstoff b) Brom Die Doppelbindung ist nicht frei drehbar. Daraus ergeben sich zwei Stereoisomere für Alkene: 3 (E)-But-2-en (Z)-But-2-en a) Verbrennung: E i < 0 b) ydrierung: c) Bromierung: Br Br 2 Die Sättigung der Alkene oder Alkine erfolgt durch elektrophile Addition. Grundwissen hemie: NTG 10 11/24 Elektrophil und Nucleophil Erkläre die Begriffe Elektrophil und Nucleophil am Beispiel der alogenierung von Ethen. Grundwissen hemie: NTG 10 12/24 Alkohole Klassifiziere die Stoffgruppe der Alkohole. Elektrophiler Angriff: Eletrophil = Teilchen mit Elektronenmangel bzw. positiver (Partial)-Ladung, z.b. Br +, lagert sich an der Doppelbindung von Ethen an. Nukleophiler (ückseiten-) Angriff: Nucleophil = Teilchen mit Elektronenüberschuss bzw. negativer (Partial)-Ladung, z.b. Br -, lagert sich von der ückseite an das Bromonium-Ion an. Alkohole enthalten als funktionelle Gruppe mindestens eine ydroxygruppe: - z.b. Trinkalkohol Ethanol: Man unterscheidet: nach der Anzahl der ydroxygruppen: einwertige und mehrwertige Alkohole nach der Anzahl der -Atome, die neben der ydroxygruppe gebunden sind: primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole

4 Grundwissen hemie: NTG 10 13/24 Eigenschaften der Alkohole Erläutere wesentliche Eigenschaften der Alkohole. Grundwissen hemie: NTG 10 14/24 xidierbarkeit der Alkohole Erstelle einen Überblick zur stufenweise xidation der Alkohole. Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den polaren ydroxygruppen sorgen für hohe Schmelz- und Siedepunkte: Mit zunehmender Länge des lipophilen Alkylrestes sinkt die Wasserlöslichkeit. x. x. primärer Alkohol Aldehyd arbonsäure x. x. ' sekundärer Alkohol '' x. ' tertiärer Alkohol ' Keton Grundwissen hemie: NTG 10 15/24 arbonylverbindungen Klassifiziere die arbonylverbindungen. Grundwissen hemie: NTG 10 16/24 xidationszahlen aus Strukturformeln ermitteln Ermittle aus der Strukturformel von Propenal die xidationszahlen aller enthaltenen Atome. arbonylverbindungen enthalten als funktionelle Gruppe die polare arbonylgruppe: X Aldehyde Ketone X = X = Alkylrest z.b. Propanal z.b. Propanon

5 Grundwissen hemie: NTG 10 17/24 Aldehyde und ihr Nachweis Beschreibe zwei Nachweisreaktionen für Aldehyde. Grundwissen hemie: NTG 10 18/24 arbonsa uren Beschreibe ausgehend von der Struktur der arbonsäuren ihre wesentlichen Stoffeigenschaften. Aldehyde können zur arbonsäure oxidiert werden: x: e mögliche xidationsmittel im Alkalischen: Fehlingprobe: ziegelroter Niederschlag ed: 2 u e u Tollensprobe: Silberspiegel ed: Ag + + e - Ag polare arboxygruppe: - Wasserstoffbrückenbindungen sorgen für relativ hohe Schmelz- und Siedepunkte Wasserlöslichkeit sinkt mit Kettenlänge schwache Protonendonatoren: Grundwissen hemie: NTG 10 19/24 Ester Formuliere die Gleichgewichtsreaktion der Esterbildung. Grundwissen hemie: NTG 10 20/24 Monosaccharide Erläutere die Grundstruktur der Kohlenhydrate am Beispiel des Monosaccharids (Einfachzucker) Glucose Eine arbonsäure reagiert mit einem Alkohol unter Wasserabspaltung zum Ester: Kondensation ydrolyse Kohlenhydrate enthalten mehrere ydroxygruppen und eine arbonylgruppe. Einfachzucker liegen offenkettig oder in ingform vor. Glucose 2

6 Grundwissen hemie: NTG 10 21/24 Polyssaccharide Beschreibe den Aufbau der Stärke. Grundwissen hemie: NTG 10 22/24 Aminosa uren Erläutere Bau und Bedeutung der Aminosäuren. Monosaccharide können zu Polysacchariden (Vielfachzucker) verknüpft werden. z.b. bestehen die spiralförmig gewundenen Molekülstränge der Stärke aus Glucose-ingen: Protonenübergang zwischen der aboxy- und der Amino-Gruppe führt zum Zwitter-Ion: - N N + Bausteine der Proteine 20 verschiedene Aminosäuren je nach est im menschlichen Körper Grundwissen hemie: NTG 10 23/24 Proteine Erläutere den Bau der Proteine. Grundwissen hemie: NTG 10 24/24 Fette Erläutere den Bau der Fette an einem konkreten Beispiel. Die Vielfalt der Proteine entsteht durch Verknüpfung unterschiedlicher Aminosäuren: Peptidbindung N N 1 2 Fette sind Ester aus dem dreiwertigen Alkohol Glycerin und drei Fettsäuren (= meist langkettige, unverzweigte, geradzahlige, gesättigte oder (mehrfach) ungesättigte arbonsäuren): 3 3 3