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Kohlenwasserstoffe

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Was sind Alkane?

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Die Alkane sind die Stoffgruppe der gesättigten, acyclischen, aliphatischen Kohlenwasserstoffe. Sie bestehen aus den Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff und besitzen nur Einfachbindungen.


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Was ist die Homologe Reihe der Alkane?

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Die unverzweigten Verbindungen der Alkane, auch n-Alkane genannt, von Methan bis n-Dodecan.


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Welche sind die zwölf Alkane der homologen Reihe?

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  1. Methan
  2. Ethan
  3. Propan
  4. n-Butan
  5. n-Pentan
  6. n-Hexan
  7. n-Heptan
  8. n-Octan
  9. n-Nonan
  10. n-Decan
  11. n-Undecan
  12. n-Dodecan


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Was zeichnet verzweigte Verbindungen der Alkane aus?

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Die verzweigten Verbindungen der Alkane nennt man Isoalkane oder i-Alkane. Umso mehr Kohlenstoffatome vorhanden sind, desto mehr Wahrscheinlichkeiten für unterschiedliche Verknüpfungen der Kohlenstoffketten gibt es.


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Ab welchem Alkan gibt es Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlichem Aufbau aber gleicher Summenformel?

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Ab Propan gibt es unterschiedliche Konstitutionen mit gleicher Summenformel. Man nennt sie Isomere.


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Welche Regeln gibt es für die Benennung der Alkane?

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  1. Der Stammname ist die längste durchgehende Kohlenstoffkette 
  2. Die Seitenketten (Alkylgruppen) werden in alphabetischer Reihenfolge vor den Stammnamen geschrieben 
  3. Vor den Alkylgruppen stehen die Positionen an denen sie an den Kohlenstoffatomen hängen
  4. Bei Alkylgruppen mit gleichem Namen werden Zahlworte (di-, tri-, etc.) vorangestellt.


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Frage

Warum wird die Endung -yl bei den Alkylgruppen angehängt?

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Die Endung -yl erhalten die Alkylgruppen da ihnen ein Wasserstoffatom entzogen wird und damit ein Radikal, das sogenannte Alkylradikal entsteht.


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Warum haben Alkane eine relativ geringe Reaktivität?

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Dies kommt dadurch zustande, dass die C-H- und C-C-Bindungen der Alkane sehr stabil sind und nicht leicht zu zerbrechen sind.


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Frage

Mit welchen Elementen reagieren Alkane besonders häufig?

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Die Redoxreaktion der Alkane geschieht besonders häufig mit Sauerstoff oder Halogenen.


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Frage

Was bedeutet schwarzer Rauch bei der Verbrennung von Benzin?

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Es handelt sich um eine unvollständige Verbrennung, bei der nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist und Nebenprodukte wie Ruß entstehen.


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Welche Nebenprodukte können bei einer unvollständigen Verbrennung der Alkane entstehen?

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Es entstehen Nebenprodukte wie Alkene, Kohlenstoff und Kohlenstoffmonoxid.


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Was passiert bei Halogenisierungsreaktionen der Alkane?

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Es werden die Wasserstoffatome vollständig oder auch nur teilweise durch Halogenatome, zum Beispiel Fluor, Chlor oder Brom ersetzt. Diesen Vorgang nennt man aus diesem Grund auch Substitutionsreaktion.


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Frage

Wo lassen sich Alkane finden?

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Alkane sind in Spuren im Sonnensystem zu finden, besonders jedoch in Erdgas und Erdöl. Auch Lebewesen produzieren Alkane, wie Bakterien und Archaeen.


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Frage

Was sind Aldehyde?

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Aldehyde sind chemische Verbindungen mit der funktionellen Gruppe -CHO. 


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Frage

Wie lautet die homologe Reihe der Alkane?

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  • Methanal
  • Ethanal
  • Propanal
  • Butanal
  • Pentanal
  • Hexanal
  • Heptanal
  • Octanal
  • Nonanal
  • Decanal
  • Dodecanal
  • Tetradecanal


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Was ist die gängigste Untergruppe der Aldehyde?

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Die häufigste und wichtigste Gruppe der Aldehyde sind die Alkanale.


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Welche Auswirkungen hat die Doppelbindung zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff in der Aldehydgruppe?

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Durch die polare Doppelbindung entstehen Dipol-Dipol-Kräfte. Dies führt dazu, dass der Siedepunkt der Aldehyde größter ist als der der Alkane und kleiner als der der Alkohole.


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Frage

Wie leicht entzündlich sind Aldehyde?

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Aufgrund der Van-der-Waals-Kräfte steigt der Siedepunkt der Aldehyde mit steigender Kettenlänge. Aldehyde mit kurzer Kette sind relativ leicht entzündlich.


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Wie wasserlöslich sind Aldehyde?

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Aldehyde mit einer kurzen Kettenlänge sind sehr gut wasserlöslich, Aldehyde mit langer Kette sind nicht wasserlöslich.


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Wo kommen Aldehyde in der Natur besonders häufig vor?

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Aldehyde kommen häufig als Aromastoffe in Lebensmitteln vor, beispielsweise Zimt, Mandeln, Äpfel, Birnen und Gurken.


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Frage

Wofür werden Aldehyde verwendet?

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Besonders Formaldehyd wird in großen Mengen als Desinfektionsmittel und Konservierungsmittel eingesetzt. Zudem findet man Aldehyde in 

  • Kunststoffen
  • Lösungsmitteln
  • Farbstoffen
  • Gerbstoffen
  • Parfums
  • etc.


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Frage

Wie können Aldehyde nachgewiesen werden?

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Aldehyde können durch Oxidation nachgewiesen werden, indem Metallionen als Oxidationsmittel eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind die Tollensprobe oder die Fehling Probe.


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Frage

Wie werden Aldehyde hergestellt?

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Aldehyde entstehen durch eine Oxidation von primären Alkoholen in nichtwässrigem Medium. Um Aldehyde herzustellen wird in der Regel die Oxo-Synthese eingesetzt. Dabei reagiert ein Alken mit Hilfe eines Katalysators mit einem Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff.


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Was geschieht bei der Reaktion von Aldehyden mit Alkohol?

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Wenn Alkohol mit Aldehyd reagiert, führt dies zu einer Halbacetalbildung. Wenn danach noch immer Alkohol vorhanden ist, entsteht durch eine weitere Reaktion Acetal und Wasser.


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Was geschieht bei der Aldolreaktion?

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Bei der Aldolreaktion reagieren Aldehyde untereinander. Es werden in diesem Fall das CH-acide Wasserstoffatom in der α-Position durch Basen abgespalten. Dabei entsteht zuerst das Enolation. Durch anschließende Addition eines weiteren Aldehyds kann schließlich das Aldol entstehen.


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Frage

Was ist die Carboxylgruppe?

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Die Carboxylgruppe bezeichnet die funktionelle Gruppe -COOH der Carbonsäuren.


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Frage

Woraus besteht die Carboxylgruppe?

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Die Carboxylgruppe (-COOH) besteht aus einem Kohlenstoffatom (C), von dem eine Einfach- und eine Doppelbindung zu zwei Sauerstoffatomen (O) ausgeht und einem Wasserstoffatom (H). 


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Wodurch kommt der Name Carboxylgruppe zustande?

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Der Name der Carboxylgruppe setzt sich aus den vorhandenen Elementen der Carbonylgruppe (CO) und der Hydroxygruppe (HO) zusammen.


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Was ist die Carbonylgruppe?

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Die Carbonylgruppe (CO) bezeichnet eine Gruppe mit einem Kohlenstoffatom und einem Sauerstoffatom mit Doppelbindung.


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Was ist die Hydroxygruppe?

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Die Hydroxygruppe (HO) bezeichnet eine Verbindung von Sauerstoff mit Wasserstoff.


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In welchem Zusammenhang steht die Carboxylgruppe zu den Carbonsäuren?

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Die Carboxylgruppe ist die funktionelle Gruppe der Carbonsäure. Dies bedeutet, dass Carbonsäuren aus einer oder mehreren Carboxylgruppen bestehen.


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Welche Säuren gehören zu den Carbonsäuren?

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Zu den Carbonsäuren gehören unter anderem 

  • Methansäure (Ameisensäure)
  • Ethansäure (Essigsäure) 
  • Butansäure (Buttersäure) 
  • etc.


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Welche Eigenschaften besitzt die Carboxylgruppe?

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Die Carboxylgruppe besitzt 

  • einen elektronenziehenden induktiven Effekt
  • aufgrund des mesomeren Effekts einen Säurecharakter 
  • einen hybridisierten Kohlenstoff


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Frage

Was ergibt sich durch die Hybridisierung des Kohlenstoffs in der Carboxylgruppe?

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Durch diese Hybridisierung sollte sich ein Bindungswinkel des Moleküls um 120° ergeben. Durch die viel Platz einnehmenden zwei freien Elektronenpaare des gebundenen Sauerstoffs, entspricht der Winkel jedoch nicht genau 120°.


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Frage

Was ist der induktive Effekt?

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Im Molekül kann es durch die Elektronegativität zu Ladungsverschiebungen kommen. Dies wird in der organischen Chemie als induktiver Effekt oder I-Effekt bezeichnet. 


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Was ergibt sich für die Carboxylgruppe durch den induktiven Effekt?


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Aus diesem Effekt ergibt sich für die Carboxylgruppe, dass elektrophile Teilchen aufgrund der hohen negativen Ladung einen guten Zugang zu den Sauerstoffatomen haben, während nucleophile Teilchen sich gut an das Kohlenstoffatom binden können.


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Was ergibt sich für die Carboxylgruppe durch den mesomeren Effekt?

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Der mesomere Effekt ist verantwortlich für die leichte Protonenabgabe der Carboxylgruppe. Daher ist der mesomere Effekt auch für die Säureeigenschaften der polarisierten Carboxylgruppe sehr wichtig.


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Wie wird die polarisierte Carboxylgruppe noch genannt?

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Die polarisierte Carboxylgruppe kann auch als Carboxylatgruppe oder Carboxylat bezeichnet werden.


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Was ist eine funktionelle Gruppe?

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Unter einer funktionellen Gruppe versteht man die Verbindungen, die die Stoffeigenschaften und das Reaktionsverhalten ihrer Atomgruppen beeinflussen. 


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Welche Eigenschaften der Moleküle beeinflusst die funktionelle Gruppe?

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  • Schmelz- und Siedepunkt 
  • Löslichkeit 
  • Flüchtigkeit 
  • Reaktionsfähigkeit 
  • Reaktionsmöglichkeit


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Zwischen welchen zwei Arten der funktionellen Gruppe wird unterschieden?

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  • Funktionelle Gruppen mit Heteroatomen
  • Funktionelle Gruppe ohne Heteroatome


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Was sind die funktionellen Gruppen mit Heteroatomen?

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Die funktionelle Gruppe mit Heteroatomen bezieht sich häufig auf die Elemente Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor oder Halogene.


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Was sind die funktionellen Gruppen ohne Heteroatome?

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Die funktionellen Gruppen ohne Heteroatome sind häufig C=C-Doppelbindungen, zum Beispiel Alkene, Dreifachbindungen, wie etwa die Alkine oder Aromaten.


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Wie lassen sich die Eigenschaften der Gruppen verändern?

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Durch chemische Reaktionen kann eine funktionelle Gruppe in eine andere funktionelle Gruppe umgewandelt werden. Durch eine Reduktion einer Carboxylgruppe lässt sich beispielsweise eine Hydroxylgruppe erreichen.


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Zu welcher funktionellen Gruppe gehören die Alkohole?

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Die Alkohole gehören zur Hydroxygruppe und damit zur funktionellen Gruppe mit Heteroatomen.


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Wie erhält die funktionelle Gruppe der Alkohole ihren Namen?

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Ein Alkohol erhält seinen Namen aus dem Grundgerüst des entsprechenden Alkans und der Endung -ol. 

  • z. B. Butanol


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Welche Eigenschaften hat die Hydroxygruppe?

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Der Aggregatszustand ist flüssig und die Alkohole sind wasserlöslich.


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Zu welcher funktionellen Gruppe gehören die Carbonsäuren?

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Die Carbonsäure gehört zur funktionellen Gruppe der Carboxylgruppe.


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Wie erhält die funktionelle Gruppe der Carbonsäuren ihren Namen?

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Benannt werden die Carbonsäuren durch das Grundgerüst mit der Endung -säure. 

  • z. B Methansäure (Ameisensäure)


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Zu welcher funktionellen Gruppe gehören die Aldehyde?

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Die funktionelle Gruppe der Aldehyde ist die Carbonylgruppe.


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