Über 1,6 Millionen Schüler*innen nutzen sofatutor!
  • 93%

    haben mit sofatutor ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert

  • 94%

    verstehen den Schulstoff mit sofatutor besser

  • 92%

    können sich mit sofatutor besser auf Schularbeiten vorbereiten

Carbonsäuren – Nomenklatur und Struktur

Carbonsäuren enthalten eine Carboxylgruppe $(\ce{-COOH})$ und zeigen saure Eigenschaften. Dieser Text erklärt, wie Carbonsäuren benannt werden und welche Arten es gibt. Entdecke die Struktur und Klassifikation der Carbonsäuren. Interessiert? All das und noch mehr im folgenden Text!

Du willst ganz einfach ein neues Thema lernen
in nur 12 Minuten?
Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
  • Das Mädchen lernt 5 Minuten mit dem Computer 5 Minuten verstehen

    Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.

    92%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen.
  • Das Mädchen übt 5 Minuten auf dem Tablet 5 Minuten üben

    Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.

    93%
    der Schüler*innen haben ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert.
  • Das Mädchen stellt fragen und nutzt dafür ein Tablet 2 Minuten Fragen stellen

    Hat Ihr Kind Fragen, kann es diese im Chat oder in der Fragenbox stellen.

    94%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim Verstehen von Unterrichtsinhalten.
Bewertung

Ø 3.7 / 21 Bewertungen
Die Autor*innen
Avatar
André Otto
Carbonsäuren – Nomenklatur und Struktur
lernst du in der Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse

Carbonsäuren – Nomenklatur und Struktur Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Carbonsäuren – Nomenklatur und Struktur kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, bei welchen der dargestelllten Säuren es sich um Carbonsäuren handelt.

    Tipps

    Carbonsäuren haben mindestens eine $-COOH$-Gruppe und eine organische Restgruppe.

    Die Kohlensäure zählt zu den anorganischen Säuren.

    Lösung

    Carbonsäuren sind organische Moleküle. Das bedeutet, sie verfügen über ein Kohlenwasserstoff-Grundgerüst, bei dem Wasserstoffatome durch andere Atome oder organische Gruppen substituiert sein können. Carbonsäuren zeichnen sich durch die funktionelle Gruppe $-COOH$ aus. Ein Sauerstoffatom ist dabei über eine Doppelbindung an ein endständiges Kohlenstoffatom gebunden. An dasselbe Kohlenstoffatom ist eine $-OH$-Gruppe gebunden. Carbonsäuren können über eine oder mehrere Carbonsäure-Gruppen verfügen.
    Eine Sonderstellung nimmt die Kohlensäure ein. Sie unterscheidet sich von der Ameisensäure dadurch, dass das Wasserstoffatom durch eine weitere $-OH$-Gruppe ersetzt ist. Obwohl auch dies eine organische Gruppe ist, zählt die Kohlensäure zu den anorganischen Säuren. Dies hat historische Gründe.

  • Nenne die systematischen Namen der Carbonsäuren.

    Tipps

    Bernsteinsäure enthält eine Kette von vier Kohlenstoffatomen.

    Malonsäure ist die analoge Dicarbonsäure zur Propionsäure.

    Lösung

    Die kürzeren Vertreter der homologen Reihen der Mono- und Dicarbonsäuren tragen neben ihren systematischen Namen gebräuchliche Trivialnamen. Da diese sehr häufig verwendet werden, ist es wichtig, diese zu kennen. Diese Trivialnamen müssen leider wie Vokabeln gelernt werden.
    Besonders wichtig sind die kurzen Monocarbonsäuren, da sie sehr häufig in der Natur vorkommen. Vom Methan-Molekül leitet sich die Ameisensäure ab. Sie trägt ihren Namen, da Ameisen bei Gefahr diese Säure als Waffe verwenden können. Essigsäure, die Carbonsäure des Ethans, ist in Haushaltsessig enthalten. Buttersäure hat einen unangenehmen Geruch und entsteht dann, wenn Butter ranzig wird.
    Die Malonsäure ist eine Dicarbonsäure und in Äpfeln enthalten. Sie wird daher auch Äpfelsäure genannt. Sie leitet sich vom Propan ab, hat also drei Kohlenstoffatome. Die Bernsteinsäure besitzt ein Kohlenstoffatom mehr.

  • Formuliere die Reaktionsgleichung zur Synthese von Propionsäure aus Propanal.

    Tipps

    Die Reaktion startet mit einem Aldehyd.

    Lösung

    Die Propionsäure lässt sich ausgehend vom entsprechenden Aldehyd synthetisieren. Dies ist das Propanal, also eine Kohlenwasserstoffkette mit drei Kohlenstoffatomen und einem doppelt gebundenen Sauerstoffatom an einem endständigen C-Atom. Diese Verbindung lässt sich mit Wasser zur Reaktion bringen.
    Als Zwischenprodukt entsteht ein Hydrat. Ein Wasserstoffatom des Wassermoleküls ist an das Sauerstoffatom des Propanals addiert worden. Der Rest des Wasseratoms, eine $-OH$-Gruppe ist an das Kohlenstoffatom gebunden. Das Molekül verfügt also über zwei $-OH$-Gruppen und ein Wasserstoffatom am endständigen C-Atom.
    Im nächsten Reaktionsschritt kommt es zur Reduktion. Dabei werden zwei Wasserstoffatome an ein Reduktionsmittel abgegeben. Übrig bleiben eine $-OH$-Gruppe und ein doppelt gebundenes Sauerstoffatom. Bei dem Produkt handelt es sich also um eine Carbonsäure, in diesem Fall um die Propionsäure.

  • Leite die Namen der substituierten Carbonsäuren her.

    Tipps

    Die Zahl oder der griechische Buchstabe vor dem Namen der Verbindung bezeichnet die Position des Brom-Atoms in der Kohlenwasserstoff-Kette.

    Die Nummerierung beginnt am C-Atom der Carbonsäure-Gruppe.

    Lösung

    Wenn an einer Carbonsäure weitere Wasserstoffatome durch andere Atome oder funktionelle Gruppen ersetzt sind, muss dies im systematischen Namen eindeutig kenntlich gemacht werden. Der Name soll dann nicht nur aussagen, welche Atome hinzugekommen sind, sondern auch, an welchem C-Atom sie gebunden sind.
    In diesem Beispiel sind unterschiedliche Carbonsäure gezeigt, bei denen ein Wasserstoffatom durch ein Bromatom ersetzt ist. Dies wird kenntlich gemacht, indem die Vorsilbe Brom- vor den Namen der Säure gestellt wird. Die Position kann mit zwei unterschiedlichen Methoden vor dem Namen der Verbindung angegeben werden.
    Die systematische Bezeichnung beginnt mit der Zählung am C-Atom der Carbonsäure-Gruppe und zählt in arabischen Ziffern die längste Kohlenstoff-Kette ab.
    Die alternative, klassische Bezeichnung beginnt die Zählung am C-Atom, das benachbart zum C-Atom der Carbonsäure-Gruppe liegt. Die Zählung erfolgt mit den kleinen Buchstaben des griechischen Alphabets. Üblicherweise werden mit dieser Bezeichnungsweise nur die ersten drei Kohlenstoffatome gekennzeichnet. Auch das letzte Kohlenstoff-Atom der Kette kann mit dieser Methode gekennzeichnet werden, unabhängig von der Länge der Kette wird es mit dem Buchstaben $\omega$ gekennzeichnet.
    Das oben links dargestellte Molekül kann daher beispielsweise als 3-Brompentansäure oder als $\beta$-Brompentansäure bezeichnet werden. Das zweite Molekül ist die 2-Brombutansäure oder die $\alpha$-Brombutansäure, die Verbindung unten links heißt 2-Brombutansäure oder $\beta$-Brombutansäure. Die letzte Verbindung schließlich heißt 5-Brompentansäure oder $\omega$-Brompentansäure.

  • Benenne die Art der Carbonsäuren.

    Tipps

    Zähle, wie viele Carbonsäure-Gruppen enthalten sind.

    mono = eins, di = zwei, tri = drei

    Lösung

    Eine einfache Einteilung der Carbonsäuren kann vorgenommen werden, indem man die Anzahl der Carbonsäure-Gruppen angibt. Carbonsäuren, die nur eine $-COOH$-Gruppe tragen, werden als Monocarbonsäuren bezeichnet. Beispiele dafür sind die Verbindungen, die als zweites und letztes gezeigt sind.
    Das als dritte gezeigte Molekül trägt zwei Carbonsäure-Gruppen, ebenso das zuerst dargestellte. Daher werden diese Verbindungen als Dicarbonsäuren bezeichnet.
    Die vierte dargestellte Verbindung, die Zitronensäure, hat schließlich drei Carbonsäure-Gruppen. Daher handelt es sich um eine Tricarbonsäure.

  • Ermittle die zu den Carbonsäuren gehörenden Carbonsäureanhydride.

    Tipps

    Bestimme die Kettenlängen der Kohlenwasserstoff-Reste R.

    Lösung

    Bei der Reaktion zweier Carbonsäure-Moleküle wird ein Wassermolekül freigesetzt. Es handelt sich also um eine Dehydratisierung. Das Wassermolekül entsteht aus einer $-OH$-Gruppe und dem Wasserstoffatom der zweiten $-OH$-Gruppe. Übrig bleiben die Reste zweier Carbonsäuren, die über das verbliebene Sauerstoffatom miteinander verbrückt sind. Die benachbarten Kohlenstoffatome tragen noch die doppelt gebundenen Sauerstoffatome der ehemaligen Carbonsäure-Gruppen.
    Die Verbindungen dieser Art werden Carbonsäure-Anhydride genannt, da sie das Ergebnis einer Dehydratisierungsreaktion sind. Sie ähneln den Estern, verfügen jedoch zu beiden Seiten des verbrückenden Sauerstoffatoms über Keto-Gruppen.
    Die Struktur der zugrundeliegenden Carbonsäuren kann man sich herleiten, indem das Molekül hinter dem verbrückenden Sauerstoffatom abgeschnitten wird und ein Wasserstoffatom an die Stelle des Restes tritt.