Anknüpfungen - LinksDie Geschichte des Alkohols
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Alkohole
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Einführung
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Trinkalkohol entsteht durch Vergärung von zuckerhaltigen Früchten. Met, ein "Honigwein" wurde schon ca. 3000 v. Chr. im Gebiet um den Euphrat und Tigris gewonnen.
Wir haben schon bei den Alkanen eine qualitative Elementaranalyse bezüglich Wasserstoff und Kohlenstoff durchgeführt. Dies werden wir mit dem Trinkalkohol wiederholen. Außerdem werden wir den Trinkalkohol auf Anwesenheit von Sauerstoff-Atomen in den Alkohol-Molekülen untersuchen.
Neben dem Trinkalkohol gibt es noch eine Reihe von anderen, im Alltag gebräuchlichen Alkoholen, die z.B. als Frostschutzmittel, Zuckerersatzstoff oder zum Feuchthalten von Tabak Verwendung finden. All diese Verwendungsmöglichkeiten stehen in engem Zusammenhang mit den Eigenschaften dieser Alkohole bzw. mit der Strukur der Moleküle, die durch die sogenannte funktionelle Gruppe geprägt sind. Diese Zusammenhänge sollen in diesem Kapitel herausgearbeitet werden.
Lernziele / Kompetenzen
Lernziele / Kompetenzen - Links
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Im Zentrum der Unterrichtseinheit steht die Funktion der Hydroxy-Gruppe. Alle Eigenschaften und damit auch die Verwendungsmöglichkeiten der Alkohole lassen sich durch diese funktionelle Gruppe erklären.
- Die Bedeutung einer funktionellen Gruppe erklären können.
- Die Hydroxy-Gruppe in detaillierter Strukturformel (Lewisformel, Valenzstrichformel) mit Partialladungen zeichnen können.
- Die Nomenklaturregeln auf n-Akanole, iso-Alkanole und mehrwertigen Alkanolen anwenden können.
- Die Begriffe hydrophob, lipophil und hydrophil erläutern können.
- Die Eigenschaften, Bedeutung, Verwendung und Herstellung von Methanol nennen können.
- Die Eigenschaften, Bedeutung und Verwendung von Ethanol bzw. Brennspiritus nennen können.
- Die Eigenschaften, Bedeutung und Verwendung von Glykol nennen können.
- Die Eigenschaften, Bedeutung und Verwendung von Glycerin nennen können.
- Die Eigenschaften, Bedeutung und Verwendung von Sorbit nennen können.
- Erklären können, wie man mit Hilfe einer qualitativen Elementaranalyse nachweisen kann, dass in Alkohol-Molekülen Wasserstoff-, Kohlenstoff- und Sauerstoff-Atome gebunden sind.
- Den Grund für die Polarität der Hydroxy-Gruppe erklären können.
- Summenformeln von primären einwertigen Alkanolen aufstellen können.
- Strukturformeln (Vollstrukturformeln, Halbstrukturformeln und Skelettformeln) von n-Alkanolen und iso-Alkanolen (primären, sekundären und tertiären Alkoholen) und mehrwertigen Alkoholen aufstellen können.
- Das Reaktionsschema in Summenformelschreibweise für die Oxidation eines Alkanols aufstellen können.
- Das Reaktionsschema in Summenformelschreibweise für die alkoholische Gärung aufstellen können und den Prozess erklären können.
- Erklären können, warum sich leicht flüchtige Alkohole, wie z.B. Methanol, auf der Haut kühl anfühlen und daher z.B. in Duschgels Verwendung finden.
- Auf der Teilchenebene erläutern können, welche Alkohole sich als Frostschutzmittel eignen.
- Die Bedeutung von Alkoholen für Reinigungsprozesse und Löseprozesse erläutern können.
- Die Hygroskopizität einiger Alkohole erläutern können.
- Die Viskosität von bestimmten Alkoholen erläutern können.
- Die desinfizierende Wirkung von bestimmten Alkoholen erklären können.
Fachbegriffe, Stoffchemie
Fachbegriffe, Definitionen, Stoffchemie
Phänomene
Gesetzmäßigkeiten anwenden, Phänomene deuten, Reaktionsschemata aufstellen (Summenformeln, Strukturformeln, Skelettformeln)
Zusammenhänge
Vorgänge, Zusammenhänge, Funktionsweisen (im Zusammenhang mit der Bedeutung für Mensch, Tier, Pflanze und Umwelt) bewerten
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die funktionelle Hydroxy-Gruppe verleiht der Stoffgruppe Alkohole (systematischer Name: Alkanole) typische (physikalische) Eigenschaften. Dies liegt vor allem daran, dass die Hydroxy-Gruppe eine polare Gruppe ist und daher mit anderen Molekülen, die polare Atomgruppierungen besitzen (andere Alkanole, Wasser), "Wasserstoffbrücken" ausbilden kann. Deshalb sieden die Vertreter der Alkanole im Vergleich zu entsprechenden Alkanen mit ähnlicher Molekülmasse erst bei höheren Temperaturen.
Kurzkettige Alkohole sind wasserlöslich (hydrophil). Je länger der Alkylrest ist, desto wasserunlöslicher (hydrophober) ist der Alkohol und desto eher löst sich der Alkohol in unpolaren Stoffen (lipophil). Während die primären, einwertigen Alkanole bis Propan-1-ol unbegrenzt wasserlöslich sind, ist Nonan-1-ol faktisch nicht mehr in Wasser löslich. Das Löslichkeitsverhalten macht man sich bei der Verwendung von Reinigungsmitteln zunutze. Hier sind insbesondere die kurzkettigen (niedermolekularen) Alkanole wichtig (Ethanol), da sie sowohl hydrophile als auch lipophile Eigenschaften besitzen. Viele medizinische Präparate werden in Ethanol gelöst.
Die Eigenschaften und die Verwendungsmöglichkeiten folgender Alkanole sollte man wissen, da sie in unserem Alltag eine Rolle spielen:
- Ethanol ist der Trinkalkohol. Wenn er vergällt wurde, spricht man von Brennspiritus. Ethanol entsteht durch Gärung von zuckerhaltigen Flüssigkeiten bei Vorhandensein von Hefebakterien. Dabei entsteht auch Kohlenstoffdioxid.
- Methanol ist ein sehr wichtiger Industrialkohol, der giftig ist. Er eignet sich sehr gut zum Reinigen von optischen Geräten, da er beim Trocknen keine Schlieren hinterlässt. Aus Methanol lässt sich Wasserstoff herstellen, der wiederum in einer Brennstoffzelle genutzt werden kann. Aus Methanol kann man sogar Eiweiß herstellen.
- Die Siedepunkte von Methanol und Ethanol liegen unterhalb der von Wasser. Sie verdunsten damit schneller (sind leicher flüchtig) und fühlen sich daher auf der Haut kühl an.
- Glycol (Ethandiol) wird als Frostschutzmittel verwendet.
- Glycerin ist der wichtigste dreiwertige Alkohol. Er dient nicht nur als Frostschutzmittel, sondern wird aufgrund seiner hygroskopischen Eigenschaften in vielen Cremes, im Tabak und in Druckfarben verwendet. Bei der Reaktion mit langkettigen Carbonsäuren (Fettsäuren) entstehen die Fette.
- Sorbit (Hexan-1,2,3,4,5,6-hexol) ist ein Zuckerersatzstoff für Diabetiker. Hier sieht man sehr schön: Je mehr Hydroxy-Gruppen die Moleküle eines Stoffes besitzen, desto süßer schmeckt er.
