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Abitur Hessen 2024: Alles über Deutsch und Mathe Lernzettel

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26.3.2021

Chemie

Abitur 2021 Hessen

Abitur Hessen 2024: Alles über Deutsch und Mathe Lernzettel

Die organische Chemie bildet einen fundamentalen Bereich der Chemie, der sich mit Kohlenstoffverbindungen befasst.

Die Nomenklatur organische Chemie folgt einem systematischen Aufbau, der es ermöglicht, chemische Verbindungen eindeutig zu benennen. Bei den Grundbausteinen unterscheidet man zwischen Alkanen, Alkenen und Alkinen. Diese Kohlenwasserstoffe unterscheiden sich in ihrer Bindungsart: Alkane weisen Einfachbindungen auf, Alkene enthalten mindestens eine Doppelbindung und Alkine mindestens eine Dreifachbindung. Die Namensgebung erfolgt nach der Anzahl der Kohlenstoffatome, wobei die Vorsilben di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, octa, nona, deca verwendet werden. Die homologe Reihe der Alkine zeigt dabei eine regelmäßige Zunahme der Molekülmasse um CH2.

Für das Abitur Hessen im Fach Chemie ist das Verständnis der organischen Nomenklatur essentiell. Die Acidität der verschiedenen Kohlenwasserstoffe spielt dabei eine wichtige Rolle - Alkine sind dabei am acidesten, gefolgt von Alkenen und Alkanen. Übungen zur Nomenklatur beinhalten das Aufstellen von Strukturformeln, das Benennen gegebener Verbindungen und das Erkennen von funktionellen Gruppen. Die Kohlenstoffketten können dabei verzweigt oder unverzweigt sein, wobei die längste durchgehende Kette den Stammnamen bestimmt. Substituenten werden durch Vorsilben gekennzeichnet und ihre Position durch Zahlen angegeben. Für die Prüfungsvorbereitung sind Lernzettel und Übungsmaterialien mit systematisch aufgebauten Beispielen und Lösungen besonders hilfreich.

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26.3.2021

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<p>Die organische Chemie befasst sich mit der Struktur, den Eigenschaften, der Synthese und den Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen.</p>

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Grundlagen der Organischen Chemie und Kohlenstoffverbindungen

Die organische Chemie beschäftigt sich mit Kohlenstoffverbindungen und deren Eigenschaften. Besonders wichtig sind dabei die Kohlenwasserstoffketten, die das Grundgerüst organischer Moleküle bilden. Der Nachweis organischer Stoffe erfolgt hauptsächlich über den enthaltenen Kohlenstoff und Wasserstoff.

Bei der Verbrennung organischer Stoffe entstehen je nach Reaktionsbedingungen verschiedene Produkte. Die vollständige Verbrennung führt zu Kohlenstoffdioxid CO2CO₂ und Wasser H2OH₂O. Der Nachweis von CO₂ erfolgt durch die Kalkwasserprobe: CaOHOH₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O, wobei sich eine charakteristische Trübung zeigt.

Definition: Zwischenmolekulare Kräfte sind Anziehungskräfte zwischen Molekülen. Die wichtigsten sind Van-der-Waals-Kräfte induzierteDipoledurchElektronenverschiebunginduzierte Dipole durch Elektronenverschiebung und Wasserstoffbrückenbindungen zwischenHAtomenundelektronegativenElementenwieO,N,Fzwischen H-Atomen und elektronegativen Elementen wie O, N, F.


<p>Die organische Chemie befasst sich mit der Struktur, den Eigenschaften, der Synthese und den Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen.</p>

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Nomenklatur und Geometrie Organischer Verbindungen

Die Nomenklatur organische Chemie folgt strengen Regeln. Bei Alkanen verwendet man die Vorsilben Met-, Et-, Prop-, But-, Pent-, Hex-, Hept-, Oct-, Non-, Dec-. Alkene mit Doppelbindungen erhalten die Endung "-en" plus Positionsangabe, Alkine mit Dreifachbindungen enden auf "-in".

Die Geometrie der Moleküle ist charakteristisch: Alkane sind tetraedrisch 109,5°109,5°, Alkene trigonal-planar 120°120° und Alkine linear 180°180°. Die Stabilität wird durch +I-Effekte beeinflusst, wobei der Propyl-Rest den stärksten Effekt zeigt.

Beispiel: Die Nomenklatur von Halogenalkanen kombiniert den Namen des Halogens mit dem entsprechenden Alkan/Alken/Alkin. Bei Alkoholen wird die Position der OH-Gruppe durch die Endung "-ol" plus Positionsnummer angegeben.


<p>Die organische Chemie befasst sich mit der Struktur, den Eigenschaften, der Synthese und den Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen.</p>

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Reaktionsmechanismen in der Organischen Chemie

Die radikalische Substitution beginnt mit der homolytischen Spaltung und läuft als Kettenreaktion ab. Der Mechanismus umfasst Startreaktion, Kettenfortpflanzung und Abbruchreaktion. Bei der Eliminierung werden unter Abspaltung kleiner Moleküle Doppelbindungen gebildet.

Merke: Bei der Eliminierungsreaktion gilt: -C-C-OH → C=C + H₂O Die Reaktion kann durch verschiedene Bedingungen beeinflusst werden.

Die Reaktivität wird durch elektronische Effekte bestimmt. Dabei spielen sowohl sterische als auch elektronische Faktoren eine wichtige Rolle für den Reaktionsverlauf.


<p>Die organische Chemie befasst sich mit der Struktur, den Eigenschaften, der Synthese und den Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen.</p>

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Additionsreaktionen und Substitutionen

Die elektrophile Addition an Doppelbindungen verläuft über ein Carbenium-Ion oder Bromonium-Ion als Zwischenstufe. Bei der nucleophilen Substitution wird eine Abgangsgruppe durch ein Nucleophil ersetzt.

Highlight: Der Nachweis von Halogenid-Ionen erfolgt mit Silbernitrat Ag++NO3Ag⁺ + NO₃⁻.

Die Reaktivität wird durch elektronische Effekte +I/IEffekt+I/-I-Effekt und die Polarisierbarkeit beeinflusst. Dabei gilt: Je stärker die Säure, desto schwächer die korrespondierende Base und desto besser die Abgangsgruppe.


<p>Die organische Chemie befasst sich mit der Struktur, den Eigenschaften, der Synthese und den Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen.</p>

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Organische Chemie: Alkohole und ihre Eigenschaften

Die Herstellung von Alkoholen erfolgt durch verschiedene chemische Prozesse, wobei die alkoholische Gärung einer der wichtigsten biologischen Wege ist. Bei diesem Prozess wird Glukose C6H12O6C₆H₁₂O₆ durch Hefeenzyme in Ethanol C2H5OHC₂H₅OH und Kohlenstoffdioxid CO2CO₂ umgewandelt. Der Mechanismus läuft über mehrere Zwischenschritte ab, bei denen NADH als Cofaktor eine wichtige Rolle spielt.

Definition: Die alkoholische Gärung ist ein anaerober Stoffwechselprozess, bei dem Zucker zu Ethanol und CO₂ umgewandelt wird.

Die Eigenschaften von Alkoholen werden maßgeblich durch ihre Molekülstruktur bestimmt. Mit zunehmender Länge der Alkylkette wird das Molekül unpolarer, was direkten Einfluss auf die Löslichkeit hat. Kleinere Alkohole bis Propanol sind aufgrund der dominierenden Hydroxyl-Gruppe noch gut wasserlöslich, während längere Ketten zunehmend hydrophob werden.

Die physikalischen Eigenschaften wie Siede- und Schmelzpunkte zeigen eine klare Abhängigkeit von der Kettenlänge. Je länger die Kohlenstoffkette, desto höher liegen diese Werte. Die Viskosität verhält sich dabei gegenläufig - sie nimmt mit steigender Kettenlänge ab.


<p>Die organische Chemie befasst sich mit der Struktur, den Eigenschaften, der Synthese und den Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen.</p>

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Alkanolate und ihre Anwendungen

Alkanolate entstehen durch die Reaktion von Alkoholen mit Alkalimetallen wie Natrium. Diese Reaktion ist grundlegend für verschiedene organisch-chemische Synthesen.

Beispiel: 2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂

Eine wichtige Anwendung von Alkanolaten ist die Herstellung von absolutem Ethanol aus wasserhaltigem Ethanol. Dabei wird das Wasser durch Magnesiumethanolat gebunden. Dieser Prozess ist besonders für die industrielle Produktion von reinem Ethanol bedeutsam.

Die nucleophile Substitution mit Alkanolaten ermöglicht die Synthese von Ethern. Diese Williamson-Ethersynthese ist eine wichtige Methode zur gezielten Herstellung von unsymmetrischen Ethern wie Butylethylether.


<p>Die organische Chemie befasst sich mit der Struktur, den Eigenschaften, der Synthese und den Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen.</p>

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Oxidation von Alkoholen

Die Oxidation von Alkoholen kann je nach Reaktionsbedingungen zu verschiedenen Produkten führen. Primäre Alkohole lassen sich unter basischen Bedingungen mit Kaliumpermanganat zu Carbonsäuren oxidieren.

Highlight: Die Oxidation primärer Alkohole kann über Aldehyde als Zwischenprodukte bis zur Carbonsäure verlaufen.

Bei der Oxidation unter sauren Bedingungen entstehen zunächst Aldehyde. Die Reaktionsgleichung zeigt den Elektronentransfer: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O

Sekundäre Alkohole werden zu Ketonen oxidiert, wobei die Reaktion hier auf der Stufe des Ketons stehen bleibt. Die Oxidation kann sowohl im Basischen als auch im Sauren durchgeführt werden.


<p>Die organische Chemie befasst sich mit der Struktur, den Eigenschaften, der Synthese und den Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen.</p>

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Carbonylverbindungen und ihre Nachweisreaktionen

Carbonylverbindungen zeichnen sich durch die charakteristische C=O Doppelbindung aus. Aldehyde und Ketone unterscheiden sich in der Position dieser Gruppe.

Vokabular: Die Carbonylgruppe ist trigonal-planar mit einem Bindungswinkel von 120°.

Aldehyde lassen sich durch verschiedene Nachweisreaktionen identifizieren. Die Fehling'sche Probe nutzt Cu²⁺-Ionen, die zu Cu₂O reduziert werden. Die Tollens-Probe mit Silbernitrat führt zur Bildung eines Silberspiegels: 2 Ag⁺ + RCHO + 2 OH⁻ → 2 Ag + RCOO⁻ + H₂O

Die Schiff'sche Probe ist ein weiterer spezifischer Nachweis für Aldehyde. Ketone reagieren bei diesen Nachweisreaktionen nicht, was eine eindeutige Unterscheidung ermöglicht.


<p>Die organische Chemie befasst sich mit der Struktur, den Eigenschaften, der Synthese und den Reaktionen von Kohlenstoffverbindungen.</p>

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Organische Chemie: Derivate und Hydroxycarbonsäuren

Die organische Chemie beschäftigt sich mit einer Vielzahl von Verbindungen, die durch systematische Modifikationen aus Grundstrukturen entstehen. Hydroxycarbonsäuren stellen dabei eine wichtige Stoffklasse dar, die sowohl in der Natur als auch in industriellen Prozessen eine zentrale Rolle spielt.

Definition: Derivate sind chemische Verbindungen, die durch Veränderung einer Ausgangsverbindung entstehen. Bei Hydroxycarbonsäuren handelt es sich um Carbonsäuren, die zusätzlich eine oder mehrere Hydroxygruppen OH-OH tragen.

Die Position der Hydroxygruppe in der Kohlenstoffkette bestimmt die Klassifizierung der Hydroxycarbonsäuren. α-Hydroxycarbonsäuren tragen die OH-Gruppe am ersten Kohlenstoffatom nach der Carboxylgruppe, β-Hydroxycarbonsäuren am zweiten und γ-Hydroxycarbonsäuren am dritten. Diese Positionsbezeichnung folgt dem griechischen Alphabet und ist fundamental für die Nomenklatur organische Chemie.

Beispiel: Die Milchsäure 2Hydroxypropansa¨ure2-Hydroxypropansäure ist eine α-Hydroxycarbonsäure, die in Milchprodukten vorkommt. Sie besitzt die Struktur CH₃-CHOH-COOH und spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel.

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Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

 

Chemie

578

26. März 2021

11 Seiten

Abitur Hessen 2024: Alles über Deutsch und Mathe Lernzettel

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@minnemaus

Die organische Chemie bildet einen fundamentalen Bereich der Chemie, der sich mit Kohlenstoffverbindungen befasst.

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Grundlagen der Organischen Chemie und Kohlenstoffverbindungen

Die organische Chemie beschäftigt sich mit Kohlenstoffverbindungen und deren Eigenschaften. Besonders wichtig sind dabei die Kohlenwasserstoffketten, die das Grundgerüst organischer Moleküle bilden. Der Nachweis organischer Stoffe erfolgt hauptsächlich über den enthaltenen Kohlenstoff und Wasserstoff.

Bei der Verbrennung organischer Stoffe entstehen je nach Reaktionsbedingungen verschiedene Produkte. Die vollständige Verbrennung führt zu Kohlenstoffdioxid CO2CO₂ und Wasser H2OH₂O. Der Nachweis von CO₂ erfolgt durch die Kalkwasserprobe: CaOHOH₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O, wobei sich eine charakteristische Trübung zeigt.

Definition: Zwischenmolekulare Kräfte sind Anziehungskräfte zwischen Molekülen. Die wichtigsten sind Van-der-Waals-Kräfte induzierteDipoledurchElektronenverschiebunginduzierte Dipole durch Elektronenverschiebung und Wasserstoffbrückenbindungen zwischenHAtomenundelektronegativenElementenwieO,N,Fzwischen H-Atomen und elektronegativen Elementen wie O, N, F.


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Die Nomenklatur organische Chemie folgt strengen Regeln. Bei Alkanen verwendet man die Vorsilben Met-, Et-, Prop-, But-, Pent-, Hex-, Hept-, Oct-, Non-, Dec-. Alkene mit Doppelbindungen erhalten die Endung "-en" plus Positionsangabe, Alkine mit Dreifachbindungen enden auf "-in".

Die Geometrie der Moleküle ist charakteristisch: Alkane sind tetraedrisch 109,5°109,5°, Alkene trigonal-planar 120°120° und Alkine linear 180°180°. Die Stabilität wird durch +I-Effekte beeinflusst, wobei der Propyl-Rest den stärksten Effekt zeigt.

Beispiel: Die Nomenklatur von Halogenalkanen kombiniert den Namen des Halogens mit dem entsprechenden Alkan/Alken/Alkin. Bei Alkoholen wird die Position der OH-Gruppe durch die Endung "-ol" plus Positionsnummer angegeben.


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Merke: Bei der Eliminierungsreaktion gilt: -C-C-OH → C=C + H₂O Die Reaktion kann durch verschiedene Bedingungen beeinflusst werden.

Die Reaktivität wird durch elektronische Effekte bestimmt. Dabei spielen sowohl sterische als auch elektronische Faktoren eine wichtige Rolle für den Reaktionsverlauf.


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Additionsreaktionen und Substitutionen

Die elektrophile Addition an Doppelbindungen verläuft über ein Carbenium-Ion oder Bromonium-Ion als Zwischenstufe. Bei der nucleophilen Substitution wird eine Abgangsgruppe durch ein Nucleophil ersetzt.

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Die physikalischen Eigenschaften wie Siede- und Schmelzpunkte zeigen eine klare Abhängigkeit von der Kettenlänge. Je länger die Kohlenstoffkette, desto höher liegen diese Werte. Die Viskosität verhält sich dabei gegenläufig - sie nimmt mit steigender Kettenlänge ab.


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Alkanolate entstehen durch die Reaktion von Alkoholen mit Alkalimetallen wie Natrium. Diese Reaktion ist grundlegend für verschiedene organisch-chemische Synthesen.

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Organische Chemie: Derivate und Hydroxycarbonsäuren

Die organische Chemie beschäftigt sich mit einer Vielzahl von Verbindungen, die durch systematische Modifikationen aus Grundstrukturen entstehen. Hydroxycarbonsäuren stellen dabei eine wichtige Stoffklasse dar, die sowohl in der Natur als auch in industriellen Prozessen eine zentrale Rolle spielt.

Definition: Derivate sind chemische Verbindungen, die durch Veränderung einer Ausgangsverbindung entstehen. Bei Hydroxycarbonsäuren handelt es sich um Carbonsäuren, die zusätzlich eine oder mehrere Hydroxygruppen OH-OH tragen.

Die Position der Hydroxygruppe in der Kohlenstoffkette bestimmt die Klassifizierung der Hydroxycarbonsäuren. α-Hydroxycarbonsäuren tragen die OH-Gruppe am ersten Kohlenstoffatom nach der Carboxylgruppe, β-Hydroxycarbonsäuren am zweiten und γ-Hydroxycarbonsäuren am dritten. Diese Positionsbezeichnung folgt dem griechischen Alphabet und ist fundamental für die Nomenklatur organische Chemie.

Beispiel: Die Milchsäure 2Hydroxypropansa¨ure2-Hydroxypropansäure ist eine α-Hydroxycarbonsäure, die in Milchprodukten vorkommt. Sie besitzt die Struktur CH₃-CHOH-COOH und spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel.


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Aminosäuren und komplexe Carbonsäurederivate

Aminosäuren bilden eine weitere bedeutende Klasse der Carbonsäurederivate, die sich durch das Vorhandensein einer Aminogruppe NH2-NH₂ auszeichnen. Diese Verbindungen sind die Grundbausteine der Proteine und damit essentiell für alle Lebewesen.

Fachbegriff: Die Aminogruppe NH2-NH₂ ersetzt in Aminosäuren ein Wasserstoffatom der ursprünglichen Carbonsäure. Die Position dieser Gruppe wird, ähnlich wie bei Hydroxycarbonsäuren, mit griechischen Buchstaben bezeichnet.

Die Komplexität der organische Chemie Nomenklatur zeigt sich besonders bei mehrfach substituierten Verbindungen. Bei längeren Kohlenstoffketten mit verschiedenen funktionellen Gruppen müssen klare Regeln für die Benennung befolgt werden, um eine eindeutige Identifizierung zu ermöglichen.

Merke: Die systematische Benennung erfolgt nach IUPAC-Regeln, wobei die Hauptgruppe die höchste Priorität erhält und die Position weiterer Substituenten durch Zahlen angegeben wird.

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Stefan S

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