Endung lesen, Gruppe finden, Stoffklasse benennen — auch wenn ein Molekül mehrere Gruppen trägt.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Die Endung verrät die Klasse
AFB I
Ordnen Sie jedem Namen die Stoffklasse zu, zu der die Verbindung gehört.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die Endung steht für die funktionelle Gruppe: -en für C=C, -ol für –OH, -al für –CHO, -on für die Ketogruppe, -säure für –COOH; Alkane (-an) haben keine funktionelle Gruppe. Die Ziffer gibt die Position im Kohlenstoffgerüst an.
Suchen Sie im Namen die Endung nach dem Stammnamen (Pent-, But-, Prop-, Hex-, Hept-).
-al kommt von „Aldehyd“, -on von „Keton“.
A2
Wo steckt eine C=O-Gruppe?
AFB I
Geben Sie alle Verbindungen an, deren Moleküle eine Carbonylgruppe C=O enthalten.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Die Carbonylgruppe steckt in Alkanalen (–CHO), Alkanonen (C=O in der Kette) und in Carbonsäuren: Die Carboxygruppe –COOH enthält ein C=O und ein –OH am selben C-Atom. Die C=C-Doppelbindung des Butens ist keine Carbonylgruppe.
Schreiben Sie –CHO und –COOH in Gedanken als Valenzstrichformel aus.
Vier der sechs Verbindungen enthalten C=O.
A3
Schreibweisen und Reihen
AFB I
Entscheiden Sie für jede Aussage, ob sie zutrifft.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Homologe Reihe = gleiche Gruppe, Kette jeweils um CH₂ länger. Die Stellung der Gruppe (Ende oder Mitte) unterscheidet Aldehyd und Keton.
Überlegen Sie bei jeder Reihe, was gleich bleibt und was sich ändert.
Ein C-Atom mitten in der Kette hat links und rechts je einen Kohlenstoffnachbarn.
A4
Atome zählen aus der Halbstrukturformel
AFB II
Bestimmen Sie die Anzahl der H- und O-Atome in je einem Molekül.
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Verbindung
Halbstrukturformel
H-Atome
O-Atome
Pentan-2-on
\(\ce{CH3-CO-CH2-CH2-CH3}\)
Hexansäure
\(\ce{CH3-(CH2)4-COOH}\)
Propan-1,2-diol
\(\ce{CH2(OH)-CH(OH)-CH3}\)
2-Methylpropanal
\(\ce{(CH3)2CH-CHO}\)
Summenformeln: \(\ce{C5H10O}\), \(\ce{C6H12O2}\), \(\ce{C3H8O2}\), \(\ce{C4H8O}\). Klammer mit Index heißt: Die Gruppe kommt so oft vor — \(\ce{(CH2)4}\) liefert 8 H-Atome. Die H-Atome der OH- und COOH-Gruppen zählen mit.
Zählen Sie Gruppe für Gruppe von links nach rechts.
\(\ce{(CH3)2CH}\) enthält zweimal \(\ce{CH3}\) und einmal \(\ce{CH}\): 7 H-Atome, dazu das H der CHO-Gruppe.
A5
Vier Körbe für Sauerstoff
AFB II
Ordnen Sie die Verbindungen ihrer Stoffklasse zu.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Alkanol
2Alkanal
3Alkanon
4Carbonsäure
Entscheidend ist, woran das C=O bzw. O–H hängt: –OH an einem C mit nur C- und H-Nachbarn → Alkanol; C=O am Kettenende mit H → Alkanal (–CHO); C=O zwischen zwei C → Alkanon (–CO–); C=O und OH am selben C → Carbonsäure (–COOH). Methanal \(\ce{HCHO}\) trägt sogar zwei H-Atome am Carbonyl-C.
Lesen Sie -CHO, -CO- und -COOH als drei verschiedene Bausteine.
\(\ce{HCOOH}\) (Methansäure) ist trotz des H-Atoms am C eine Carbonsäure.
A6
Ein Lernzettel mit Fehlern
AFB II
Ein Mitschüler hat einen Lernzettel geschrieben. Überprüfen Sie jede Zeile und markieren Sie die fehlerhaften.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Drei Fehler: Stellung der C=O-Gruppe (Aldehyd ↔ Keton), die OH-Gruppe als Teil der Carboxygruppe und die Annahme „eine Gruppe pro Molekül“.
Prüfen Sie bei jeder C=O-Gruppe, welche Nachbarn das C-Atom hat.
Genau drei Zeilen sind falsch.
A7
Vom Ethan zum Kohlenstoffdioxid
MixAFB II
Die Stoffklassen lassen sich als Oxidationsstufen des Kohlenstoffs lesen (Kapitel 4). Ermitteln Sie die Oxidationszahl des markierten C-Atoms und ordnen Sie die Stoffe nach steigender Oxidationszahl.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
Oxidationszahlen des markierten C-Atoms: Ethan −III, Ethanol −I, Ethanal +I, Ethansäure +III, Kohlenstoffdioxid +IV. Jede neue Bindung zu Sauerstoff (statt zu Wasserstoff) erhöht die Oxidationszahl — Alkanol → Alkanal → Carbonsäure ist eine Oxidationsreihe.
Bindung zu H: −1 je Bindung, Bindung zu O: +1 je Bindung, Bindung zu C: 0.
Doppelbindung zu O zählt doppelt: Im Ethanal hat das markierte C \(1\cdot(-1)+2\cdot(+1) = +1\).
A8
Ein Vierfach-Alkohol?
TrickAFB III
Citronensäure hat die Halbstrukturformel \(\ce{HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH}\). In einem Forum steht: „Citronensäure hat vier OH-Gruppen, also ist sie ein Vierfach-Alkohol.“ Beurteilen Sie die Aussage, indem Sie angeben, wie viele Hydroxygruppen im Sinne der Stoffklasse Alkanol ein Molekül enthält.
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Hydroxygruppe(n)
Nur eine OH-Gruppe sitzt an einem C-Atom ohne C=O — das ist eine Hydroxygruppe. Die drei übrigen OH gehören zu Carboxygruppen –COOH. Citronensäure ist damit eine Tricarbonsäure mit einer Hydroxygruppe (Hydroxycarbonsäure), kein „Vierfach-Alkohol“. Die Aussage ist falsch.
Prüfen Sie für jedes OH, ob am selben C-Atom noch ein doppelt gebundenes O sitzt.
HOOC– am Anfang ist dieselbe Gruppe wie –COOH am Ende.
A9
Moleküle mit mehreren Gruppen
AFB III
Viele Naturstoffe tragen mehrere funktionelle Gruppen. Untersuchen Sie jedes Molekül und kreuzen Sie alle enthaltenen Gruppen an.
Setzen Sie in jeder Zeile so viele Kreuze, wie zutreffen — es können mehrere, eines oder keines sein. Enter setzt und löscht.
Verbindung
C=C
Hydroxy
Aldehyd
Keto
Carboxy
Glycerinaldehyd \(\ce{CH2(OH)-CH(OH)-CHO}\)
Brenztraubensäure \(\ce{CH3-CO-COOH}\)
Acetoin \(\ce{CH3-CO-CH(OH)-CH3}\)
Acrylsäure \(\ce{CH2=CH-COOH}\)
Crotonaldehyd \(\ce{CH3-CH=CH-CHO}\)
Glycerinaldehyd: zwei Hydroxygruppen + Aldehydgruppe (ein Zucker, Kapitel 6). Brenztraubensäure: Ketogruppe am mittleren C + Carboxygruppe. Acetoin (Butteraroma): Keto- und Hydroxygruppe. Acrylsäure und Crotonaldehyd: je eine C=C-Doppelbindung plus Carboxy- bzw. Aldehydgruppe.
Gehen Sie jede Formel von links nach rechts durch und markieren Sie –OH, –CO–, –CHO, –COOH und =.
In \(\ce{CH3-CO-COOH}\) stehen zwei C=O-Gruppen: eine in der Kette, eine in der Carboxygruppe.
A10
Ein Name mit zwei Gruppen
AFB III
Beim Namen eines Moleküls mit zwei Gruppen bestimmt die „ranghöhere“ Gruppe die Endung (Carbonsäure vor Aldehyd vor Keton vor Alkohol); die andere wird als Vorsilbe genannt — wie bei 2-Hydroxypropansäure. Entwickeln Sie so den Namen der Verbindung \(\ce{CH3-CH(OH)-CH2-CHO}\).
Klicken Sie die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
Die Kette hat vier C-Atome (butan); die Aldehydgruppe bestimmt die Endung -al, ihr C-Atom erhält die Nummer 1. Die OH-Gruppe sitzt dann an C-3: 3-Hydroxybutanal. Zählt man vom anderen Ende, stünde die OH-Gruppe an C-2 — das ist falsch, weil die Aldehydgruppe die Nummerierung festlegt.
Zählen Sie die C-Atome einschließlich des C-Atoms der CHO-Gruppe.
