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Wie finde ich mich in der organischen Chemie zurecht?

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André Otto
Wie finde ich mich in der organischen Chemie zurecht?
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Beschreibung Wie finde ich mich in der organischen Chemie zurecht?

Dieses „Antiabschreckungsvideo“ ist dazu gedacht, um euch die Berührungsängste zu nehmen. Ich schildere die wichtigsten Aspekte der organischen Chemie in einem (!) Video. Ich denke, das sollte Ansporn für euch sein, diese interessante und riesige Wissenschaft besser kennen zu lernen. Hier lernt ihr die große Vielfalt der organischen Stoffe kennen und dass viele von ihnen Grundbausteine des Lebens sind.

Transkript Wie finde ich mich in der organischen Chemie zurecht?

Hallo. Herzlich willkommen zu einem weiteren Video in organischer Chemie. Das Video heißt: Wie finde ich mich in der organischen Chemie zurecht? An Vorkenntnissen solltest du ein Abitur in Chemie, möglichst Leistungskurs, besitzen. Ist es nicht vorhanden, so solltest du dich doch zumindest für Chemie interessieren. Mein Ziel ist es ein "Antiabschreckungsvideo" zu produzieren. Das heißt, ich möchte euch gewinnen, eure Ängste vor der Chemie abzulegen und sie etwas mehr und besser kennenzulernen. Der Film besteht aus 8 Abschnitten.

1.Nichts als Formeln 2. Reine Naturstoffe 3. Die Definition 4. Woher rührt die Vielfalt? 5. Grundbausteine 6. Funktionelle Gruppen 7. Nomenklatur 8. Wie soll man sich das alles nur merken?

  1. Nichts als Formeln Manche Studierende schreckt die Vielfalt der organischen Chemie ab. Es gibt viele, viele chemische Verbindungen, die durch Formeln beschrieben werden. Eine kleine Auswahl, sogar noch nicht einmal der schlimmsten Vertreter, habe ich euch hier zusammengestellt. Damit wir uns orientieren können, muss unsere Aufgabe darin bestehen, Ordnung zu schaffen, ein System in die Dinge zu bringen.
  2. Reine Naturstoffe Bis 1828 untergliederte man die chemischen Stoffe in 2 Gruppen - in organische Stoffe und in anorganische Stoffe. Organische Stoffe waren die Naturstoffe. Nach den Vorstellungen dieser Zeit konnten sie nur von Lebewesen, von Pflanzen und Tieren, produziert werden. Diesen sollte nämlich eine "Lebenskraft" innewohnen, die es möglich macht, die Naturstoffe herzustellen. Die Wissenschaftler waren fest überzeugt, dass man aus anorganischen Stoffen keine organischen Stoffe im Labor herstellen kann. Bis es, in eben diesem Jahre 1828, zur Harnstoffsynthese aus Ammoniumcyanat kam. Ammoniumcyanat ist nämlich eine anorganische Verbindung. Diese Pioniertat gelang Friedrich Wöhler. Im Ergebnis mussten sich die Forscher generell revidieren. Man kann aus anorganischen Stoffen organische herstellen, aber natürlich ist es auch umgekehrt möglich. Daraus ergeben sich 3 Schlussfolgerungen: Der Begriff "reiner Naturstoff" ist unsinnig. Es gibt keinen scharfen Übergang zwischen anorganischer Chemie und organischer Chemie. Und schließlich das für uns Wichtigste: Der Begriff der organischen Verbindung muss erweitert werden. Wir sind nun an dem Punkt angelangt, wo es Zeit wird, die organische Chemie von den anderen chemischen Zweigen abzugrenzen. Wir benötigen eine klare Beschreibung.
  3. Definition Die häufigste Definition besteht darin, dass man die organische Chemie als Kohlenstoffchemie bezeichnet. Die Sache hat aber einen Pferdefuß, es gibt nämlich Ausnahmen. Modifiziert widmete sich dem Problem der Chemiker Carl Schorlemmer. Er sagte nämlich: Organische Chemie ist die Chemie der Kohlenwasserstoffe und ihrer Derivate. Klingt gut, löst das Problem aber nur unzureichend, denn Ausnahmen bleiben erhalten. Für meinen Geschmack ist die zweite Definition nicht grundsätzlich besser gegenüber der ersten. Also weg damit. Bleiben wir dabei: Organische Chemie ist Kohlenstoffchemie und kommen wir nun zu den Ausnahmen. Organische Verbindungen sind nicht: Kohlenstoffdioxid, Kohlenmonoxid, die Kohlensäure und deren Salze, die Carbonate, Blausäure und deren Salze, Cyansäure und deren Salze, Isocyansäure und deren Salze sowie Knallsäure und deren Salze. Mit Sicherheit kann man diese Liste noch weiter führen, aber denkt bitte daran, der Übergang von organischer zu anorganischer Chemie ist fließend. Es gibt sehr, sehr viele organische Verbindungen und wir stellen uns die Frage.
  4. Woher rührt diese Vielfalt? Das Kohlenstoffatom kann in den organischen Molekülen große Strukturen ausbilden. Wir treffen hier die Kette und auch den Ring. Da Ketten und Ringe praktisch unbegrenzt in ihrer Größe sind, kann man auch eine unbegrenzte Größe an Molekülen herstellen. Außerdem gibt es einen weiteren Grund für die Vielfalt organischer Moleküle. Links, bei den Ketten, zeichne ich zwei Moleküle, die aus den gleichen Bausteinen bestehen, aber verschiedene Strukturen haben. Das ist auch bei den Ringen möglich - gleiche Bausteine, unterschiedliche Anordnung. Diese Eigenschaft organischer Moleküle kennt ihr, man nennt sie Isomerie und sie führt zu noch weiteren organischen Verbindungen. 
  5. Grundbausteine. Viele organische Verbindungen sind Kohlenwasserstoffe, das heißt, sie bestehen nur aus den chemischen Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff. Ein einfacher Vertreter ist das Butan. Man kann das Molekül durch Einfügen dieser Gruppe variieren. Es gehört zur Stoffklasse Aldehyd. Für seinen Aufbau benötigt man das Element Sauerstoff. Dieser Vertreter gehört zur Stoffklasse der Amine. Das Molekül enthält das Element Stickstoff. Das ist ein Vertreter der Stoffklasse der Thiole, seine Moleküle enthalten das chemische Element Schwefel. Mit diesen 5 chemischen Elementen kann man fast alle organischen Moleküle konstruieren.
  6. Funktionelle Gruppen Ich habe sie euch eigentlich schon im Punkt 5 untergeschoben. Erinnert euch aber noch einmal kurz an die anorganische Chemie. H2SO4 ist eine Säure, wir erkennen es an H2. NaOH ist eine Base, wir erkennen es an OH. In der organischen Chemie sind funktionelle Gruppen Gruppen, die aus Elementen bestehen und eigenschaftsbestimmend sind. Mit Hilfe dieser Gruppen kann man chemische Verbindungen in verschiedene Stoffklassen unterteilen. Ich möchte die Namen dieser funktionellen Gruppen hier noch nicht nennen, ich möchte nur die Kurzformeln notieren. Die Gruppe -OH kennzeichnet Alkohole, aber auch Phenole. Seht ihr -CHO, so wisst ihr, das ist ein Aldehyd, -COOH kennzeichnet immer eine Carbonsäure, eine organische Säure. C=O bedeutet, wir haben es mit einem Keton zu tun. Steht ein Sauerstoffatom zwischen zwei Kohlenstoffatomen, so wissen wir, das ist ein Ether. Kombiniert man Keton mit Ether, so erhält man eine neue Verbindungsklasse, einen Ester. Kombination bezieht sich hier nur auf das Formale, nicht auf das Chemische oder Präparative. Werden zwei Sauerstoffatome von Kohlenstoffatomen eingeschlossen, so haben wir ein Peroxid - denkt an Wasserstoffperoxid. Für den Aufbau der Moleküle von sieben Stoffklassen haben wir nur 3 chemische Elemente, Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff benötigt.
  7. Nomenklatur Die chemische Nomenklatur fasst die Regeln der Namensgebung chemischer Verbindungen zusammen. Nehmen wir als Beispiel diese chemische Verbindung. Wir haben gelernt, dass es sich hier um einen Alkohol handelt. Der systematische Name dieses Alkohols ist Ethanol. Seine Trivialnamen, das heißt, seine umgangssprachlichen Namen, sind Alkohol, Ethylalkohol, Weingeist oder Spiritus. Wir wollen einmal Vor- und Nachteile der systematischen Namen und Trivialnamen miteinander vergleichen. Die Nomenklatur muss einen eindeutigen Zusammenhang zwischen Namen und Formel anbieten. Der systematische Name kann dieser Forderung gerecht werden, der Trivialname meistens nicht. Manchmal kann man Tradition oder Herkunft aus dem Namen ablesen. Der systematische Name kann uns das nicht bieten, der Trivialname mitunter schon. Was die Handhabbarkeit beider Namen betrifft, vor allem bei großen Molekülen, so gibt es auch hier Unterschiede. Die systematischen Namen sind meist zu sperrig, die Trivialnamen hingegen kurz und bündig. Nehmen wir den Trivialnamen einer Verbindung, die man meistens nur so kennt: Linolensäure. Und nun der systematische Name: 9c,12c,15c-Octadecatriensäure. Süß, nicht? Aber nicht besser oder einprägsamer. Zum Abschluss, nur zur Anschauung, einen "Oberklopper": Das Alkoloid Brucin. Selbstredend ist das der Trivialname. Inhaltliches Zitat aus der Fachliteratur: Der systematische Name ist "ein Krampf".
  8. Wie soll man sich das alles merken? Ich glaube, ich habe die Erfolgsformel gefunden. Bübchen raus - und nun zur Erkenntnis des Jahres: Liebe zur Chemie + Fleiß = Erfolg. Bitte mit einem Augenzwinkern zu verstehen, nicht dass ich dann Drohbriefe bekomme. Seid ihr nun geschafft? Ich hoffe nicht. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss.                                                             

2 Kommentare

2 Kommentare
  1. :)))

    Von Deleted User 291810, vor mehr als 4 Jahren
  2. Super Übersicht! Danke

    Von Llancakeller, vor fast 5 Jahren

Wie finde ich mich in der organischen Chemie zurecht? Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wie finde ich mich in der organischen Chemie zurecht? kannst du es wiederholen und üben.
  • Nenne die Stoffklasse, die folgende funktionelle Gruppe besitzt.

    Tipps

    Essigsäure ist eine Carbonsäure.

    Ethanol hat die Formel $CH_3CH_2OH$.

    Lösung

    Um die Systematik der organischen Chemie zu verstehen, ist es wichtig, die funktionellen Gruppen zu kennen. Sie sind das Erkennungsmerkmal der Stoffklassen. Oft hilft es dabei, wenn du dir einen ganz bekannten Vertreter merkst. Eine typische Carbonsäure ist so zum Beispiel die Essigsäure und Aceton ist ein bekannter Vertreter der Ketone. Die verschiedenen Stoffklassen werden dir immer in der organischen Chemie begegnen und so wirst du auch relativ schnell die funktionellen Gruppen erkennen.

  • Bestimme, ob folgende Kohlenstoffverbindungen organisch oder anorganisch sind.

    Tipps

    Zur organischen Chemie gehören Kohlenwasserstoffverbindungen.

    Lösung

    Die organische Chemie ist die Chemie der Kohlenstoffverbindungen. Allerdings gibt es auch einige anorganische Verbindungen, die Kohlenstoff enthalten. Hierzu gehören anorganische Säuren, wie die Kohlensäure $H_2CO_3$, die Cyansäure $HOCN$, die Isocyansäure $HNCO$ und die Blausäure $HCN$. Natürlich sind auch deren Salze anorganisch, also die Carbonate, Cyanate, Isocyanate und Cyanide.

    Die Nichtmetalloxide Kohlenstoffmonoxid $CO$ und Kohlenstoffdioxid $CO_2$ sind ebenfalls anorganische Kohlenstoffverbindungen.

    Kohlenwasserstoffverbindungen und deren Derivate dagegen sind organische Verbindungen.

  • Formuliere die Synthese von Harnstoff.

    Tipps

    In der ersten Reaktionsgleichung entsteht der anorganische Stoff, der sich dann in Harnstoff umwandelt.

    Lösung

    Wöhler hat als erster Chemiker bewiesen, dass sich organische Stoffe auch aus anorganischen Stoffen im Labor herstellen lassen. Dabei hat er Harnstoff aus dem anorganischen Salz Ammoniumcyanat $NH_4OCN$ synthetisiert. Diese Zwischenstufe erhielt er aus Silbercyanat und Ammoiniumchlorid.

  • Bestimme die Stoffklasse folgender Verbindungen.

    Tipps

    An den funktionellen Gruppen erkennst du die Stoffklasse.

    Lösung

    Die gezeigten Verbindungen haben alle Ethan als Grundgerüst, denn sie bestehen aus zwei Kohlenstoffatomen. An der funktionellen Gruppe erkennst du nun, zu welcher Stoffklasse sie gehören. Ohne funktionelle Gruppe gehören sie zu den Alkanen.

    • $-SH$: Thiol
    • $-OH$: Alkohol
    • $-COOH$: Carbonsäure
    • $-NH_2$: Amin
    Die Namen der Verbindungen ergeben sich dann aus dem Wortstamm des Kohlenstoffgerüstes und der Endung für die funktionelle Gruppe, z.B. Ethan-ol.

  • Bestimme die Hauptelemente der organischen Chemie.

    Tipps

    Eine Aminosäure ist eine typisch organische Verbindung.

    Lösung

    Das Grundgerüst der organischen Verbindungen sind Kohlenwasserstoffe, also Gerüste bestehend aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Durch die funktionellen Gruppen werden auch andere Elemente in den Verbindungen gebunden. Man spricht dann auch von Heteroatomen. Dazu gehören vor allem der Sauerstoff, den du z.B. in Carbonsäuren, Alkoholen, Estern, Ethern und Aldehyden findest. Aber auch Stickstoff spielt eine große Rolle in Aminsosäuren, Aminen und Nucleinsäuren. Schwefel findest du in Thiolen und Thioethern.

  • Benenne folgende Verbindungen systematisch.

    Tipps
    • Die Vorsilbe wird bestimmt durch die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Verbindung.
    • Die Bindigkeit bestimmt den Wortstamm.
    • Die funktionelle Gruppe bestimmt die Endung.
    Lösung

    Einfache organische Verbindungen haben oft ihren systematischen Namen. Diese lassen sich leicht bestimmen, wenn man einige Grundregeln beherrscht:

    Die Vorsilbe gibt dir an, wie viele Kohlenstoffatome die Kette in der Verbindung besitzt:

    • Meth-: 1 C-Atom
    • Eth-: 2 C-Atome
    • Prop-: 3 C-Atome
    • But-: 4 C-Atome
    • Pent-: 5 C-Atome
    Der Wortstamm gibt dir an, welche Bindigkeit das Molekül besitzt:
    • an: Einfachbindung
    • en: Doppelbindung
    • in: Dreifachbindung
    Die Endung steht für die funktionelle Gruppe:
    • -ol: Alkohol
    • -al: Aldehyd
    • -on: Keton
    • -thiol: Thiol
    • -säure: Carbonsäure
    Nach diesem Baukastenprinzip lassen sich schnell die korrekten Namen der Verbindungen ermitteln.

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