Fette (Chemie)
Zu den Fetten und fetten Ölen gehören zum Beispiel Butter oder Sonnenblumenöl. Wie sie aufgebaut sind, wie sie hergestellt werden und welche Eigenschaften sie besitzen, erfährst du in unserem Beitrag und im Video dazu .
Inhaltsübersicht
Was sind Fette?
Fette und fette Öle sind Stoffgemische aus verschiedenen Fettmolekülen (Triglyceriden bzw. Triacylglycerolen). Die Fettmoleküle sind dabei sogenannte Ester . Sie setzen sich nämlich aus zwei Bestandteilen, dem Glycerin und den drei Fettsäuren, zusammen. Sie sind über Esterbindungen miteinander verbunden sind.
Merke: Je nachdem, ob das Stoffgemisch aus Fettmolekülen bei Raumtemperatur fest oder flüssig ist, wird es entweder den Fetten oder den fetten Ölen zugeordnet.
In der Chemie bezeichnet der Begriff „Fett“ ein Stoffgemisch aus verschiedenen Triglyceriden. Wird das Wort hingegen im Umgangssprachlichen verwendet, ist meist vom menschlichen oder tierischen Fettgewebe die Rede.
Entstehung von Fetten und fetten Ölen
Triglyceride, also Fette und fette Öle, entstehen durch die Reaktion des dreiwertigen Alkohols Glycerin (= Glycerol bzw. Propan-1,2,3-triol) mit drei Fettsäuren. Das geschieht über sogenannte Esterbindungen (Bildung der Estergruppen).
Damit sich das Glycerin und die drei Fettsäuren verbinden können, spalten sie Wasser ab. Die Hydroxygruppen (OH-Gruppen) des Alkohols und die Wasserstoffionen (H+-Ionen) der drei Carbonsäuren verbinden sich hierfür zu Wasser (H2O). Zusammengefasst kannst du also sagen: Bei der Veresterung lagern sich die Fettsäuren unter Abspaltung von Wasser an den Alkohol an.
Möchtest du nicht nur das Ergebnis einer Veresterung, sondern auch den Mechanismus ganz genau nachvollziehen? Dann schau dir unser Video zur Veresterung an!
Aufbau von Fetten und fetten Ölen
Grundsätzlich bestehen Fette und fette Öle bzw. Fettmoleküle aus dem Alkohol Glycerin, an den drei Fettsäuren über Esterbindungen gebunden sind. Je nachdem, welche Fettsäuren sich dabei an dem Alkohol befinden, kannst du die Fettmoleküle (Triglyceride) in zwei Arten unterteilen:
- einfache Triglyceride: Die an das Glycerin gebundenen Fettsäuren sind alle gleich.
- gemischte Triglyceride: Es sind drei unterschiedliche Fettsäuren an das Glycerin gebunden.
Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren
Bei Fettsäuren handelt es sich um lange, unverzweigte Kohlenwasserstoffketten , bei denen sich an einem der beiden Enden eine Carboxylgruppe befindet. Du sprichst deshalb auch von Carbonsäuren. Sie sind Bestandteil von Fettmolekülen.
Je nach Aufbau kannst du bei den Fettsäuren zwei Arten unterscheiden:
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gesättigte Fettsäuren: Sie besitzen keine Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen. Die C-Atome sind also nur über Einfachbindungen miteinander verbunden.
Beispiele: Buttersäure , Palmitinsäure
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ungesättigte Fettsäuren: Sie besitzen mindestens eine Doppelbindung in der Kohlenwasserstoffkette. Das führt dazu, dass sie Knicke in ihrem Aufbau haben.
Beispiele: Ölsäure, Linolsäure
In der folgenden Tabelle findest du einen Überblick über die wichtigsten Fettsäuren:
Zusammensetzung von Fett
In einem Fett kommen normalerweise verschiedene Triglyceride vor, es handelt sich also um ein Stoffgemisch aus verschiedenen Fettmolekülen.
Beispiel: Sonnenblumenöl besteht aus verschiedenen gemischten Triglyceriden. Ein Bestandteil des Öls ist das Fettmolekül mit den Fettsäuren Palmitinsäure, Linolensäure und Ölsäure. Ein weiteres Fettmolekül, das im Sonnenblumenöl vorkommt, setzt sich hingegen etwas anders, und zwar aus einem Palmitinsäure-Molekül und zwei Linolsäure-Molekülen, zusammen.
Schmelzbereich
Fette und fette Öle sind Stoffgemische, sie bestehen also in der Regel aus vielen unterschiedlichen Triglyceriden. Weil jedes davon eine eigene Schmelztemperatur hat, kannst du für Fette und Öle nur einen Schmelzbereich festlegen.
Die Schmelztemperatur der einzelnen Triglyceride ist dabei von den zwischenmolekularen Wechselwirkungen, den sogenannten Van-der-Waals-Kräften , abhängig, denn sie sorgen für den Zusammenhalt der Fettmoleküle. Wie stark oder schwach diese Kräfte sind, hängt von zwei Faktoren ab:
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Länge der Fettsäure: Je länger die Kohlenwasserstoffkette der Fettsäure im Fettmolekül ist, desto höher sind die Van-der-Waals-Kräfte. Bei langen Kohlenstoffketten muss dann mehr Energie, also Wärme, zum Schmelzen aufgebracht werden als bei kurzen Ketten.
- Anzahl der Doppelbindungen: Je mehr Doppelbindungen sich in einer Fettsäure befinden, desto niedriger sind die Van-der-Waals-Kräfte und desto weniger Energie ist notwendig, um ein Fett zu schmelzen. Das liegt daran, dass durch Doppelbindungen Knicke innerhalb des Moleküls entstehen und die Anordnung mehrerer Fettsäuren aneinander somit weniger kompakt wird.
Feste Fette, wie z. B. bei Butter, haben also überwiegend lange, gesättigte Fettsäuren und daher einen hohen Schmelzbereich. Fette Öle, wie z. B. Sonnenblumenöl, haben hingegen hauptsächlich kürzere, ungesättigte Fettsäuren und schmelzen bereits bei niedrigen Temperaturen. Bei Butter liegt der Schmelzbereich beispielsweise bei 20-25 Grad Celsius, Sonnenblumenöl schmilzt bereits bei Temperaturen zwischen -18 und -16 Grad Celsius.
Löslichkeit
Fette sind in Wasser unlöslich. Versuchst du beispielsweise ein Öl in Wasser zu lösen, wird dir auffallen, dass das Öl auf dem Wasser schwimmt. Das liegt daran, dass sich nur „Gleiches in Gleichem“ löst, also Stoffe sich nur dann in anderen Stoffen lösen, wenn diese einen ähnlichen Aufbau und eine ähnliche Polarität haben. Fett- und Wassermoleküle unterscheiden sich jedoch stark, denn:
- Fettmoleküle sind große, unpolare Moleküle. Sie bestehen nämlich zum Großteil aus langen Kohlenwasserstoffketten mit verteilten Ladungen.
- Wassermoleküle sind kleine, polare Moleküle. Sie bestehen nämlich nur aus Sauerstoff und Wasserstoff und haben einen Ladungsschwerpunkt im Molekül.
Einteilung von Fetten
Fette kannst du je nach Aggregatzustand in 3 Kategorien einteilen:
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feste Fette: Sie bestehen fast ausschließlich aus gesättigten Fettsäuren.
Beispiel: Kokosfett
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halbfeste Fette: Sie stellen eine Mischung aus gesättigten und ungesättigten Fettsäuren dar.
Beispiel: Butter, Margarine
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flüssige Fette/fette Öle: Sie bestehen zum Großteil aus ungesättigten Fettsäuren und stammen meist aus pflanzlichen Quellen. Eine Ausnahme hier stellt das Fett von Fischen dar.
Beispiel: Olivenöl, Rapsöl
Bedeutung von Fetten
Damit dein Körper Fett aufbauen kann, musst du bestimmte Stoffe über die Nahrung aufnehmen. Das ist sehr wichtig, denn Fette haben für Menschen und Tiere verschiedene, überlebenswichtige Funktionen:
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Speicherung von Energie: Um nicht verbrauchte Energie zu speichern, legt dein Körper eine Fettschicht an. In ihr ist dann ein Vorrat an Energie eingelagert, der bei Nahrungsknappheit zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden kann. Durch den Abbau von Fett wird die Energie dann wieder frei, sodass du sie für die Bewegung oder Denkvorgänge nutzen kannst.
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Stoffwechsel von Vitaminen: Einige Vitamine (A, D und E) kann dein Körper nur in Verbindung mit Fett nutzen. Das Vitamin D aus Speisepilzen kannst du also nur dann richtig aufnehmen, wenn sie beispielsweise in Öl angebraten sind.
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Zellerneuerung: Damit die Membran deiner Zellen sich erneuern kann, musst du über die Nahrung Fettsäuren aufnehmen. Denn die benötigt dein Körper für den Vorgang.
- Schutz vor Kälte: Viele Lebewesen haben eine Schicht auf Fettgewebe unter der Haut, um sich vor kalten Temperaturen zu schützen. Das ist beispielsweise bei Robben der Fall.
Aber: Nicht jedes Fett ist gutes Fett. Du solltest also darauf achten, dass du nicht ausschließlich gesättigte Fettsäuren zu dir nimmst, denn das kann unter anderem dein Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen. Ungesättigte Fettsäuren sind normalerweise gesünder, sie sind meist in pflanzlichen Lebensmitteln, wie Nüssen oder Avocados, enthalten.
Neben den Funktionen für den Körper können Fette aufgrund ihres hohen Energiegehaltes auch als Treibstoff eingesetzt werden. Fette Öle, wie Rapsöl, sind selbst zwar zu dickflüssig für Motoren, können aber zu Biodiesel umgewandelt werden.
Lipide
Oft werden Fette auch als Lipide bezeichnet. Das ist allerdings nicht ganz richtig. Wenn du wissen möchtest, was genau der Unterschied zwischen Lipiden und Fetten ist, dann sieh dir unser Video zu den Lipiden an!
