Organische Chemie
Funktionelle Gruppen
 – Video

In der organischen Chemie begegnen dir häufig funktionelle Gruppen. Was funktionelle Gruppen sind und welche wichtigen es gibt, erklären wir dir hier oder im Video .

Was sind funktionelle Gruppen?

Funktionelle Gruppen sind Atomgruppen in organischen Molekülen, die deren Eigenschaften und Reaktionsverhalten entscheidend beeinflussen. Du erkennst funktionelle Gruppen häufig daran, dass sie Heteroatome wie Sauerstoff (O) oder Stickstoff (N) beinhalten.

Organische Verbindungen, die die gleiche funktionelle Gruppe im Molekül haben, werden wegen ihrer ähnlichen Eigenschaften oft zu Stoffklassen zusammengefasst. Außerdem ist es möglich, dass es in einem Molekül mehrere funktionelle Gruppen gibt.

Funktionelle Gruppen Definition

Eine funktionelle Gruppe ist eine Atomgruppe eines organischen Moleküls, die sowohl Eigenschaften als auch Reaktivität des Moleküls entscheidend beeinflusst.

Beispiele für Eigenschaften, die durch funktionelle Gruppen verändert werden können, sind der Siedepunkt oder die Löslichkeit.

Funktionelle Gruppen Einteilung

Anhand der beispielhaften Stoffgruppen kannst du dir eine wichtige Einteilung für die funktionellen Gruppen merken. Je nach der Art der beteiligten Atome kannst du in Gruppen mit Heteroatomen und Gruppen ohne Heteroatome unterteilen.

Heteroatome sind Elemente wie Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Schwefel (S), Phosphor (P) und/oder Halogene. Die Hydroxygruppe (-OH) der Alkohole gehört also zu den Gruppen mit Heteroatomen.

Die Gruppen ohne Heteroatome bestehen meistens aus Doppelbindungen (C=C) wie bei den Alkenen, Dreifachbindungen (C≡C) wie bei den Alkinen oder den Aromaten .

Jedoch werden funktionelle Gruppen ohne Heteroatome oft nicht als „vollwertig“ angesehen und nur als Strukturbausteine betrachtet. Trotzdem weisen die Gruppen ohne Heteroatome ein besonderes Reaktionsverhalten auf, weshalb du sie auch zu den funktionellen Gruppen zählst.

Funktionelle Gruppen Übersicht

In folgender Tabelle stellen wir dir die wichtigsten Vertreter der funktionellen Gruppen inklusive ihrer zugehörigen Stoffgruppen vor:

Stoffgruppe Funktionelle Gruppe Halbstrukturformel
Aldehyd Aldehydgruppe R-COH
Alkohol Hydroxygruppe R-OH
Amin Aminogruppe R-NH2
Carbonsäure Carboxygruppe R-COOH
Carbonsäureester Estergruppe R1-COO-R2
Ether Ethergruppe R1-O-R2
Halogenkohlenwasserstoff Halogenid -F
-Br
-Cl
-I
Keton Ketogruppe R1-CO-R2
Nitril Nitril-/Cyanogruppe -C≡N
Peroxycarbonsäure Peroxycarboxylgruppe R-COOOH
Phenol Hydroxygruppe R-OH
Thiol Thiol-/Mercatogruppe R-SH

Funktionelle Gruppen in der Chemie

Nachfolgend gehen wir genauer auf vier Beispiele für organische Stoffgruppen und ihren funktionellen Gruppen ein. Dabei siehst du unter anderem ein Beispiel für die Stoffe und wie die funktionelle Gruppe deren Eigenschaften beeinflusst.

Funktionelle Gruppe Alkohol

Die funktionellen Gruppen der Alkohole ist die sogenannte Hydroxygruppe oder auch Hydroxylgruppe (-OH). Der Name eines Alkohols baut sich aus dem Grundgerüst der vergleichbaren Alkane und der Endung -ol zusammen.
Ein Butangerüst mit einer Hydroxygruppe nennst du also Butanol.

Butanol
direkt ins Video springen
Butanol

Die OH-Gruppe verleiht dem Molekül polare Eigenschaften. Dadurch können sich zum Beispiel zwischen Methanolmolekülen Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden. Sie sind unter anderem für den flüssigen Aggregatzustand der Alkohole verantwortlich. Außerdem tragen die Wasserstoffbrücken dazu bei, den Siede- und Schmelzpunkt zu steigern und für eine Hydrophilie (Wasserlöslichkeit) zu sorgen.

Wir haben auch ein eigenes Video zur Hydroxygruppe für dich erstellt – schaue gerne vorbei!

Zum Video: Hydroxygruppe
Zum Video: Hydroxygruppe

Funktionelle Gruppe Aldehyde

Die Aldehyde oder auch Alkanale kannst du an einer Carbonylgruppe (C=O) erkennen, die sich mit mindestens einem Wasserstoffatom zu der Aldehydgruppe zusammensetzt (H-C=O). Der Name bildet sich aus dem Grundgerüst und der Endung -al. Für ein Grundgerüst mit Methan und der Carbonylgruppe lautet der Name also Methanal. Ein anderer Name ist Formaldehyd. %Kasten oben rechts (C=O-H) ist falsch und sollte raus

Methanal
direkt ins Video springen
Methanal

Die CO-Gruppe ist, wie auch die Hydroxygruppe, polar. Da die Polarität jedoch etwas geringer als die der Alkohole ist, liegen die Schmelz- und Siedepunkte etwas unter denen der entsprechenden Alkohole. Aldehyde lösen sich jedoch ebenfalls gut in Wasser.

Zum Video: Carbonylgruppe
Zum Video: Carbonylgruppe

Funktionelle Gruppe Carbonsäure

Du kannst eine Carbonsäure an der Carboxylgruppe (-COOH) oder auch Säuregruppe erkennen. Den Namen der Säure erhältst du aus der Benennung des Grundgerüstes und der Endung -säure. Hier siehst du die Methansäure, auch Ameisensäure genannt:

Methansäure, funktionelle Gruppe
direkt ins Video springen
Methansäure

Die Carboxylgruppe erlaubt die Freisetzung eines H+-Ions. Somit erhöht die COOH-Gruppe die Acidität der gesamten Verbindung. Außerdem sorgt die Polarität der Carboxylgruppe für eine Erhöhung des Siede- und Schmelzpunktes und die Wasserlöslichkeit.

Für mehr Informationen zu Eigenschaften und Aufbau der Carboxylgruppe, schaue gerne in unser Video dazu rein!

Zum Video: Carboxylgruppe
Zum Video: Carboxylgruppe

Funktionelle Gruppe Ester

Du kannst einen Ester durch die sogenannte Veresterung herstellen. Dafür benötigst du einen Alkohol und eine Säure. Die wohl wichtigste Art ist der Carbonsäureester mit der funktionellen Estergruppe -COOR. Er bildet sich durch die Reaktion von einer Carbonsäure mit einem Alkohol. Hier siehts du einen Essigsäureethylester: %die Strukturformel sieht etwas ungewöhnlich aus, eine bessere Darstellung findest du hier links im angehängten Bild</span></strong><img class="alignnone size-medium wp-image-120402" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/03/WordPress_Bilder_Verseifung_1-1-300x169.png" alt="" width="300" height="169" />

Essigsäureethylester, Funktionelle gruppe
direkt ins Video springen
Essigsäureethylester

Die Estergruppe der Carbonsäure ist aufgrund der Elektronegativitätsdifferenz von Kohlenstoff und Sauerstoff polar . Somit sorgt sie ebenfalls für einen erhöhten Siede- und Schmelzpunkt. Außerdem sind Ester in den meisten Fällen sehr gut wasserlöslich.

Du möchtest mehr über die Herstellung von Estern und ihren Anwendungsgebieten erfahren? Dann ist unser Video genau das Richtige für dich!

Zum Video: Ester
Zum Video: Ester

Beliebte Inhalte aus dem Bereich Organische Chemie

Hallo, leider nutzt du einen AdBlocker.

Auf Studyflix bieten wir dir kostenlos hochwertige Bildung an. Dies können wir nur durch die Unterstützung unserer Werbepartner tun.

Schalte bitte deinen Adblocker für Studyflix aus oder füge uns zu deinen Ausnahmen hinzu. Das tut dir nicht weh und hilft uns weiter.

Danke!
Dein Studyflix-Team

Wenn du nicht weißt, wie du deinen Adblocker deaktivierst oder Studyflix zu den Ausnahmen hinzufügst, findest du hier eine kurze Anleitung. Bitte lade anschließend die Seite neu.