Organische Verbindungen
Es gibt mehrere Millionen organische Verbindungen. Warum es so viele organische Verbindungen und Stoffe gibt und wie du sie erkennst, erfährst du in unserem Beitrag oder in unserem Video !
Inhaltsübersicht
Organische Verbindungen einfach erklärt
Organische Verbindungen bestehen zu einem Großteil aus den Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H), mit den typischen C-H-Bindungen. Allerdings findest du meist auch Elemente wie Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Schwefel (S), Phosphor (P) sowie Halogene (F, Cl, Br, I) (Heteroatome) in organischen Molekülen.
Dein menschlicher Körper baut auch größtenteils auf organischen Verbindungen, wie beispielsweise Zuckern, auf.
Aufgepasst: Es gibt auch anorganische Kohlenstoffverbindungen. Du erkennst sie daran, dass sie keine Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen (CH-Einheiten) beinhalten. Die Verbindungen des Kohlenstoffs mit den Chalkogenen (Elemente der Gruppe 16), wie Kohlenstoffdioxid
(CO2) und Kohlenstoffmonoxid (CO) sind anorganisch.
Eine organische Verbindung kennzeichnet sich durch mehrere verknüpfte Kohlenstoffatome, welche überwiegend Wasserstoffatome als Reste gebunden haben (C-H-Einheiten).
Stoffeigenschaften organischer Verbindungen
Die physikalischen Eigenschaften (z. B. Siedepunkt , Aggregatzustand ) und chemischen Eigenschaften (z. B. Löslichkeit, Reaktivität) organischer Stoffe hängen davon ab, welche Elemente im Molekül vorkommen und wie sie zueinander angeordnet sind.
Physikalische Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften von organischen Verbindungen hängen unter anderem mit der Molekülstruktur zusammen. Du kannst dir merken: Je länger das Molekül ist, desto größer sind die zwischen den Molekülen vorhandenen Wechselwirkungen.
Schauen wir uns dazu die einfachsten Kohlenwasserstoffe , die Alkane , an. Bei ihnen nimmt innerhalb der homologen Reihe die Anzahl der Kohlenstoffatome zu. Das hat zur Folge, dass der Siedepunkt der Alkane in der homologen Reihe ebenfalls steigt.
Die Alkane Methan (ein C-Atom) bis Butan (vier C-Atome) sind zum Beispiel bei Normalbedingungen Gase, wohingegen sie ab fünf Kohlenstoffatomen (Pentan) bereits flüssig werden.
Oft sind in organischen Verbindungen auch Elemente wie Sauerstoff (O) und Halogene, Fluor (F) und Chlor (Cl), vorhanden. Da solche Elemente elektronegativer als Kohlenstoff sind, verändern sie die Elektronenverteilung innerhalb des organischen Moleküls.
Stell es dir so vor, dass die beiden Bindungspartner an einem Tau ziehen, wobei das elektronegativere Element das Tau besser auf seine Seite bringt. Dem Kohlenstoff fehlt nun ein Stück Tau, welches für fehlende Elektronendichte steht. In Folge dessen entsteht hier eine positive Teilladung.
Einfache Beispiele für organische Verbindungen mit Heteroatomen sind Alkohole sowie Halogenalkane .
Chemische Eigenschaften
Chemische Eigenschaften werden in organischen Verbindungen oft durch funktionelle Gruppen bestimmt.
Die Hydroxygruppe
(-OH) ist beispielsweise die funktionelle Gruppe in Alkoholen. Sie erhöht die Polarität
der organischen Verbindung und somit auch die Löslichkeit
in polaren Lösungsmitteln.
Der Einfluss der funktionellen Gruppe in einer organischen Verbindung in der homologen Reihe nimmt jedoch ab. Deshalb kannst du den Unterschied der Eigenschaften vor allem bei kleinerer Kettenlänge besser erkennen. Während Methanol
(CH3OH) sich gut mit Wasser mischt, ist die Löslichkeit für Butanol (C4H9OH) deutlich schlechter.
Auch die Reaktivität organischer Verbindungen wird durch Heteroatome, wie Halogene oder Sauerstoff, verändert. Das kannst du am Beispiel von Bromethan erkennen. Durch die stärkere Elektronegativität erzeugt das Bromatom
am benachbarten Kohlenstoff eine positive Partialladung. Der Kohlenstoff besitzt an der Stelle dann einen elektronenliebenden (elektrophilen) Charakter.
Die Änderung der Ladungsverteilung durch das Heteroatom macht das Kohlenstoffatom und somit auch das gesamte Molekül reaktiver. Elektronenreiche organische Verbindungen können hier gut reagieren.
Vielfältigkeit organischer Verbindungen
Es gibt viele organische Verbindungen. Das liegt daran, dass das Element Kohlenstoff vor allem mit sich selbst stabile chemische Bindungen eingehen kann.
Grundlegend möchte jedes Atom in einem Molekül die Edelgaskonfiguration erreichen. Das bedeutet, dass es einen stabilen Zustand mit acht Valenzelektronen erreichen möchte. Demnach kann Kohlenstoff (4 Valenzelektronen) vier Elektronenpaarbindungen mit weiteren Partnern eingehen.
Da Kohlenstoff vier Elektronenpaarbindungen eingehen kann, gibt es viele verschiedene Bindungsmöglichkeiten mit anderen Elementen. Zudem kann Kohlenstoff auch Doppel- und Dreifachbindungen bilden. Dadurch entstehen viele und unterschiedliche Möglichkeiten, wie sich die Moleküle in organischen Molekülen anordnen können.
Übersicht einiger funktioneller Gruppen in organischen Verbindungen
Organische Verbindungen sind häufig durch bestimmte funktionelle Gruppen gekennzeichnet. Nachfolgend findest du eine Übersicht von häufigen funktionellen Gruppen organischer Stoffe.
| Verbindungsklasse | Funktionelle Gruppe | Beispiel |
| Halogenkohlenwasserstoffe | –X (F, Cl, Br, I) | Bromethan (C2H5Br) |
| Alkohole | –OH | Ethanol (C2H5OH) |
| Aldehyde | –CHO | Ethanal (C2H4O) |
| Ketone | –C=O | Propan-2-on (C3H6O) |
| Carbonsäuren | –COOH | Ethansäure (C2H4O2) |
| Amine | –NH2 | Ethanamin (C2H5NH2) |
| Phenole | –OH | Hydroxybenzol (Phenol; C6H5OH) |
| Ester | –C(O)OR | Methylmethanoat (C2H4O2) |
Allgemein betrachtet sind Phenole auch Alkohole, jedoch ist das Kohlenstoffgerüst bei Phenolen aromatisch . Zusätzlich gibt es weitere funktionelle Gruppen, wie beispielsweise die –C(O)OR-Einheit des Carbonsäureesters.
Ester und andere organische Verbindungen werden häufig aus einfacheren funktionellen Gruppen dargestellt. Wenn du wissen möchtest, wie die Reaktion zur Bildung eines Esters abläuft, dann schaue dir unser Video zum Thema Veresterung an.
