Organische Chemie
Welche Themen zur organischen Chemie gehören, und was dich im Chemieunterricht erwarten wird, erfährst du hier und im Video !
Inhaltsübersicht
Was ist die organische Chemie?
Die organische Chemie ist ein großer Themenbereich der Chemie. Er befasst sich mit der Struktur, Eigenschaften und Reaktionen von Molekülen, die hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen.
Organische Verbindungen sind beispielsweise Proteine, Fette, Kohlenhydrate und Carbonsäuren, aber auch Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Kunststoffe.
In der organischen Chemie werden verschiedene Techniken verwendet, um die Struktur und Funktion dieser Moleküle zu untersuchen. Diese Techniken reichen von der Analyse der Atome und Moleküle mithilfe spezieller Instrumente, über Experimente, die die Reaktionen zwischen Molekülen untersuchen, bis hin zur Herstellung neuer Moleküle.
Organische Chemie kann als die Wissenschaft der Kohlenwasserstoffe und ihrer Derivate bezeichnet werden. Sie konzentriert sich also auf die Chemie von Kohlenstoffverbindungen. Diese Verbindungen sind aus Kohlenstoff– und Wasserstoffatomen aufgebaut.
Kohlenwasserstoffe
Kohlenwasserstoffe zählen zu den organischen Verbindungen, und bestehen nur aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H). Die Moleküle sind in geraden Ketten oder Ringen angeordnet, deren Mitte die Kohlenstoffatome bilden. Diese sind von Wasserstoffatomen umgeben. Die Länge der Kette ist also abhängig von der Anzahl der Kohlenstoffatome.
Kohlenwasserstoffe sind die Grundlage der organischen Chemie und können in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Die Kategorien unterscheiden sich darin, wie viele Bindungen zwischen den einzelnen Kohlenstoffatomen bestehen:
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Alkane: Kohlenstoffketten, die von einer Einfachbindung verbunden werden. Die allgemeine Summenformel ist CnH2n+2. Das n steht hierbei für die Anzahl der Atome. Ein Alkan mit zwei Kohlenstoffatom hat also sechs Wasserstoffatome (C2H6).
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Alkene: Kohlenstoffketten die von einer Doppelbindung verbunden werden. Die allgemeine Summenformel ist CnH2n. Ein Alken mit zwei Kohlenstoffatomen hat also vier Wasserstoffatome(C2H4). Da bei Alkenen eine Doppelbindung vorhanden sein muss, besteht das kleinste Alken aus zwei Kohlenstoffatomen.
- Alkine: Kohlenstoffketten die von einer Dreifachbindung verbunden werden. Die allgemeine Summenformel ist CnH2n-2. Ein Alkin mit zwei Kohlenstoffatomen hat also zwei Wasserstoffatome (C2H2). Da bei Alkinen eine Dreifachbindung vorhanden sein muss, besteht das kleinste Alkin aus zwei Kohlenstoffatomen.
Gut zu wissen: Kohlenwasserstoffe sind oft gerade und unverzweigte Ketten, wie ein Seil. Deshalb werden sie auch als linear bezeichnet.
Es gibt allerdings auch verzweigte Moleküle, die die gleiche Summenformel wie eine dieser Kohlenstoffketten haben. Sie bestehen also aus denselben Atomen, haben aber eine andere Form. Solche Moleküle sind zwar immer noch Kohlenwasserstoffe, werden aber Isomere genannt. Isomere sind ab einer Kette mit vier C-Atomen möglich.
Kohlenwasserstoffe — Nomenklatur
Um die Moleküle der Kohlenwasserstoffe zu benennen, wurden einige Regeln festgelegt. Kohlenwasserstoffe werden in eine sogenannte homologe Reihe unterteilt. Dabei hat ein Molekül je nachdem, wie viele C-Atome es hat, auch einen anderen Namen. Je nachdem, wie viele Bindungen das Molekül hat, unterscheidet sich die Endung des Namens.
Lineare Kohlenwasserstoffe mit der gleichen Struktur und unterschiedlichen Bindungen unterscheiden sich also nur in der Endung:
| Kohlenwasserstoff | Name |
| C2H6 (Alkan) | Ethan |
| C2H4 (Alken) | Ethen |
| C2H2 (Alkin) | Ethin |
Alternativ kannst du die Moleküle auch nach der IUPAC-Nomenklatur benennen.
Stoffgruppen der organischen Chemie
Neben den Kohlenwasserstoffen gibt es auch noch organische Verbindungen mit funktionellen Gruppen . Du kannst dir das so vorstellen, dass an Kohlenwasserstoffen einfach eine gewisse Gruppe von Atomen anhängt. Da bei diesen Verbindungen die funktionelle Gruppen immer vorhanden ist, ist sie auch das Merkmal, dass die Moleküle voneinander unterscheidet.
Da es verschiedene funktionelle Gruppen gibt, unterscheidest du zwischen den folgenden organischen Verbindungen. Das R steht hierbei für einen organischen Rest, am dem die funktionelle Gruppe hängt. Das kann zum Beispiel CH3 sein:
| organische Verbindung | funktionelle Gruppe | Name der funktionellen Gruppe |
| Alkohole | R-OH | Hydroxygruppe |
| Aldehyde | R-CHO | Aldehydgruppe |
| Ketone | R-C=O | Ketogruppe |
| Carbonsäuren | R-COOH | Carboxygruppe |
| Ester | R1-C(O)O-R2 | Estergruppe |
| Ether | R1-O-R2 | Ethergruppe |
| Amine | R-NH2 | Aminogruppe |
| Halogenwasserstoffe | R-X (X= F, Cl, Br, I) | Halogen (Fluor, Chlor, etc.) |
Kohlenhydrate
Kohlenhydrate ist eine andere Bezeichnung für Zucker. Sie bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff und sind eine wichtige Energiequelle für den menschlichen Körper. Aufgrund von ihrer Struktur unterteilst du Kohlenhydrate in Monosaccharide, Disaccharide oder Polysaccharide.
1. Monosaccharide
Monosaccharide werden auch als Einfachzucker bezeichnet, und bestehen nur aus einem einzelnen Molekül. Sie sind der Grundbaustein für Di- und Polysaccharide. Der bekannteste Einfachzucker ist Glucose (Traubenzucker).
2. Disaccharide
Disaccharide sind Zweifachzucker Sie bestehen aus zwei Einfachzucker-Molekülen und können in verschiedene Typen unterteilt werden. Der häufigste Typ ist die Saccharose, auch als Haushaltszucker bekannt. Andere Beispiele sind Lactose, Maltose und Cellobiose. Disaccharide werden in den meisten Organismen als Energiequelle verwendet.
3. Polysaccharide
Polysaccharide sind komplexe Kohlenhydrate in Form von langen Ketten, die aus mehreren einfachen Zuckerarten zusammengesetzt sind. Deshalb kannst du sie auch Mehrfachzucker nennen. Sie können aus einem einzigen Monosaccharid oder mehreren verschiedenen Zuckerarten bestehen.
Aminosäuren und Fette
Aminosäuren sind die Bausteine von Proteinen und sind eine Art von organischer Verbindungen, die aus einer Kohlenstoffkette mit einer Amino– und Säuregruppe bestehen. Sie sind die Grundlage für den Aufbau von Proteinen die für den Körper unerlässlich sind. Aminosäuren besitzen sowohl eine Carboxygruppe (-COOH) als auch eine Aminogruppe (-NH2).
Fette sind eine Art von organischen Verbindungen, die aus einer Kombination von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Sie setzen sich aus Fettsäuren und Glycerin zusammen. Sie sind eine wichtige Energiequelle. Ebenso wichtig sind sie für den Aufbau und die Funktion von Zellmembranen, Hormonen und anderen Proteinstrukturen.
Kunststoffe
Kunststoffe sind sogenannte Polymere. Das sind langkettige Moleküle, die aus einzelnen Bausteinen bestehen. Die Bausteine können auch Kohlenwasserstoffmoleküle sein: Der Kunststoff Polyethylen besteht zum Beispiel aus tausenden Ethen-Molekülen. Kunststoffe können aber auch Elemente wie Stickstoff, Sauerstoff oder Halogene enthalten.
Polymere können auf natürliche oder synthetische Weise hergestellt werden und finden in verschiedenen Situationen Verwendung. Sie sind wichtig für die Industrie, da sie unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel Flexibilität, Haltbarkeit und chemische Resistenz.
Sonstige Themenfelder
Die organische Chemie hat aber auch noch viele andere Themenfelder, die dir begegnen werden. So wirst du zum Beispiel den Aufbau von Molekülen und ihr Bindungsverhalten mit Hilfe des Orbitalmodells genauer unter die Lupe nehmen.
Ein weiteres Thema sind die Aromaten . Das sind Kohlenwasserstoffe, die ringförmig angeordnet sind. Teilweise haben sie noch charakteristische funktionelle Gruppen. Dadurch sind Aromaten essenziell bei Farbstoffen.
Vor allem bei Aromaten spielt auch die sogenannte Mesomerie eine große Rolle. Denn in Aromaten gibt es viele Doppelbindungen, die zwischen den einzelnen Atomen hin und her wechseln. Deshalb kannst du ein Molekül nicht nur in einer Strukturformel, sondern in sogenannten mesomeren Grenzstrukturen darstellen.
Außerdem befasst sich die Mesomerie mit den Auswirkungen, die verschiedene funktionelle Gruppen auf das Aromat haben. Hier sprichst du von mesomeren Effekten .
Organische Chemie — häufigste Fragen
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Was ist die organische Chemie?
Die Organische Chemie ist die Wissenschaft der Kohlenwasserstoffe und ihrer Derivate. Das sind Verbindungen aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen. Dazu zählen unter anderem Kohlenwasserstoffe, Kunststoffe, Kohlenhydrate und Proteine.
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Was zählt zu den Stoffgruppen der organischen Chemie?
Zu den Stoffgruppen der organischen Chemie zählen die Kohlenwasserstoffe und ihre Derivate. Das sind Kohlenwasserstoffe mit funktionellen Gruppen wie zum Beispiel die Hydroxy- oder die Aminogruppe. So zählen organische Verbindungen wie Alkohole, Amine und Carbonsäuren zu den Stoffgruppen der organischen Chemie.
Alkane
Jetzt weißt du, was dich alles in der organischen Chemie erwarten wird. Das erste Thema sind meistens die Alkane . Schau dir dazu jetzt unser Video an, um den vollen Überblick zu bekommen. Bis gleich!
