W Hölzel - Biologie und Chemie für die Schule
Lernseite für die Oberstufe BW
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  • Chemie
    • Themen
    • 08. Klasse
      • 1 Stoffe und ihre Eigenschaften
        • 01 Eigenschaften, Dichte und Dichtebestimmung
        • 02 Atommodell nach Dalton - Kugelteilchenmodell
        • 03 Aggregatzustände und Kugelteilchenmodell
        • 04 Brownsche Molekularbewegung, Diffusion und Lösungen
        • 05 Stoffklassen, Reinstoffe, Gemische
      • 2. Die chemische Reaktion
        • 01 Eisen reagiert mit Schwefel
        • 02 Chemische Reaktion und Energie
        • 03 Weitere Metalle + Schwefel
        • 04 Rückgewinnung von Metallen
        • 05 Aktivierungsenergie
      • 3. Elemente und Verbindungen
        • 01 Element, Verbindung, Synthese und Analyse
      • 4. Quantitative Beziehungen
        • 01 Quantitative Gesetze
        • 02 Atommasse
        • 03 Avogadro-Konstante, Stoffmenge und Teilchenanzahl
        • 04 Molare Masse
        • 05 Verhältnisformel
        • 06 Moleküle
        • 07 Bedeutung von chemischen Formeln
        • 08 Übungsaufgaben
      • 5. Der Atombau und weitere Kap.
        • 01 Einleitung
        • 02 Elementarteilchen - Protonen, Neutronen, Elektronen
        • 03 Atomkern und Atomhülle und Nils Bohr
        • 04 Kugelwolkenmodell (KWM) und Pauli-Prinzip
        • 05 Periodensystem der Elemente (PSE)
        • 06 Edelgasregel - Oktettregel
        • 07 Atombindung
        • 08 Ionenbindung
    • 09. Klasse
      • 1. Vom Atombau bis ZMKs
        • 1. Elementarteilchen – Proton, Neutron, Elektron
        • 2 Atommodelle - Wiederholung Demokrit und Dalton
        • 2.3 Rutherford: Kern-Hülle-Modell
        • 2.4 Bohr – Schalenmodell der Elektronenhülle
        • 2.5 Das Kugelwolkenmodell, KWM
        • 2.6 Das Periodensystem der Elemente (PSE) und die Atommodelle
        • 2.7 Lewis – Formeln für Moleküle
        • 3 Edelgasregel (Oktettregel)
        • 4 Atombindung = Elektronenpaarbindung
        • 4.1 Die HNO-Regel (HNO7-Regel)
        • 4.1.1 Die Elektronenpaar-Bindung und die HNO-Regel
        • 4.2 Summenformel
        • 4.3 Reaktionsgleichungen in Lewis-Schreibweise und Summenformeln
        • 4.4 Der räumliche Bau von Molekülen
        • 4.2 Atomradien
        • 4.3 Elektronegativität
        • 4.4 Polare und unpolare Atombindung
        • 4.5 Elektrische Dipole
        • 5 Ionenbindung
        • 5.0.1 Elektroneutralität 
      • 2. Redoxreaktionen
        • 1. Magnesium und Sauerstoff
        • 1.2 Natrium + Chlor
        • 1.3 Neue Definitionen
        • 1.4 Aluminium reagiert mit Brom
        • 1.5 Ionenladungen und Formeln von Ionenverbindungen
        • 2 Bildung von Ionenverbindungen mit Nebengruppenelementen
        • 3 Redoxreaktionen mit Molekülen - Oxidationszahlen
      • 3. Säure-Base-Reaktionen
        • Säure-Base-Reaktionen (Protolyse-Reaktionen)
        • 2 Reaktion von Chlorwasserstoff-Gas mit Ammoniak-Gas
        • 3 Reaktion von festem Ammoniumchlorid und festem Natriumhydroxid
        • 4 Allgemeine Säure-Base-Definition nach Brønsted (1923)
        • 5 Stärke von Säuren und Basen
        • 6 Chlorwasserstoff-Gas und Wasser
        • 7 Konzentration
        • 8 Neutralisation
        • 9 Bildung von Calciumhydroxid
    • 10. Klasse
      • 1. Alkane
        • 1.1 Methan
        • 1.4 Butan
        • 1.5 Homologe Reihe der Alkane
        • 1.6 Genfer Nomenklatur der Alkane
        • 1.6 Übungen zur Nomenklatur
        • 1.7 Eigenschaften der Alkane
        • 1.8 Angriffsfreudige Teilchen
        • 1.9 Radikalische Subsitution - Bildung von Halogenalkane
      • 2. Alkene
        • 2.1 Ethen
        • 2.1.5 Nachweis von Alkenen (Mehrfachbindungen)
        • 2.1.6 Isomerien von Alkenen
        • 2.2 Nomenklatur der Alkene
        • 2.3 Katalytische Hydrierung
        • 2.4 Vergleich: Ethen – Ethan
      • 3. Alkine
        • 3.1 Ethin (Acetylen)
        • 3.1.3 Herstellung
        • 3.2 Reaktionstyp bei Alkinen
      • 5 Alkohole - Alkanole
        • 5.1 Ethanol
        • 5.1.3 Formelermittlung von Ethanol
        • 5.1.3 Formelermittlung von Ethanol - Teil II
        • 5.1.4 Versuch Ethanol reagiert mit Alkalimetall
        • 5.1.5 Induktiver Effekt
        • 5.2 Homologe Reihe der Alkohole, Alkanole
        • 5.2.4 Primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole
        • 5.2.6 Mehrwertige Alkohole
        • 5.3 Chemische Reaktionen von Alkohol
      • 6 Carbonylverbindungen
        • 6.1.1 Herstellung von Alkanale
        • 6.1.2 Funktionelle Gruppe der Alkanale (Aldehyde)
        • 6.1.4 Aldehydnachweise
        • 6.2 Alkanone (Ketone)
        • 6.3 Unterscheidung: Aldehyde – Ketone
      • 7 Carbonsäuren
        • 7.1 Essigsäure – Ethansäure
        • 7.2 Funktionelle Gruppe der Monocarbonsäuren
        • 7.3 Vergleich der Siedepunkte - ZMK
        • 7.4.1 Säure-Base-Reaktionen
        • 7.4.2 Redox-Reaktion von Essigsäure mit Magnesium
    • 1. und 2. Jahrgangsstufe
      • Elektrochemie II - Anwendungen
        • 4 Anwendungen - 4.1 Volta-Element
        • 4.2 Bleiakkumulator
        • 4.3 Brennstoffzelle
        • 4.4 Weitere Batterien
        • 4.4.2 Alkali – Mangan-Batterie
        • 4.5 Akkumulatoren
        • 4.6 Herstellung von Stoffen mit Hilfe von erzwungene Redoxreaktionen
        • 4.6.2 Die elektrolytische Raffination von Kupfer
        • 4.7 Korrosion
        •  4.7.3 Beispiele für Elektrochemische Korrosionen
        • 4.7.4 Einfluss von Kohlenstoffdioxid auf die Korrosion
        • 4.7.5 Sauerstoff-Korrosion – Rosten von Eisen
        • 4.7.6 Korrosionsschutz
      • Energetik - Thermodynamik
        • 1 Systeme
        • 2 Energieerhaltungssatz
        • 3 Innere Energie – U
        • 4 Volumenarbeit - W
        • 5 Reaktionswärme – Q
        • 6 Wärmekapazität
        • 7 Kalorimetrie
        • 7.2 Bestimmung der Neutralisationsenthalpie
        • 8 Enthalpie - H
        • 8.2 Endotherme Reaktionen
        • 8.3 Molare Standard-Bildungsenthalpie
        • 8.6 Satz von Hess
        • 8.6 Satz von Hess - Teil II
        • 9 Bindungsenthalpien
        • 9.2 Gitterenergien – Born-Haber-Kreispozess
        • 10 Heizwert und Brennwert
        • 11 Entropie – S
        • 11.2 Die molare Standard-Entropie
        • 12 Gibbs Energie – G
        • 12.1 Gibbs-Helmholtz: Beispiele
        • 13 Metastabile Zustände
        • 14 Zusammenfassung
      • Cycloalkane und Aromaten
        • 1 Cycloalkane
        • 2 Aromaten
        • 2.2 Hückel-Regel
        • 2.3 Nomenklatur
        • 2.4 Heteroaromaten
        • 2.5.4 Friedel-Crafts-Alkylierung
        • 2.6 Phenole
        • 2.7 Anilin
        • 2.5 Benzolderivate durch elektrophile Substitution
      • Gleichgewichtsreaktionen
        • 01 Umkehrbare Reaktionen
        • 01.2 Beispiel Calciumhydroxid
        • 2 Gleichgewichtsreaktionen
        • 2.3 Modellexperiment - Stechheberversuch
        • 2.4 Merkmale eines chemischen Gleichgewichts
        • 2.5 Estergleichgewicht
        • 2.6 und 2.7 Schreibweise und Kollisionsmodell
        • 2.9 Benzoesäure-Gleichgewicht
        • 2.10 Verschiebung des Gleichgewichts
        • 2.11 Prinzip von Le Chatelier
        • 2.12 Massenwirkungsgesetz (MWG)
        • 2.13.2 Ermittlung der GG-Konstante Kc
        • 2.14 Berechnungen zum Massenwirkungsgesetz
        • 2.15 Die Ammoniaksynthese
      • Säure-Base-Reaktionen
        • 1. Autoprotolyse des Wassers
        • 2. Der pH-Wert
        • 3 Protolyse-Reaktionen
        • 3.2 Ammoniak-Gas + Wasser
        • 3.3 Neutralisation
        • 3.4 Mehrprotonige Säuren
        • 3.5 Stärke von Säuren und Basen
        • 4 Stärke von Säuren und Basen
        • 4.2 Basestärke: der pKB-Wert
        • 4.4 pH-Wert unterschiedlich starke Säuren
        • 4.5 Säure-Base-Reaktionen in Salzlösungen
        • 4.6 Zusammenfassung
        • 5 Indikatoren
        • 6 Säure-Base-Titration
        • 7 Pufferlösung
      • Naturstoffe
        • 01 Isomerie
        • 02 Fischer-Projektion
        • 03 Optische Aktivität, Polarimeter und Racemat
        • 04 Kohlenhydrate eine Übersicht
        • 04.1 Monosaccharide - Glucose
        • 04.1 Halbacetalbildung
        • 04.1 Ringstruktur der Monosaccharide
        • 04.1 Systematik der Namensgebung
        • 04.1 Fructose und Keto-Enol-Tautomerie
        • 04.1 Reaktionen der Monosaccharide
        • 04.1 Glycosidbindung - Vollacetal
        • 04.2 Disaccharide
        • 04.2 Saccharose
        • 04.3 Polysaccharide - Amylose
        • 04.3 Cellulose
      • Naturstoffe II
        • 5 Proteine
        • 5.1.6 Aminosäure sind Ampholyte
        • 5.1.7 Isoelektrischer Punkt
        • 5.1.9 Nachweisreaktionen
        • 5.2 Peptide
        • 5.2.4 Einteilung der Peptide
        • 5.3 Eiweiße
        • 5.3.4 Primärstruktur
        • 5.3.11 Enzyme
        • 6 Nucleinsäure
        • 7 Lipide
      • Elektrochemie - Übersicht
        • 1 Freiwillig ablaufende Reaktionen
        • 1 Freiwillig ablaufende Reaktionen Teil b
        • 1.2 Erstellung einer Redoxreihe
        • 1.2 Wiederholung Oxidationszahlen
        • 1.3 Stellung von H2/2 H+
        • 1.4 Weitere Redoxreaktionen
        • 2 Elektrochemische Zellen
        • 2 Metallische Bindung
        • 2.2 Standardelektrodenpotential und NHE
        • 2.3.1 Standardelektronenpotential von Kupfer
        • 2.4 Die elektromotorische Kraft (EMK)
        • 2.5 Elektrochemische Spannungsreihe der Metalle
        • 2.5.1 Standardelektrodenpotential der Chlorknallgaszelle
        • 2.5.2 Anwendung der Spannungsreihe
        • 2.5.3 Zusammenfassung wichtiger Begriffe
        • 2.6 Konzentrationszelle
        • 2.7 Nernst-Gleichung
        • 3 Elektrolyse
        • 3.3 Zersetzungsspannung
  • PSE
  • Biologie
    • Themen
    • 7. Klasse
      • 1 Zelluläre Organisation von Lebewesen
        • 1.1 Mikroskopieren und Protokollieren
        • 1.2 Aufbau von Zellen
    • 9. Klasse
      • Genetik
        • 1 Erbinformation
        • 2 Chromosom
        • 3 Formen des Wachstums
        • 3.1.1 Mitose
        • 3.1.2 Die Meiose
        • 3.1.3 Rekombination (Neukombination)
        • 4 Klassische Genetik - Vokabeln
        • 4.1 Dominant-rezessiver-Erbgang
        • 4.1.2 Rückkreuzung
        • 4.1.3 Dihybrider Erbgang
        • 4.2 Intermediärer Erbgang
        • 5 Humangenetik – Stammbaumanalyse
        • 6 Molekulargenetik - Aufbau der DNA
        • 6.2 Vom Gen zum Merkmal
    • 1. und 2. Jahrgangsstufe
      • Exkurs: Fotosynthese
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  • Fotos
  • Gemälde - Bilder - Atelier

2.7 Anilin

2.7 Anilin = Aminobenzol

Durch Reduktion von Nitrobenzol.

02 07 01 a herstellung von anilin

Neuerdings: Aus Phenol durch Reaktion mit Ammoniak (Ammonolyse)

Physikalische Eigenschaften

  • Farblose, ölige Flüssigkeit
  • Sdt: 184 °C

Chemische Eigenschaften

  • Färbt sich an der Luft braun
  • Lösung ist schwach alkalisch

Verwendung (BASF = Badische Anilin und Soda Fabrik)
Wichtiger Ausgangsstoff für Synthesen von Farbstoffen (Anilinfarben), Arzneimittel (Sulfonamide und Schmerzmittel) und Kunststoffe (Polyurethane).

Mesomere Grenzstrukturen

02 07 01 b mesomere grenzstrukturen anilin


Reaktion mit Wasser
Anilin ist eine sehr schwache Base (pKB = 9,42), da sich das freie Elektronenpaar am Stickstoffatom an der Mesomerie der Doppelbindungselektronen im Ring beteiligt. 

02 07 01 c anilin und wasser

  • Anilin
  • Aminobenzol
  • Organische Chemie
  • Chemie
  • Nitrobenzol
  • Aromaten
  • Mesomerie
  • Kunststoffe
  • Säure-Base-Reaktion
  • Protolyse

2.6 Phenole

2.6 Phenole = Hydroxybenzole

Vorkommen:

02 06 00 ta a beispiele fuer phenole

 

2.6.1 Monohydroxybenzol = Phenol

a) Physikalische Eigenschaften

  • Smp.: 40,9; Sdp.: 181,9 °C
  • In Wasser nur mäßig löslich (bildet bei ZT eine Emulsion)
  • Starkes Zellgift, durch Haut resorbiert

b) Chemische Eigenschaften

  • Oxidiert an Luft leicht ⇨ rötliche Färbung
  • Karbolsäure“: 2 %ige Säure; Desinfektion
  • Im Gegensatz zu Ethanol sauer:

1. Phenol als schwache Säure
pKS = 9,95

02 06 01 a ta phenol reagiert mit wasser


Grenzformeln des Phenolations

02 06 01 c ta grenzformeln von phenolation

 

  Phenol Ethanol
Säurestärke höher niedriger
Induktiver Effekt

02 06 01 d saeurestaerke phenol

schwacher -I-Effekt ⇨ elektronenziehend

⇨ H⁺-Abgabe ist erleichtert

02 06 01 e saeurestaerke ethanol

+I-Effekt ⇨ Elektro-nenschiebend
H⁺-Abgabe ist er-schwert.

 Anion: Mesomeriestabilisiert  konjungierte Base (Phenolat): negative Ladung ist über den ganzen Ring delokalisiert ⇨ stabilisiert! Keine Stabilisierung durch Mesomerien 
 Brønsted-Säure stärker  schwächer 
Brønsted-Base schwächer  stärker 

 

2.6.3 Synthese

90% der Weltproduktion nach der Hock-Synthese

Wirtschaftliches Verfahren, da auch Aceton nutzbar ist.

siehe Heftaufschrieb

2.6.4 Verwendung

Herstellung von Kunststoffen (Polyamide, Phenoplasten, Phenolharzen und Polycarbonaten)

  • Organische Chemie
  • Aromaten
  • Mesomerie
  • Säure-Base-Reaktion
  • Protolyse
  • Hydroxybenzole
  • Phenol
  • Ethanol
  • Brønsted-Säure
  • Brønsted-Base
  • Brønsted
  • Säurestärke

2.5.4 Friedel-Crafts-Alkylierung

2.5.4 Friedel-Crafts-Alkylierung

Reaktion mit Alkylhalogeniden (im Beisein von AlCl₃ als Kat).

02 05 04 ta c mechanismus friedel crafts alkylierung


Beispiel wäre die Bildung von Toluol (Methylbenzol) aus Benzol und Monochlormethan in Gegenwart von Aluminiumchlorid.
Toluol: R- = H₃C- 

02 05 04 ta c mechanismus friedel crafts alkylierung

 

Weitere Beispiele siehe Heftaufschrieb! 

 

  • Benzol
  • Lewis-Säure
  • Elektrophile Substitution

2.5 Benzolderivate durch elektrophile Substitution (SE-Reaktion)

2.5 Benzolderivate durch elektrophile Substitution (SE-Reaktion)

2.5.1 Bildung von Brombenzol

Reaktion von Brom mit Benzol; AlBr₃ oder Eisen(III)-Bromid als Katalysator ist für diese Reaktion notwendig.
Reaktionsgleichung:

02 05 01 ta bildung von brombenzol
Benzol                                          Brom                                           Brombenzol                    Bromwasserstoff

Reaktions-Mechanismus:

02 05 01 ta b mechanismus brombenzol


Merke: Die elektrophile Substitution ist eine typische Reaktion der Aromaten.

Das bei einer Addition entstehende Dibromcyclohexadienmolekül ist wesentlich energiereicher, da es keine delokalisierte Ringelektronen mehr hat.

2.5.2 Nitrierung von Benzol zu Nitrobenzol

Ablauf wie unter 2.5.1

a) Bildung des elektrophilen Teilchens
„Nitriersäure“: Gemisch aus konz. Schwefelsäure und konz. Salpetersäure.

02 05 02 ta a bildung von nitriersaeure

 

b) Elektrophile Substitution

02 05 02 ta b bildung von nitrobenzol

c) Eigenschaften von Nitrobenzol
sehr giftig, nach Bittermandelöl (Marzipan) riechend

d) Verwendung
Ausgangstoff für weitere Stoffe (z.B. Anilin)
Info:

02 05 02 ta c bildung von anilin

2.5.3 Sulfonierung von Benzol

Mit rauchender Schwefelsäure (konz. Schwefelsäure, die noch SO₃ enthält).

02 05 03 a ta schwefeltrioxid mesomerie

Reaktionsmechanismus: 

02 05 03 b ta sulfonierung von benzol

                                                                                                                                   Benzolsulfonsäure
Verwendung:
Waschsubstanz

  • Benzol
  • Elektrophile Substitution
  • Nitrierung
  • elektrophile Teilchen

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