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Carbonylverbindungen zeichnen sich durch die typische Gruppe C=O aus. Durch ihre damit verbundene Mesomerie (+C-O-), mesomeriestabilisiert, verhalten sie sich äußerst reaktiv gegenüber Nucleophilen und sind in vielen Verbindungen zu finden. Eine allgemeine Strukturformel:

Je nach dem welche Kombination von Resten wir an der Carbonylgruppe finden spricht man von verschiedenen Substanzklassen:

  • R und R‘ sind beides Alkyl- oder Arylreste, liegt ein Keton vor.
  • R = H und R‘ = Arly-/Alkylrest, H, liegt ein Aldehyd vor.
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    Vergleich zwischen allgemeinen Aufbau von Aldehyd und Keton

Diese zwei Hauptklassen werden nun näher erläutert.

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Aceton als klassiches Keton

Video: Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone

Carbonylverbindungen: C=O ist in diesen Verbindungen enthalten und gibt diesen chemischen Molekülen ganz typischen Eigenschaften. Unter diese Gruppe werden hauptsächlich die Gruppe der Alkanale und der Alkanone gefasst.

Aldehyde

Aldehyde sind Carbonylverbindungen mit einem Wasserstoffatom und einer Alkyl- oder Arylgruppe als Rest. 

Sie werden mit dem Suffix – al beschrieben und finden sich auch als homologe Reihe wieder:

  • Methanal,
  • Ethanal,
  • Propanal,
  • Butanal,
  • Pentanal,
  • Hexanal,
  • Heptanal usw.

Eigenschaften

  • Stark polar aufgrund der hohen Elektronegativität des Sauerstoffatoms
  • Leichte Oxidation führt zu einer Alkansäure
  • schwer zu reduzieren.
  • Keto (Aldehyd)-Enol-Tautomerie: Durch Verlagerung eines Protons innerhalb des Moleküls bilden sich verschiedene Isomere aus, diese liegen miteinander im Gleichgewicht. Dieser Vorgang wird als Tautomerisierung bezeichnet. Das Aldehyd geht dabei in eine Enolform über, diese ist sehr nucleophil.--> Keto-/Aldehydform  im Gleichgewicht zur Enolform
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  • Siede- und Schmelzpunkt: Die Siedepunkte liegen aufgrund der starken Polarität des Sauerstoffatoms  wesentlich tiefer als bei Alkoholen, aber höher als bei Kohlenstoffketten des gleichen Alkans.
  • Biochemisch: Sie  riechen von unangenehm-stechend über angenehm aromatischen bis zu ausgezeichnet und kommen als Geruchsträger verschiedener ätherischer Öle oder Pflanzenteile in der Natur vor.
  • Löslichkeit: Je größer die Kette, desto weniger löslich sind diese im Wasser. Bei niedrigen Aldehyden entstehenden zwischen Hydroxylgruppen und den Wassermolekülen mit Wasserstoffbrückenbindungen.

Nachweis der Aldehyde über die Fehlingsche-Probe

Es wird die reduzierende Eigenschaft der Aldehydgruppe für den Nachweis ausgenutzt, sprich diese wird oxidiert und wirkt dabei als Reduktionsmittel. Zu Durchführung der Probe werden zwei Nachweisreagenzien verwendet, die Fehling I und II Lösung.

  • Fehlingsche Lösung I: Kupfer(II)-sulfat-Lösung
  • Fehlingsche Lösung II: alkalische Kaliumnatriumtartat-Lösung

Diese werden in einem bestimmten Verhältnis zueinander gemischt. Bei Zugabe zu einem Aldehyd erfolgt die Reduktion der Kupfer (II)-Ionen, zunächst zu CuOH, dann zu Cu2O, Kupferoxid. Das Aldehyd wird dabei zu seiner entsprechenden Alkansäure oxidiert.

 

Reaktionsgleichung

Oxidation

R – CHO  + 2 OH-→   R – COOH + 2e-+ H2O

 

Reduktion

2 Cu2++ 2 OH-+ 2 e-  →  Cu2O ↓ + H2O             

 

Gesamt

2 Cu2++ 4 OH-+2e-+   R–CHO   →  R–COOH +2e-+ 2 H2O + Cu2O↓              

 Beispiele der Aldehyde

  • Methanal wird auch als Formalin oder Formaldehyd bezeichnet, ist äußerst giftig, als Wirkstoff in Schneckenkorn gegen Schneckenbefall im Garten und Präparationsmittel von Leichen, kann aber auch zu Paraformalaldehyde polymerisiert werden.


Aldehyde-Beispiele

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Präparation von Organen
  • Ethanal bildet explosive Dämpfe bei Raumtemperatur, muss deswegen kühl gelagert werden, Zwischenprodukt in der chemischen Industrie, Bestandteil von Parfum, Raumdüfte, Gummimittel oder Farbe, Geschmack, Herstellung von Essigsäure, in vermehrter Dosis schädlich für die Leber
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