chemisches praktikum für studenten der human- und zahnmedizin · diese karte ist der einzige...

Chemisches Praktikum

für Studenten der Human- und Zahnmedizin

am Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie

der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Name:

Vorname:

Kurstag:

Platz-Nr.:

Tutor:

Stand

Wintersemester 2017/18

2.1 Teilnehmerkarte ............................................................................. 4

2.2 Praktikumsordnung und allgemeine Verhaltensregeln ................... 4

2.3 Arbeitsmaterialien .......................................................................... 6

4.1 Einige wichtige Definitionen ........................................................... 50

4.2 Reaktionsmechanismen der Organischen Chemie .......................... 60

Inhalt

1. Literatur ................................................................................................. 3

2. Organisatorisches................................................................................... 4

3. Kurstage ................................................................................................. 7

4. Stoffsammlung ....................................................................................... 49

5. Testfragen .............................................................................................. 63

1. Literatur

3

1. Literatur

Die Reihenfolge der hier aufgeführten Lehrbücher ist frei gewählt. Die Liste erhebt keinen

Anspruch auf Vollständigkeit. Skripten stellen in keinem Fall einen Ersatz für Lehrbücher dar!

Institut für medizinische und pharmazeutische Prüfungsfragen (IMPP),

Gegenstandskatalog für die ärztliche Vorprüfung, Verlag Druckhaus Schmid & Bödige.

B. Krieg, Chemie für Mediziner, W. de Gruyter Verlag, Berlin.

H. R. Christen, F. Vögtle, Grundlagen der Organischen Chemie, Verlag Diesterweg Salle,

Frankfurt/M.

K. Beyermann, Chemie für Mediziner, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.

H.P. Latscha, H. A. Klein, Chemie für Mediziner, Springer Verlag.

I. Stark, Chemie – zum Gegenstandskatalog für die ärztliche Vorprüfung, Verlag Herder.

H. Wachter, A. Hausen, G. Reibnegger, Chemie in der Medizin, W. de Gruyter Verlag,

Berlin.

A. Zeeck, Chemie für Mediziner, Urban & Fischer Verlag, München/Jena.

B. Ross, Chemie der wässrigen Lösungen (Skript), Fachschaft Chemie der Uni Bonn.

H. Hart, L. E. Craine, D. J. Hart, Organische Chemie, Wiley VCH Verlag.

K. P. C. Vollhardt, Organische Chemie, Wiley VCH-Verlag.

C. E. Mortimer, U. Müller, Chemie: Das Basiswissen der Chemie, Georg Thieme Verlag,

Stuttgart.

2. Organisatorisches

4


2.1 Teilnehmerkarte

Auf der Teilnehmerkarte werden Ihnen die Teilnahme an den obligatorischen Kurstagen und

die Durchführung der Versuche bescheinigt. Außerdem werden dort die Ergebnisse der

Klausuren und am Ende des Praktikums die ordnungsgemäße Abgabe des Arbeitsplatzes

vermerkt. Diese Karte ist der einzige Nachweis der Teilnahme am Praktikum und

entsprechend sorgfältig aufzubewahren. Die Teilnehmerkarte wird bei der Zwischen- und

Abschlussklausur eingesammelt.

Bitte vergessen Sie nicht, Ihr Passfoto an der Karte zu befestigen!

2.2 Praktikumsordnung und allgemeine Verhaltensregeln

Zu Praktikumsbeginn erfolgt eine allgemeine Einführung in die Praktikumsordnung und eine

allgemeine Sicherheitsunterweisung durch den Tutor. Eine spezielle Einführung zu den

Versuchen und Praktikumsaufgaben erfolgt am jeweiligen Kurstag. An dieser Stelle sei

zusätzlich auf einige Grundregeln hingewiesen:

I. Den Anweisungen der jeweiligen Tutoren und des jeweiligen Tagesassistenten ist

unbedingt Folge zu leisten.

II. Der Aufenthalt im Praktikumssaal ist grundsätzlich nur im Kittel und mit Schutzbrille

(wird Ihnen zur Verfügung gestellt) gestattet!

III. Während des Praktikums ist geeignete Arbeitskleidung zu tragen. Dazu gehören eine

lange Hose (keine Röcke, keine Shorts!) sowie geschlossene, flache Schuhe.

IV. Essen – dies gilt auch für Kaugummis – und Trinken sind im Labor strengstens verboten

und führen zum Ausschluss des Praktikums.

V. Personen, die nicht am Praktikum teilnehmen, ist das Betreten des Praktikumsraumes

grundsätzlich untersagt.

VI. Ihnen allein obliegt die Persönliche Informationspflicht über das allgemeine und spezielle

Gefahrenpotential und die Handhabung der im Praktikum verwendeten Chemikalien (R-

und S- Sätze bzw. H- und P-Sätze, Gefahrstoffsymbole, Aufbewahrung, Kennzeichnung

und Entsorgung von Chemikalien).

VII. Bei Unfällen ist außer dem Tutor unverzüglich der Tagesassistent zu unterrichten.

VIII. Eine Entnahme von Verbandsmaterial aus dem Erste-Hilfe-Schrank erfolgt grundsätzlich

nur durch den Tutor oder den Tagesassistent.


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IX. Bei Säure- und Laugenverätzungen der Haut und der Augen sofort mit viel kaltem

Wasser (Wasserhahn, Augendusche) waschen. Mit Säure oder Lauge benetzte Kleidung

sofort entfernen. Den Tutor sowie den Tagesassistenten benachrichtigen.

X. Nach der Erstversorgung von Verletzungen und der Benachrichtigung des Tutors sowie

des Tagesassistenten sollte unverzüglich ein Arzt aufgesucht werden.

XI. Die Benutzer eines Arbeitstisches sind für die Sauberkeit ihrer Arbeitsplätze, Ausgüsse

und Abzüge verantwortlich. Diese sind am Ende eines Versuchstages von den

Praktikanten in sauberem Zustand zurückzulassen. Alle Geräte sind vor Verlassen des

Saals trocken in die entsprechenden Boxen einzuräumen.

XII. Am letzten Praktikumstag sind die Geräte sauber und trocken abzugeben. Fehlende und

defekte Geräte müssen ersetzt werden.

XIII. Die Teilnahme an den Kurstagen ist obligatorisch! Ein Kurstag besteht aus dem Seminar

und dem Praktikum. Wer unvorbereitet erscheint, muss ein Testat (15 - 20 Min.,

Terminabsprache mit dem Tagesassistenten) ablegen. Die vorgeschriebenen Versuche

und Analysen sind unter der Aufsicht des Tutors und Tagesassistenten anzufertigen. Zur

Teilnahme an der Klausur müssen jeweils alle gestellten Aufgaben richtig abgegeben

werden.

XIV. Das Versäumen eines Kurstages durch Krankheit ist sofort dem Tagesassistenten zu

melden: 0228/735794. Ein ärztliches Attest muss sofort nachgereicht werden und der

Versuch wird als Testat mit dem Tagesassistenten durchgesprochen (Terminabsprache

mit dem Tagesassistenten). Bei mehr als einmaligem Versäumen eines Kurstages durch

Krankheit (Nachweis durch Attest) kann eine regelmäßige Teilnahme nicht bescheinigt

und der Schein nicht ausgestellt werden.

XV. Bei den Klausuren wird der Lehrstoff des Praktikums (inklusive Seminare und Versuche!)

abgefragt. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstandskatalog (s.

Praktikum) für den abzufragenden Stoffumfang verbindlich ist. Zur Teilnahme an der

Abschlussprüfung ist nur berechtigt, wer alle notwendigen Unterschriften auf der

Teilnehmerkarte vorweisen kann. In der Zwischenklausur sind mindestens 8 der 15

Fragen, in der Abschlussklausur mindestens 16 der 30 Fragen richtig zu beantworten.

Die jeweilige(n) nichtbestandene(n) Klausur(en) werden in den Semesterferien

wiederholt. Bei den Klausuren muss jeweils der Studentenausweis mit

Teilnehmerkarte und Personalausweis vorgelegt werden.

XVI. Bei Beschwerden wenden Sie sich bitte an den Praktikumsleiter Herrn Dr. J. Möllmann.

(Tel. 0228/732705; mail: [email protected])

Für Anregungen und Verbesserungsvorschläge sind wir Ihnen dankbar!


6

2.3 Arbeitsmaterialien

Bitte bringen Sie (spätestens zum 2. Kurstag!) folgende Dinge mit.

I. Baumwollkittel

II. Feuerzeug oder Streichhölzer

III. Pinzette

IV. 3 Blatt Millimeterpapier DIN A4 (3. Kurstag!)

3. Kurstage

7

3. Kurstage

Gegenstandskatalog zum 1. Kurstag

Aufbau der Materie:

Bausteine der Materie, Atombau, Kernbau, Grundzüge des Bohr’schen Atommodells, Aufbau

der Elektronenhülle, Spektralanalyse, Grundzüge des Atommodells von Schrödinger,

Orbitale, Elektronenkonfiguration.

Zustandsformen der Materie:

Aggregatzustände, homogene/heterogene Systeme, der Begriff der Phase, Suspension,

Emulsion, Aerosol, Kolloid, Gitterstruktur, Schmelzen, Kristallisation, Löslichkeit und

Gitterenergie, Solvatation, ideale Gase, Dampfdruck von Substanzen.

Chemische Grundgesetze:

Gesetz von der Erhaltung der Masse, Gesetz der konstanten und multiplen Proportionen,

Gesetz von Avogadro, allgemeines Gasgesetz, die Loschmidt’sche Zahl oder Avogadro’sche

Konstante.

Periodensystem der Elemente (PSE):

Aufbau des PSE, Ordnungszahl, Isotopie, stabile und instabile Isotope, radioaktiver Zerfall, α-,

β-, γ-Strahlung, ionisierende Wirkung der radioaktiven Strahlung, Nebengruppenelemente,

Elementsymbole.

Gesetzmäßigkeiten in Perioden und Gruppen des PSE:

Atomradius, Ionenradius, Elektronegativität, metallischer/nichtmetallischer Charakter,

Säure-/Basenstärke, Ampholyte.

Chemische Bindung Teil I:

Das Prinzip der chemischen Bindung, Ionenbindung, kovalente Bindung, polare

Atombindung, Metallbindung, Wasserstoffbrücken, Einfluss von Wasserstoffbrücken auf

physikalische Eigenschaften, van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Wechselwirkung.

Am ersten Kurstag finden keine Versuche statt. Sie erhalten eine Sicherheitsunterweisung

durch Ihren Tutor im Praktikumssaal. Außerdem sollten Sie zum ersten Kurstag auch ein

aktuelles Passfoto für Ihre Teilnehmerkarte mitbringen.

3. Kurstage

8


Chemische Stoffmengen- und Maßeinheiten:

Atommasse, Molekülmasse, Mol, Konzentration.

Stöchiometrie:

Molarität, Normalität, Aktivität, Aktivitätskoeffizient.

Der Säure-Base-Begriff:

Stellung der Säuren und Basen im PSE, Definition von Säuren und Basen nach Brønstedt,

Neutralisation, Ampholyte, Protolyse, elektrolytische Dissoziation.

Titration

Konzentrationsmaße, Säuren und Basen, Indikatoren, Titrationsverfahren,

Komplexverbindungen.

Energetik chemischer Reaktionen:

Energieformen, Systeme, 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Innere Energie, Enthalpie,

Änderung von U und H bei isobaren Prozessen, exotherm/endotherm, Satz von Hess,

freie Enthalpie, Entropie, Gibbs-Helmholtz-Gleichung, exergonisch/endergonisch.

Versuche zum 2. Kurstag

I. Titration von Schwefelsäure mit Natronlauge

Durchführung:

Der auf Ihrem Platz ausstehende Messkolben mit Schwefelsäure wird mit destilliertem

Wasser auf exakt 100 mL aufgefüllt (Eichmarke!), mit dem Stopfen verschlossen und zum

Durchmischen mehrere Male kräftig geschüttelt (ca. 1 Min.). Der Gehalt der so hergestellten

Schwefelsäure soll durch Titration ermittelt werden. Hierzu entnehmen Sie aus dem

Messkolben dreimal mit der ausliegenden Vollpipette jeweils 20 mL der Schwefelsäure-

Lösung und überführen diese in ein sauberes Standgefäß aus Glas (Erlenmeyer-Kolben). Bitte

beachten Sie, dass die Vollpipetten auf 15 Sekunden Auslauf geeicht sind. D.h. Sie bringen

die Pipettenspitze an die Wand des Standgefäßes und warten nach dem Auslaufen der

Flüssigkeit noch 15 s ab. Die Pipette darf auf keinen Fall ausgeblasen werden!

Jede der drei Proben wird mit destilliertem Wasser auf ca. 50 mL aufgefüllt (Warum ist es

hier nicht erforderlich, exakt auf 50 mL aufzufüllen?) und mit 1 Tropfen Methylrot als

Indikator versetzt. Anschlließend wird mit Natronlauge (in der Bürette) bis zum Umschlag

von rot nach gelb (Äquivalenzpunkt) titriert. Die erste Probe dient zur groben Bestimmung

3. Kurstage

9

des Schwefelsäuregehalts. Titrieren Sie zügig bis zum Umschlagspunkt. Achten Sie darauf,

dass Sie die Bürette nie vollständig leeren (Ende der Skalierung beachten!). Sollte eine

Bürettenfüllung nicht ausreichen, notieren Sie die entnommene Menge und füllen die

Bürette wieder auf. Notieren Sie sich die Menge der Natronlauge, die bis zum Farbumschlag

verbraucht wurde. Beachten Sie für die genauen Titrationen, dass die erste Probe wegen des

zügigen Arbeitens übertitriert wurde.

Bei den folgenden Titrationen verfahren Sie wie oben beschrieben, allerdings führen Sie die

Titration im Umschlagbereich langsam durch. Hierzu können Sie sich dem Wert der

Grobtitration bis auf ca. 3 mL nähern. Geben Sie die Natronlauge nun tropfenweise zu.

Nachdem Sie auf diese Weise zwei Proben titriert haben, bilden Sie aus den erhaltenen

Volumina einen sinnvollen Mittelwert, den Sie Ihren Berechnungen zugrunde legen. Liegen

die ermittelten Werte weit auseinander, führen Sie eine dritte Titration durch.

Auswertung:

Reaktionsgleichung:

𝐻2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 2 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑞) → 𝑁𝑎2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 2 𝐻2𝑂(𝑙)

2𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+ + 2𝑂𝐻(𝑎𝑞)

− → 4𝐻2𝑂(𝑙)

Die Molarität der Schwefelsäure ergibt sich aus der Gleichung:

𝑐𝐻2𝑆𝑂4 ∙ 𝑉𝐻2𝑆𝑂4 = 𝑐𝑁𝑎𝑂𝐻 ∙ 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻

mit cH2SO4: gesuchte Konzentration der Schwefelsäure

VH2SO4: Probevolumen = 20 mL

cNaOH: Konzentration der Natronlauge (Angabe auf der Bürette)

VNaOH: Mittelwert der drei Titrationsvolumina

Der Gehalt an Schwefelsäure in g/L berechnet sich nach:

𝑐𝐻2𝑆𝑂4[𝑔

𝐿] = 𝑐𝐻2𝑆𝑂4 ∙ Ä𝑀𝐻2𝑆𝑂4

mit ÄMH2SO4: Äquivalentmasse der Schwefelsäure

3. Kurstage

10

Wie groß ist die Äquivalentmasse der Schwefelsäure unter Berücksichtigung der

Molekülmasse der Schwefelsäure MH2SO4 = 98,08 g/mol?

Ä𝑀𝐻2𝑆𝑂4 =

Ihre Proben-Nr.:

Verbrauch an Natronlauge in mL:

1. Probe 2. Probe 3. Probe Mittelwert

Ergebnis: Die Probe enthält g/L H2SO4.

II. Bestimmung der Gesamthärte und der Kalkhärte einer Wasserprobe

Dieser Versuch wird im Praktikum nicht durchgeführt, muss von Ihnen aber theoretisch

beherrscht werden!!!

Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)

3. Kurstage

11

IIa Gesamthärte

Durchführung:

100 mL der zu untersuchenden Wasserprobe werden in einen 300 mL-Erlenmeyer-Kolben

pipettiert, mit 3 Tropfen Salzsäure (wHCl ≈ 37%) versetzt (kein Säureüberschuss!) und

aufgekocht. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden eine Indikatorpuffertablette

und nach deren Lösen 5 mL Pufferlösung (pH = 10) hinzugegeben.

Mit EDTA-Lösung (cEDTA = 0,01 mol/L) wird nun zum Farbumschlag von rot (über einen

grauen Farbton) nach grün titriert. 1 mL EDTA-Lösung für 100 mL Wasserprobe entspricht

0,1 mmol Gesamthärte bildende Ionen pro 1 L Wasserprobe. Anzugeben ist die Gesamthärte

der untersuchten Wasserprobe in mmol/L.

Auswertung:

Verbrauch: mL EDTA-Lösung (cEDTA = 0,01 mol/L)

Ergebnis: Die Gesamthärte der Probe beträgt mmol/L.

IIb Kalkhärte

Durchführung:

100 mL der zu untersuchenden Wasserprobe werden in einen 300 mL-Erlenmeyer-Kolben

pipettiert. Unter Umschwenken werden nun 10 mL Kalilauge (wKOH = 25%) zugesetzt, wobei

außer Calciumionen alle anderen härtebildenden Ionen als Hydroxide ausfallen. Nach

Zugabe einer Spatelspitze Calconcarbonsäure-Methylorange-NaCl-Verreibung wird mit

EDTA-Lösung (cEDTA = 0,01 mol/L) bis zum Farbumschlag von weinrot nach grün titriert. Zur

genauen Erkennung des Endpunktes wird eine Vortitration empfohlen, bei der so lange mit

der EDTA-Lösung titriert wird, bis sich ein eindeutiger Farbumschlag nach grün zeigt. Mit

dem Farbton dieser austitrierten Lösung sollten dann alle weiteren Titrationen verglichen

werden.

1 mL EDTA-Lösung für 100 mL Wasserprobe entspricht 0,1 mmol Kalkhärte bildende Ionen

pro 1 L Wasserprobe. Der Blindwert wird stets zuerst bestimmt.

Auswertung:

Verbrauch: mL EDTA-Lösung (cEDTA = 0,01 mol/L)

Ergebnis: Die Kalkhärte der Probe beträgt mmol/L.

3. Kurstage

12


Reaktionskinetik:

Molekularität und Ordnung einer Reaktion, Definition der Reaktionsgeschwindikeit,

geschwindigkeitsbestimmender Schritt, Halbwertszeit einer Reaktion, Exponentialfunktion

einer Reaktion 1. Ordnung mit Auswertung des Diagramms, Energieprofil einer Reaktion,

Aktivierungsenthalpie, Arrhenius-Gleichung, Katalyse.

Gleichgewichte:

Der stationäre Zustand (Fließgleichgewicht), Massenwirkungsgesetz (MWG), gekoppelte

Gleichgewichte.

Freie Enthalpie und MWG-Konstante:

Protolysegleichgewicht, Protolysegrad α, starke und schwache Säuren und Basen, pH-Wert,

pK-Wert, Berechnung des pH-Werts, Puffersysteme, Bestimmung von pK-Werten,

Äquivalenzpunkt, Neutralpunkt und Pufferbereich an Titrationskurven schwacher Säuren

und Basen, Pufferkapazität, Farbindikatoren, Verteilungsgesetz von Nernst, Gesetz von

Henry, Löslichkeitsprodukt, Osmose, Gefrierpunktserniedrigung/Siedepunktserhöhung.

Versuch zum 3. Kurstag

Viele chemische Reaktionen laufen nicht „explosionsartig“ ab, sondern allmählich. Dies gilt

besonders für biochemische Reaktionen. Ein Beispiel ist der Abbau von Alkohol im Körper:

Ethanol wird enzymatisch über die Zwischenstufe Acetaldehyd zur Essigsäure oxidiert. Der

Acetaldehyd macht sich, oft langanhaltend, durch die bekannten „Kater-Beschwerden“

bemerkbar. Reaktionsgeschwindigkeiten werden im Teilgebiet „Kinetik“ untersucht.

Ethanol Acetaldehyd Essigsäure

Achtung! Zu dem von Ihnen heute durchgeführten Versuch werden Sie ein Protokoll

anfertigen. Die Auswertungen und Diagramme müssen von jedem Praktikumsteilnehmer

innerhalb von zwei Werktagen abgegeben werden (unbedingt mit Name, Kurstag und

Namen des Tutoren versehen!) und richtig korrigiert bis zum nächsten (4.) Kurstag bei dem

jeweiligen Tagesassistenten vorliegen. Ansonsten muss ein Testat beim Tagesassistenten

abgelegt werden! Zur Abgabe wird Ihnen ein Vordruck zur Verfügung gestellt. Bitte legen Sie

dem Protokoll Ihre Teilnehmerkarte bei. Der Rückgabetermin wird vom Tagesassistenten

bekanntgegeben. Es sind alle Aufgaben schriftlich zu beantworten.

3. Kurstage

13

Allgemeine Hinweise zu den Versuchen:

Bitte verschließen Sie alle Vorratsflaschen unmittelbar nach der Entnahme der angegebenen

Mengen! Lassen Sie nie Pipetten in den Vorratsflaschen stehen. Bitte verwenden Sie für die

Entnahme der Lösungen nur die richtigen Pipetten (Beschriftung beachten!).

Im Praktikumssaal befindet sich eine Eismaschine, die Eis aus deionisiertem Wasser erzeugt.

Sie arbeiten mit einer einfachen Kinetik-Apparatur. Alle Lösungen, die Sie einsetzen, müssen

Sie im Wasserbad der Apparatur vorwärmen.

3. Kurstage

14

I. Kinetik und Gleichgewicht der Bildung eines Esters bei 70°C

Dieser Versuch wird von den „Mittags“-Gruppen durchgeführt!

Reaktionsgleichung:

Essigsäure Ethanol Essigsäureethylester Wasser

Ansatz:

Essigsäure 5,7 mL = 0,1 mol

Ethanol 5,8 mL = 0,1 mol

Salzsäure 0,6 mL (enthält 0,033 mol Wasser!) 14,3 mL Gemisch

Dimethylsulfoxid 7,9 mL (als Lösungsmittel)

20,0 mL

Durchführung:

Entnehmen Sie 14,3 mL des Gemisches mit der gekennzeichneten Fortunapipette aus dem

Vorratsgefäß und füllen Sie das Volumen in den Reaktionskolben im Wasserbad, der sofort

wieder verschlossen wird.

Etwa 10 mL Essigsäure werden im Reagenzglas 5 Minuten im Wasserbad vorgewärmt. Mit

der gekennzeichneten Fortunapipette werden anschließend 5,7 mL der erwärmten Säure in

den Reaktionskolben gegeben, der sofort wieder verschlossen wird. Dann lösen Sie

vorsichtig die Klammer und schwenken die Apparatur zwecks Vermischung der eingefüllten

Lösungen. Die Reaktion beginnt mit Zugabe der Essigsäure, d.h. diesen Zeitpunkt müssen Sie

sich notieren!

Nach 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60 und 90 Minuten entnehmen Sie mit der 1,0 mL-Fortunapipette

1,0 mL des Kolbeninhalts und überführen dieses Volumen in ein Standgefäß, das zum

„Einfrieren“ der Reaktion schon ca. 30 mL Eis-Wasser-Gemisch enthält. Nach jeder

Probenentnahme verschließen Sie bitte sofort das Reaktionsgefäß! Die so erhaltenen 8

Proben werden mit Natronlauge unter Zusatz von 1 Tropfen Phenolphthalein als Indikator

bis zum Umschlag von farblos nach rot titriert.

Zur Berücksichtigung des konstanten Säuregehaltes (Blindwertbestimmung!) in den

Titrationsproben pipettieren Sie 14,3 mL des ausstehenden Gemisches und 5,7 mL Wasser in

ein Standgefäß. Nach dem Vermischen werden daraus drei Proben zu je 1 mL entnommen.

3. Kurstage

15

Diese werden mit Wasser verdünnt und mit Natronlauge unter Zusatz von 1 Tropfen

Phenolphthalein bis zum Umschlag von farblos nach rot titriert. Diese Blindwertbestimmung

führen Sie am besten aus, sobald Ihnen die anderen Titrationen Zeit dazu lassen (nach der

60-Minuten-Probe).

Verbrauch NaOH Blindwert in mL:


Auswertung:

Aufg.1)

Tragen Sie Ihre Messergebnisse in die nachstehende Tabelle ein. Errechnen Sie:

Konzentration der Essigsäure [HOAc]

Konzentration des Essigsäureethylesters [Ester]

1/[HOAc]

ln[HOAc]

Beginn der Reaktion:

t

/ min

VNaOH

/ mL

(VNaOH – Blindwert)

/ mL

[HOAc]

/ molL-1

[Ester]

/ molL-1 ln[HOAc] 1 / [HOAc]

0

5

10

15

20

30

45

60

90

3. Kurstage

16

Zur Ermittlung der Reaktionsordnung stellen Sie graphisch auf dem Millimeterpapier dar:

[HOAc] gegen t

1/[HOAc] gegen t

ln[HOAc] gegen t

Verwenden Sie für jeden Graphen ein eigenes DIN A4-Millimeterpapier. Wählen Sie den

Maßstab so, dass das gesamte Blatt genutzt wird. Zeichnen Sie die Ausgleichskurven und

glatte Ausgleichsgeraden in alle Graphen ein! Wegen des Erreichens des Gleichgewichts

kann die Reaktionsordnung nur in den ersten 20 – 30 Minuten ermittelt werden. Innerhalb

dieses Zeitraums erwarten Sie:

im Diagramm [HOAc] → t eine Gerade, wenn die Reaktion 0. Ordnung ist,

im Diagramm ln[HOAc] → t eine Gerade, wenn die Reaktion 1. Ordnung ist,

im Diagramm 1/[HOAc] → t eine Gerade, wenn die Reaktion 2. Ordnung ist.

Es gelten folgende Geschwindigkeits- bzw. Konzentrations-Zeit-Gesetze:

Reaktion 0. Ordnung:

−𝑑𝑐

𝑑𝑡= 𝑘 𝑏𝑧𝑤. 𝑐 = −𝑘𝑡 + 𝑐


−𝑑𝑐

𝑑𝑡= 𝑘𝑐 𝑏𝑧𝑤. 𝑙𝑛𝑐 = −𝑘𝑡 + 𝑙𝑛𝑐0


−𝑑𝑐

𝑑𝑡= 𝑘𝑐2 𝑏𝑧𝑤.

1

𝑐= 𝑘𝑡 +

1

𝑐0

mit c0: Ausgangskonzentration

k: Geschwindigkeitskonstante der Reaktion

t: Reaktionszeit

3. Kurstage

17

Aufg.2)

Bestimmen Sie die Gleichgewichtskonstante K und daraus den ∆G0-Wert für T = 343 K (70°C)!

Zur Ermittlung von K benötigen Sie die Gleichgewichtskonzentrationen der beteiligten

Reaktionspartner:

[HOAc]gl = Titration bei t = 90 min = [EtOH]gl

[Ester]gl = [HOAc]anf - [HOAc]gl

[H2O]gl = [H2O aus der HCl]anf + [Ester]gl

Den ∆G0-Wert erhalten Sie aus der Gleichung:

∆𝐺0 = −𝑅𝑇 ∙ 𝑙𝑛𝐾

mit R = 8,314 Jmol-1K-1

T = 343 K

ergibt sich:

∆𝐺0 = −6566,3 ∙ 𝑙𝑔𝐾 [𝐽

𝑚𝑜𝑙]

Beachten Sie, dass hier der dekadische Logarithmus verwendet wird!

Stellen Sie zunächst die Gleichgewichtskonstante auf:

𝐾 =

Damit erhalten Sie:

∆𝐺0343 = [

𝐽

𝑚𝑜𝑙]

Die Reaktion ist demnach ergonisch.

Aufg. 3)

Berechnen Sie aus dem Blindwert die Molarität der Salzsäure in der Reaktionslösung!

[HCl] = mol/L

Aufg. 4)

Welche Fehler treten bei der Bestimmung der Kinetik in diesem Versuch auf? Listen Sie

systematische und zufällige Fehlerquellen stichwortartig auf!

3. Kurstage

18

II. Kinetik und Gleichgewicht der Hydrolyse eines Esters bei 70°C

Dieser Versuch wird von den „Nachmittags“-Gruppen durchgeführt!

Reaktionsgleichung:

Essigsäureethylester Wasser Essigsäure Ethanol

Ansatz:

Essigsäureethylester 9,8 mL = 0,1 mol

Salzsäure 1,8 mL (enthält 0,1 mol Wasser!)

Dimethylsulfoxid 8,4 mL (als Lösungsmittel)

20,0 mL

Durchführung:

Entnehmen Sie 10,2 mL des Gemisches mit der gekennzeichneten Fortunapipette aus dem

Vorratsgefäß und füllen Sie das Volumen in den Reaktionskolben im Wasserbad, der sofort

wieder verschlossen wird. Etwa 15 mL Essigsäureethylester werden im Reagenzglas

5 Minuten im Wasserbad vorgewärmt. Mit der gekennzeichneten Fortunapipette werden

anschließend 9,8 mL des erwärmten Esters in den Reaktionskolben gegeben, der sofort

wieder verschlossen wird. Dann lösen Sie vorsichtig die Klammer und schwenken die

Apparatur zwecks Vermischung der eingefüllten Lösungen. Die Reaktion beginnt mit Zugabe

des Esters, d.h. diesen Zeitpunkt müssen Sie sich notieren!

Nach 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60 und 90 Minuten entnehmen Sie mit der 1,0 mL-Fortunapipette

1,0 mL des Kolbeninhalts und überführen dieses Volumen in ein Standgefäß, das zum

„Einfrieren“ der Reaktion schon ca. 30 mL Eis-Wasser-Gemisch enthält. Nach jeder

Probenentnahme verschließen Sie bitte sofort das Reaktionsgefäß! Die so erhaltenen 8

Proben werden mit Natronlauge unter Zusatz von 1 Tropfen Phenolphthalein als Indikator

bis zum Umschlag von farblos nach rot titriert. Zur Berücksichtigung des konstanten

Säuregehaltes (Blindwertbestimmung!) in den Titrationsproben pipettieren Sie 10,2 mL des

ausstehenden Gemisches und 9,8 mL Wasser in ein Standgefäß. Nach dem Vermischen

werden daraus drei Proben zu je 1 mL entnommen. Diese werden mit Wasser verdünnt und

mit Natronlauge unter Zusatz von 1 Tropfen Phenolphthalein bis zum Umschlag von farblos

nach rot titriert. Diese Blindwertbestimmung führen Sie am besten aus, sobald Ihnen die

anderen Titrationen Zeit dazu lassen (nach der 60-Minuten-Probe).

10,2 mL Gemisch

3. Kurstage

19

Verbrauch NaOH Blindwert in mL:


Auswertung:

Aufg.1)

Tragen Sie Ihre Messergebnisse in die nachstehende Tabelle ein. Errechnen Sie:

Konzentration der Essigsäure [HOAc]

Konzentration des Essigsäureethylesters [Ester]

1/[Ester]

ln[Ester]

Beginn der Reaktion:

t

/ min

VNaOH

/ mL

(VNaOH – Blindwert)

/ mL

[HOAc]

/ molL-1

[Ester]

/ molL-1 ln[Ester] 1 / [Ester]

0

5

10

15

20

30

45

60

90

3. Kurstage

20

Zur Ermittlung der Reaktionsordnung stellen Sie graphisch auf dem Millimeterpapier dar:

[Ester] gegen t

1/[Ester] gegen t

ln[Ester] gegen t

Verwenden Sie für jeden Graphen ein eigenes DIN A4-Millimeterpapier. Wählen Sie den

Maßstab so, dass das gesamte Blatt genutzt wird. Zeichnen Sie die Ausgleichskurven und

glatte Ausgleichsgeraden in alle Graphen ein! Wegen des Erreichens des Gleichgewichts

kann die Reaktionsordnung nur in den ersten 20 – 30 Minuten ermittelt werden. Innerhalb

dieses Zeitraums erwarten Sie:

im Diagramm [Ester] → t eine Gerade, wenn die Reaktion 0. Ordnung ist,

im Diagramm ln[Ester] → t eine Gerade, wenn die Reaktion 1. Ordnung ist,

im Diagramm 1/[Ester] → t eine Gerade, wenn die Reaktion 2. Ordnung ist.

Es gelten folgende Geschwindigkeits- bzw. Konzentrations-Zeit-Gesetze:


−𝑑𝑐

𝑑𝑡= 𝑘 𝑏𝑧𝑤. 𝑐 = −𝑘𝑡 + 𝑐


−𝑑𝑐

𝑑𝑡= 𝑘𝑐 𝑏𝑧𝑤. 𝑙𝑛𝑐 = −𝑘𝑡 + 𝑙𝑛𝑐0


−𝑑𝑐

𝑑𝑡= 𝑘𝑐2 𝑏𝑧𝑤.

1

𝑐= 𝑘𝑡 +

1

𝑐0

mit c0: Ausgangskonzentration

k: Geschwindigkeitskonstante der Reaktion

t: Reaktionszeit

3. Kurstage

21

Aufg.2)

Bestimmen Sie die Gleichgewichtskonstante K und daraus den ∆G0-Wert für T = 343 K (70°C)!

Zur Ermittlung von K benötigen Sie die Gleichgewichtskonzentrationen der beteiligten

Reaktionspartner:

[HOAc]gl = Titration bei t = 90 min = [EtOH]gl

[Ester]gl = [H2O]gl = [H2O aus der HCl]anf - [HOAc]gl

Den ∆G0-Wert erhalten Sie aus der Gleichung:

∆𝐺0 = −𝑅𝑇 ∙ 𝑙𝑛𝐾

mit R = 8,314 Jmol-1K-1

T = 343 K

ergibt sich:

∆𝐺0 = −6566,3 ∙ 𝑙𝑔𝐾 [𝐽

𝑚𝑜𝑙]

Beachten Sie, dass hier der dekadische Logarithmus verwendet wird!

Stellen Sie zunächst die Gleichgewichtskonstante auf:

𝐾 =

Damit erhalten Sie:

∆𝐺0343 = [

𝐽

𝑚𝑜𝑙]

Die Reaktion ist demnach ergonisch.

Aufg. 3)

Berechnen Sie aus dem Blindwert die Molarität der Salzsäure in der Reaktionslösung!

[HCl] = mol/L

Aufg. 4)

Welche Fehler treten bei der Bestimmung der Kinetik in diesem Versuch auf? Listen Sie

systematische und zufällige Fehlerquellen stichwortartig auf!

3. Kurstage

22


Theorie der Komplexe:

Unterschied einfaches Salz / Doppelsalz / Komplexsalz, Ligand, Zentralteilchen,

Koordinationszahl, Dissoziation der Komplexe, Nomenklatur der Komplexe, Assoziate,

Hydrate, Hydratation, Solvatation, Komplexbildungs- und Zerfallskonstante.

Redoxreaktionen:

Theorie der Redoxreaktionen, Oxidationszahl, Formulierung von Redoxgleichung,

Disproportionierung, Synproportionierung, Oxidationsschmelze, Redoxtitration.

Elektrochemie:

Elektromotorische Kraft (EMK) einer Reaktion, Nernst’sche Gleichung, Standardpotential,

Standardwasserstoffelektrode, Spannungsreihe, Standardpotential und Reaktionsrichtung,

pH-Messung mit der Standardwasserstoffelektrode.

Name, Symbol und Stellung im PSE der biochemisch wichtigsten Elemente:

H, F, Cl, Br, I, O, S, N, P, C, Na, K, Ca, Ba, Pb, Fe, Cu, Hg, Mn.


Anhand von qualitativen anorganischen Nachweisen werden Ihnen verschiedene chemische

Reaktionen (Stoffumwandlungen) vorgeführt. Achten Sie bei der Durchführung auf

Änderungen makroskopischer Stoffeigenschaften (Löslichkeit, Farbe) und formulieren Sie die

Formelgleichungen für die durchgeführten Nachweisreaktionen. Zur Vorbereitung empfiehlt

es sich, die bei jedem Versuch stehenden Formelgleichungen abzudecken. Schreiben Sie die

Formeln aller im Text erwähnten Substanzen auf und rekonstruieren Sie die

Formelgleichungen. Überlegen Sie für jede Substanz, welche Rolle sie in der Reaktion spielt.


Um einen einwandfreien Ablauf der Arbeiten zu ermöglichen, ist es unerlässlich, die

folgenden Hinweise genau zu beachten:

I. Führen Sie niemals Geschmacksproben oder Geruchsproben durch!

II. Gehen Sie äußerst sparsam mit den zur Verfügung stehenden Chemikalien um!

III. Flaschen müssen nach dem Gebrauch an ihren Platz zurückgestellt und mit den

zugehörigen Stopfen verschlossen werden und zwar auch dann, wenn sie nicht von dort

genommen wurden.

3. Kurstage

23

IV. Fassen Sie die Chemikalienflaschen nur so an, dass das Etikett in Richtung der

Handinnenfläche zeigt.

V. Die Beschädigung einer Flasche ist sofort dem Tutor mitzuteilen.

VI. Entnehmen Sie bitte nur kleine Substanzmengen von den ausstehenden Reagenzien,

d.h. 1 – 2 mL (entspricht einer Pipettenfüllung) bei Lösungen und eine Spatelspitze bei

festen Substanzen.

VII. Um Verunreinigungen der ausstehenden Reagenzien zu vermeiden, ist ein Zurückfüllen

nicht gebrauchter Substanzen zu unterlassen. Des Weiteren dürfen diese nur mit

sauberen Spateln und Pipetten entnommen werden.

VIII. Reaktionslösungen aus Standflaschen sind vor Ausführen der Reaktion in ein sauberes

Reagenzglas zu überführen.

IX. Das destillierte Wasser darf nur in die dafür vorgesehenen Spritzflaschen abgefüllt

werden.

X. Das Erhitzen von Lösungen darf in einem höchstens zu einem Drittel gefüllten

Reagenzglas mit dem Bunsenbrenner und unter Schütteln erfolgen, um Siedeverzüge

(d.h. ein unkontrolliertes Herausspritzen der heißen und evtl. ätzenden Flüssigkeit) zu

vermeiden!

XI. Achten Sie immer darauf, dass die Öffnung des Reagenzglases niemals auf Personen

(z.B. Ihre nichts Böses ahnenden Nachbarn) gerichtet ist!

XII. Chemikalienreste, Glasbruch und Sondermüll werden in besonderen, dafür

vorgesehenen Behältern gesammelt (stehen in den Abzügen; fragen Sie Ihren Tutor!).

XIII. Glasgeräte werden zunächst vorgespült (Waschwasser in die dafür vorgesehenen

Abfallgefäße entsorgen) und dann am Waschbecken gespült. Zuletzt sind alle

verwendeten Geräte mit deionisiertem Wasser zu spülen, um Trockenränder zu

vermeiden.

XIV. Für den Nachweis der Erdalkali-Ionen steht Ihnen ein Spektroskop zur Verfügung

(Einweisung durch den Tutor!).

3. Kurstage

24

Ihre Analyse kann enthalten:

Kationen: NH4+, Ca2+, Ba2+, Mn2+, Fe3+,Cu2+

Anionen: CO32-, NO3

-, PO43-, SO4

2-, Cl-, Br-, I-

Ihre Analyse wird Ihnen in einem Mörser bereitgestellt. Bevor Sie die eigentlichen Nachweise

durchführen sollten Sie die Analyse zwecks Homogenisierung gründlich verreiben. Die

Analyse ist in jedem Fall löslich, wenn nicht in deionisiertem Wasser, dann in verdünnter

Säure (gegebenenfalls unter Erwärmen). Lösen Sie immer nur einen kleinen Teil der Analyse,

da je nach Versuch unterschiedliche Lösungsbedingungen eingehalten werden müssen.

Die nachstehenden Versuche sollten folgendermaßen durchgeführt werden: Ein/e

Student/in führt die „Blindversuche“ durch während sein/ihre Partner/in zur gleichen Zeit

den Nachweis mit der unbekannten Analysensubstanz durchführt. Durch Vergleichen

können Sie somit feststellen, ob die Analyse so reagiert wie das Ion im Blindversuch.

Die Analyse kann, falls Fehler gemacht wurden, verbessert werden.

I. Nachweis von Ammoniumionen

𝑁𝐻4+(𝑎𝑞)

+ 𝑂𝐻−(𝑎𝑞) → 𝐻2𝑂 (𝑙) + 𝑁𝐻3(𝑔) ↑

𝐻2𝑂 (𝑙) + 𝑁𝐻3(𝑔) → 𝑁𝐻4+(𝑎𝑞)

+ 𝑂𝐻−(𝑎𝑞)

Auf einem Uhrglas werden 2 mL Ammoniumchloridlösung (bzw. die Analysensubstanz mit

2 mL Wasser) mit etwa 1 mL Natriumhydroxid-Lösung vermischt. Ein zweites Uhrglas wird

mit einem angefeuchteten pH-Papier versehen und darüber gelegt.

Blaufärbung des pH-Papiers weist auf Ammoniumionen hin.

II. Nachweis von Calciumionen

𝐶2𝑂42−(𝑎𝑞)

+ 𝐶𝑎2+(𝑎𝑞) → 𝐶𝑎𝐶2𝑂4(𝑠) ↓

2 mL Calciumchloridlösung (bzw. die in verdünnter Essigsäure gelöste Analyse) werden mit

etwas verdünnter Essigsäure angesäuert (warum?) und mit Ammoniumoxalatlösung

3. Kurstage

25

versetzt. Ein farbloser Niederschlag weist auf Calciumionen hin. Der Niedeschlag kann

spektroskopisch weiter untersucht werden. Eine ziegelrote Flammenfärbung weist auf

Calciumionen hin.

III. Nachweis von Bariumionen

𝐵𝑎2+(𝑎𝑞) + 𝑆𝑂42−(𝑎𝑞)

→ 𝐵𝑎𝑆𝑂4(𝑠) ↓

Eine Bariumchloridlösung (bzw. die in verdünnter Salzsäure gelöste Analysensubstanz) wird

mit etwas verdünnter Schwefelsäure versetzt. Ein farbloser Niederschlag zeigt Sulfationen

an. Der Niederschlag kann zudem spektroskopisch untersucht werden. Eine grüne

Flammenfärbung weist auf Bariumionen hin.

IV. Nachweis von Mangan(II)-Ionen

𝑀𝑛2+(𝑎𝑞) + 2 𝑁𝑂3−(𝑎𝑞)

+ 2 𝐶𝑂32−(𝑎𝑞)

→ 𝑀𝑛𝑂42−(𝑎𝑞)

+ 2 𝑁𝑂2−(𝑎𝑞)

+ 2𝐶𝑂2(𝑔) ↑

3 𝑀𝑛𝑂42−(𝑎𝑞)

+ 4 𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+

(𝐻𝑂𝐴𝑐)→ 2 𝑀𝑛𝑂4

−(𝑎𝑞)

+ 𝑀𝑛𝑂2(𝑠) ↓ + 2 𝐻2𝑂(𝑙)

Eine Spatelspitze Mangan(II)-sulfat (bzw. eine Spatelspitze der Analysensubstanz) wird auf

eine Magnesiarinne gegeben. Darauf werden 3 Spatelspitzen Kaliumnitrat sowie 1 – 2

Natriumhydroxid-Plätzchen gegeben. Die Magnesiarinne wird nun auf Rotglut erhitzt bis sich

eine homogene Schmelze gebildet hat. Bei positiver Nachweisreaktion entsteht eine grüne

bis blaugrüne Schmelze von Manganat(VI). Die erkaltete Schmelze wird in ein Reagenzglas

mit deionisiertem Wasser gegeben. Anschließend wird tropfenweise verdünnte Essigsäure

zugegeben. Die grünblaue Farbe der Schmelze schlägt in das Rotviolett des Permanganations

um. Außerdem scheidet sich nach einiger Zeit ein brauner Niederschlag von Mangandioxid

(Braunstein) ab.

V. Nachweis von Eisen(II)- und Eisen(III)-Ionen

3 𝐹𝑒2+(𝑎𝑞) + 𝑁𝑂3−(𝑎𝑞)

+ 4 𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+ → 3 𝐹𝑒3+(𝑎𝑞) + 𝑁𝑂(𝑔) + 2 𝐻2𝑂(𝑙)

Eine Spatelspitze Eisen(II)-sulfat (bzw. Analysensubstanz) wird in 2 mL verdünnter

Salpetersäure unter Erhitzen gelöst, um die Eisen(II)-Ionen zu Eisen(III)-Ionen zu oxidieren.

Diese Lösung wird mit 10 mL deionisiertem Wasser verdünnt und halbiert.

3. Kurstage

26

Va Nachweis als „Berliner Blau“

4 𝐹𝑒3+(𝑎𝑞) + 3 [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6] (𝑎𝑞)4− → 𝐹𝑒𝐼𝐼𝐼[𝐹𝑒𝐼𝐼𝐹𝑒𝐼𝐼𝐼(𝐶𝑁)6]3 ↓

Zu der einen Hälfte der eben hergestellten Lösung geben Sie einige Tropfen

Kaliumhexacyanoferrat(II)-Lösung. Ein tiefblauer Niederschlag von Berliner Blau zeigt

Eisen(III)-Ionen an.

Vb Nachweis als Thiocyanat-Komplex

𝐹𝑒3+(𝑎𝑞) + 3 𝑆𝐶𝑁−(𝑎𝑞) → 𝐹𝑒(𝑆𝐶𝑁)3(𝑠)

Zu der anderen Hälfte der eben hergestellten Lösung geben Sie einige Tropfen

Kaliumrhodanid-Lösung (Kaliumthiocyanatlösung). Blutrote Färbung zeigt Eisen(III)-Ionen an.

VI. Nachweis von Kupfer(II)-Ionen

𝐶𝑢2+(𝑎𝑞) + 4 𝑁𝐻3(𝑎𝑞) → [𝐶𝑢(𝑁𝐻3)4]2+(𝑠)

1 mL Kupfersulfatlösung (bzw. die gelöste Analyse) wird mit konzentrierter Ammoniaklösung

alkalisch gemacht. Eine tiefblaue Farbe (kann als Blindprobe eine andere Farbnuance haben)

weist auf Kupfer(II)-Ionen hin.

VII. Nachweis von Carbonationen

𝐶𝑂32−(𝑎𝑞)

+ 2𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+ → 𝐻2𝑂(𝑙) + 𝐶𝑂2(𝑔) ↑

Geben Sie zwei Spatelspitzen Analysensubstanz auf ein Uhrglas und tropfen Sie vorsichtig

6 M Salzsäure hinzu. Leichte Blasenbildung zeigt Carbonat an.

3. Kurstage

27

VIII. Nachweis von Nitrationen

VIIIa Nachweis durch Ringprobe

3 𝐹𝑒2+(𝑎𝑞) + 𝑁𝑂3−(𝑎𝑞)

+ 4 𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+ → 3 𝐹𝑒3+(𝑎𝑞) + 𝑁𝑂(𝑔) + 2 𝐻2𝑂(𝑙)

𝑁𝑂(𝑔) + [𝐹𝑒(𝐻2𝑂)6]2+ → [𝐹𝑒(𝐻2𝑂)5(𝑁𝑂)]

2+

2 mL verdünnte Salpetersäure (bzw. etwas in verdünnter Schwefelsäure gelöste Analyse)

werden mit 2 mL frisch bereiteter Eisen(II)-sulfatlösung (aus etwas festem Eisen(II)-sulfat

und 2 mL deionisiertem Wasser) versetzt und vorsichtig mit konzentrierter Schwefelsäure

unterschichtet, indem man das Reagenzglas schräg hält und die konzentrierte Schwefelsäure

an der inneren Wandung herunterfließen lässt (Abzug, Schutzbrille!). An der Phasengrenze

der wässrigen Lösung und der konzentrierten Schwefelsäure bildet sich als Nachweis von

Nitrationen ein brauner Ring von Nitrosoeisen(II)-sulfat Fe(NO)SO4.

VIIIb Nachweis mit Lunges-Reagenz

Eine Spatelspitze Natriumnitrat (bzw. Analysensubstanz) wird in konzentrierter Essigsäure

gelöst und mit einer Zinkperle versetzt. Danach werden 2 mL Lunges-Reagenz (Lösung von

Sulfanilsäure und α-Naphthylamin in 30%-iger Essigsäure) zugegeben. Eine Rotfärbung

(Azofarbstoff) zeigt das Vorhandensein von Nitrat an.

3. Kurstage

28

IX. Nachweis von Phosphationen

3 𝑍𝑟𝑂2+(𝑎𝑞) + 4 𝑃𝑂43−(𝑎𝑞)

+ 6 𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+ → 𝑍𝑟3(𝑃𝑂4 )4(𝑠) ↓ + 3 𝐻2𝑂(𝑙)

2 mL Natriumhydrogenphosphatlösung (bzw. die in verdünnter Salzsäure gelöste Analyse)

werden mit etwas konzentrierter Salzsäure angesäuert und mit Zirkonylchloridlösung

(ZrOCl2) versetzt. Ein farbloser, flockiger Niederschlag weist auf Phosphationen hin.

X. Nachweis von Sulfationen

𝑆𝑂42−(𝑎𝑞)

+ 𝐵𝑎2+(𝑎𝑞) → 𝐵𝑎𝑆𝑂4(𝑠) ↓

2 mL verdünnte Schwefelsäure (bzw. die in verdünnter Salzsäure gelöste Analyse) werden

mit etwas Bariumchloridlösung versetzt. Ein farbloser Niederschlag zeigt Sulfationen an

XI. Nachweis von Halogenid-Ionen

𝐴𝑔+(𝑎𝑞)

+ 𝑋(𝑎𝑞)−

𝐻𝑁𝑂3 → 𝐴𝑔𝑋(𝑎𝑞) ↓

a) 2 mL Natriumchloridlösung

b) 2 mL Natriumbromidlösung

c) 2 mL Kaliumiodidlösung

(bzw. die in verdünnter Salpetersäure gelöste Analyse) werden mit etwas verdünnter

Salpetersäure und etwas Silbernitratlösung versetzt.

Zu a): Bei Anwesenheit von Chloridionen entsteht ein rein farbloser Niederschlag (wird

nach längerem Stehen durch Alterung gräulich).

Dieser ist löslich in verdünnter Ammoniaklösung.

Zu b): Bei Anwesenheit von Bromidionen entsteht ein farbloser bis gelblich-grüner

Niederschlag.

Dieser ist löslich in konzentrierter Ammoniaklösung.

Zu c): Bei Anwesenheit von Iodidionen entsteht ein gelblicher Niederschlag.

Dieser ist weder in verdünnter noch in konzentrierter Ammoniaklösung löslich.

3. Kurstage

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XII. Nachweis von Bromid- und Iodid-Ionen

2 𝐵𝑟−(𝑎𝑞) + 𝐶𝑙2(𝑎𝑞) → 𝐵𝑟2(𝑎𝑞) + 2 𝐶𝑙−(𝑎𝑞)

2 𝐼−(𝑎𝑞) + 𝐶𝑙2(𝑎𝑞) → 𝐼2(𝑎𝑞) + 2 𝐶𝑙−(𝑎𝑞)

a) 2 mL Natriumbromidlösung

b) 2 mL Kaliumiodidlösung

(bzw. die in verdünnter Salpetersäure gelöste Analyse) werden mit etwas verdünnter

Salpetersäure versetzt. Die Lösung mit dann mit n-Pentanol überschichtet. Nun wird

tropfenweise Chlorwasser (Abzug!) zugegeben. Nach jeder Zugabe wird kräftig geschüttelt.

Zu a): Bei Anwesenheit von Bromidionen färbt sich die organische Phase gelb-braun.

Zu b): Bei Anwesenheit von Iodidionen färbt sich die organische Phase violett.

3. Kurstage

30

Die folgenden Versuche werden nicht durchführt, müssen aber in der Theorie (Klausur!)

beherrscht werden!

XIII. Nachweis von Quecksilber(II)-Ionen

𝐻𝑔2+(𝑎𝑞)

+ 𝐶𝑢(𝑠) → 𝐻𝑔(𝑠) + 𝐶𝑢2+(𝑠)

1 mL Quecksilber(II)-chloridlösung (bzw. die in verdünnter Salzsäure gelöste Analyse) wird in

ein kleines Standgefäß gegossen, in dem ein Stückchen Kupferblech liegt. Der auftretende

grauer bis silbrig-glänzender Überzug auf dem Kupferblech nennt man eine

Amalgamlegierung und weist auf Quecksilber(II)-Ionen hin.

XIV. Nachweis von Barium- und Blei(II)-Ionen

𝐵𝑎2+(𝑎𝑞) + 𝐶𝑟𝑂42−(𝑎𝑞)

𝐻𝑂𝐴𝑐 → 𝐵𝑎𝐶𝑟𝑂4(𝑠) ↓

𝑃𝑏2+(𝑎𝑞) + 𝐶𝑟𝑂42−(𝑎𝑞)

𝐻𝑂𝐴𝑐 → 𝑃𝑏𝐶𝑟𝑂4(𝑠) ↓

a) 2 mL Bariumchloridlösung

b) 2 mL Bei(II)-acetatlösung

(bzw. die in Essigsäure gelöste Analyse) werden mit etwas Kaliumchromatlösung versetzt.

Ein gelber Niederschlag weist auf Barium- oder Blei(II)-Ionen hin.

XV. Unterscheidung von Barium- und Blei(II)-Ionen

𝑃𝑏2+(𝑎𝑞) + 𝑆2−(𝑎𝑞) → 𝑃𝑏𝑆(𝑠) ↓

Die Chromatniederschläge aus dem vorherigen Versuch werden abfiltriert, gut mit

deionisiertem Wasser ausgewaschen und in ein anderes Reagenzglas überführt. Dann

werden sie in etwas verdünnter Salzsäure gelöst und mit etwas H2S-Wasser versetzt. Nur

Blei(II)-Ionen bilden mit Sulfidionen einen schwerlöslichen schwarzen Niederschlag.

XVI. Nachweis von Mangan(II)-Ionen

2𝑀𝑛(𝑎𝑞)2+ + 5𝑃𝑏𝑂2(𝑠) + 4𝐻3𝑂(𝑎𝑞)

+ 𝐻𝑁𝑂3 → 2𝑀𝑛𝑂4

− (𝑎𝑞) + 5𝑃𝑏(𝑎𝑞)2+ + 2𝐻2𝑂(𝑙)

Eine Spatelspitze Mangan(II)-sulfat (bzw. eine Spatelspitze der Analysensubstanz) wird mit

zwei Spatelspitzen Blei(IV)-oxid, 2 mL konzentrierter Salpetersäure und zwei Tropfen 1%-iger

Silbernitratlösung versetzt. Die Mischung wird anschließend unter Umschütteln erhitzt. Nach

Abkühlen der Mischung wird diese mit 1 mL deionisiertem Wasser verdünnt. Nach Absetzen

3. Kurstage

31

des überschüssigen Blei(IV)-oxids weist eine rot-violett gefärbte Lösung auf Mangan(II)-

Ionen hin.

Auswertung:

Analysen-Nr.:

Kationen: ( ) NH4+ ( ) Ca2+ ( ) Ba2+

( ) Mn2+ ( ) Fe2+/3+ ( ) Cu2+

Anionen: ( ) CO32- ( ) NO3

- ( ) PO43-

( ) SO42- ( ) Cl- ( ) Br- ( ) I-

Zwischenprüfung

über allgemeine, physikalische und anorganische Chemie

(Gegenstandskatalog, Chemie für Mediziner, Stoff der ersten vier Kurstage).

15 Fragen

Zur Teilnahme an der Zwischenklausur ist die Vorlage der vollständig

unterzeichneten Teilnehmerkarte Voraussetzung. Geschieht dies nicht, so ist

auch eine Teilnahme an der Nachklausur ausgeschlossen!

Beachten Sie den Aushang!

3. Kurstage

32


Chemische Bindung II:

Einfache Hybridorbitale (sp3-, sp2- und sp-Orbitale), räumlicher Bau einfacher Moleküle,

Isomerie, Projektionen.

Aliphaten:

Nomenklatur, homologe Reihe, Alkane, Cycloalkane, Alkene, Alkine, cis-/trans-Dekalin,

Steran.

Aromaten:

Nomenklatur, Mesomerie, kondensierte Aromaten.

Heterocyclen:

Tetrahydrofuran, Tetrahydropyran, Pyrrol, Imidazol, Pyridin, Pyrimidin, Purin, Indol, Thiazol,

Thiophen.

Konstitution:

Verzweigte Alkane, o-, m-, p-substituierte Aromaten.

Konfiguration:

cis-/trans-Isomerisierung an Ringsystemen, E/Z-Isomerie an Doppelbindungen.

Enantiomerie:

Asymmetrisch substituiertes C-Atom, Enantiomere/Diastereomere, Eigenschaften chiraler

Verbindungen, Nomenklatur chiraler Verbindungen.

Konformation:

Abgrenzung vom Begriff der Konfiguration, gestaffelt/ekliptisch (staggered/eclipsed), Sessel,

Wanne, Twist.

Ringspannung:

Torsionsspannung, Winkelspannung (Baeyer-Spannung), Pitzer-Spannung.

Projektionsformeln:

Keilstrich, Sägebock, Newman-Projektion.

3. Kurstage

33


Während Sie im Teilbereich „Anorganische Chemie“ des Praktikums vorwiegend Ionen

kennengelernt haben, die (annähernd) kugelförmig gebaut sind und zwischen denen

ungerichtete Kräfte wirken, haben die Moleküle der Organischen Chemie vielfältige

Strukturen. Diese lassen sich unter anderem auf die Elektronenverteilung (Hybridisierung)

der beteiligten Atome (meistens Kohlenstoff) zurückführen und werden im Teilgebiet

„Stereochemie“ untersucht. Die Gestalt eines Moleküls ist für seine Eigenschaften ebenso

wichtig wie seine funktionellen Gruppen. Enzyme etwa erkennen das Substrat, mit dem sie

reagieren sollen, nicht nur anhand seiner funktionellen Gruppen, sondern auch an dessen

Form. Die Wirkungsweise vieler Drogen beruht z.B. auf ihrer räumlichen Ähnlichkeit mit

körpereigenen Stoffen.

Mit Bausteinen, die den verschieden hybridisierten Atomen nachempfunden sind, können

Sie (relativ) naturgetreue Modelle anfertigen.

Jeder Zweiergruppe steht für die folgenden Aufgaben ein Tablett mit passenden

Molekülmodellen zur Verfügung, mit denen die Struktur- und Stereochemie ausgewählter

Verbindungen erarbeitet werden soll.

Atome sind darin durch verschiedenfarbige Cluster aus Plastik mit Zapfen in den korrekten

Bindungswinkeln symbolisiert (z.B. Methan, Ethin).

Die Bindungen zwischen den Atomen werden durch verschieden lange Plastikröhrchen

dargestellt. Bei π-Bindungen werden biegsame Röhrchen verwendet. Die hergestellten

Modelle werden dem Tutor vorgelegt.

Bauelemente des Gerüstmodellsystems:

Cluster

Geometrie der

Zapfen tetraedrisch trigonal bipyramidal oktaedrisch

dargestellte

Hybridisierung sp3 sp2 sp

Verwendung zur

Darstellung von

einfach gebundenen

Atomen

doppelt gebundenen

Atomen

dreifach gebundenen

Atomen

3. Kurstage

34

Farben der Cluster für verschiedene Elemente:

Element Clusterfarbe

C schwarz

H weiß

N blau

O rot

Cl grün

Röhrchenlänge für verschiedene kovalente Bindungen:

1,5 cm 2,0 cm 2,5 cm

C-H C=C C-C

O-H C=O C-O

N-H C=Naromatisch C-Naliphatisch

N=O

Die Aufgabenblätter zum 5. Kurstag werden zu Beginn des Praktikums ausgeteilt. Verwenden

Sie zum Ausfüllen nur einen Bleistift! Bemühen Sie sich, sauber zu zeichnen. Die ausgefüllten

Aufgabenblätter müssen von jedem Praktikumsteilnehmer innerhalb von 2 Werktagen

abgegeben werden und richtig korrigiert bis zum nächsten Kurstag bei dem jeweiligen

Tagesassistenten vorliegen. Andernfalls wird der Inhalt des Kurstages in einem Testat

(15 - 20 Minuten) beim Tagesassistenten abgefragt!

3. Kurstage

35


Funktionelle Gruppen, Reaktionen:

Name, Formel und Oxidationsstufe (am C-Atom) von Halogenverbindungen und Aminen,

Thiolen, Sulfiden, Disulfiden, Sulfonsäuren, Alkoholen, Ethern, Aldehyden, Ketonen,

Carbonsäuren, Carbonsäurederivaten, Nitrilen.

Reaktive Teilchen:

Radikal, Anion/Kation, Elektrophil/Nukleophil.

Nukleophile Substitution:

SN1 vs. SN2, Inversion, Retention.

Elektrophile Substitution an Aromaten:

Mesomerer und induktiver Effekt, dirigierende Wirkung, Einfluss auf relative

Reaktionsgeschwindigkeiten (Substituenten 1. und 2. Ordnung).

Addition, Eliminierung:

Hydrierung, Bromierung, Hydratisierung, Markownikoff-Regel, Polymerisierung,

Dehydrohalogenierung, Hofmann- und Saytzew-Produkt.



Unbedingt Schutzbrille und Schutzkittel tragen, da mit stark ätzender Säure (konzentrierte

Schwefelsäure) gearbeitet wird! Bei Berührung mit der Haut die betroffene Stelle sofort mit

viel kaltem Wasser spülen.

Acetanhydrid (Essigsäureanhydrid) ist stark ätzend und riecht stechend nach Essigsäure.

Arbeiten Sie vorsichtig und verschließen Sie sofort alle Gefäße, die Acetanhydrid enthalten.

Lassen Sie keine Pipetten in den Vorratsflaschen stehen!

Die hergestellte Acetylsalicylsäure ist in dieser Reinheit nicht zur Einnahme geeignet!

3. Kurstage

36

I. Darstellung von Acetylsalicylsöure (ASS)

Durchführung:

Die abgewogene Menge Salicylsäure (3,0 g, liegt in Form eines kleinen Päckchens aus) wird

in den Kolben gefüllt und im Abzug mit 4 mL Acetanhydrid versetzt. Verschließen Sie den

Kolben mit einem Stopfen. Geben Sie nun mit einer Pasteurpipette 4 Tropfen konzentrierte

Schwefelsäure hinzu und schwenken Sie um. Warten Sie ein paar Minuten und befestigen

Sie den Kolben am Rückflusskühler. Sichern Sie den Kolben mit einer Schliffklammer! Die

Reaktionsmischung sollte mindestens 30 Minuten im heißen Wasserbad bleiben.

Manchmal fällt in der Wärme bereits das Produkt aus. In diesem Fall gießen Sie den Inhalt

des Reaktionskolbens in ca. 20 mL Eiswasser. Sollte sich das Reaktionsprodukt nicht

vollständig aus dem Kolben entleeren lassen, so geben Sie ca. 10 mL Wasser in den Kolben

und gießen seinen Inhalt dann in das Eiswasser (stochern Sie bitte nicht mit dem Spatel im

Kolben herum).

Sollte das Produkt nach 30 Minuten Erhitzen nicht ausfallen, gießen Sie bitte den Inhalt das

Reaktionskolbens direkt in ca. 20 mL Eiswasser. Meist fällt das Produkt als farbloses Öl an.

Durch längeres Schwenken lässt sich das Produkt verfestigen.

Filtrieren Sie nun durch einen Faltenfilter und waschen den Rückstand so lange mit Wasser

bis er nicht mehr nach Essigsäure riecht. Zum Umkristallisieren geben Sie den Rückstand aus

dem Filter wieder in den Kolben und fügen ca. 5 mL einer Mischung aus Ethanol und Wasser

(1 : 1) hinzu. Erwärmen Sie die Mischung nun am Rückflusskühler im Wasserbad bis sich alles

(oder zumindest fast alles) gelöst hat und filtrieren Sie die noch heiße Lösung durch einen

Faltenfilter. Kühlen Sie nun das Filtrat bis die Acetylsalicylsäure ausfällt.

Auswertung:

a) Wie viel Gramm Acetylsalicylsäure müssten Sie bei einer Ausbeute von 90% erhalten?

(M(Salicylsäure) = 138 g/mol; M(ASS) = 180 g/mol)

b) Wiegen Sie Ihr getrocknetes Reaktionsprodukt! Wie groß ist Ihre Ausbeute?

c) Fertigen Sie von Ihrem Produkt und von Acetylsalicylsäure p. a. ein

Dünnschichtchromatogramm mit dem Laufmittelgemisch Cyclohexan/Ethanol (10 : 3)

an, um seine Reinheit zu überprüfen.

3. Kurstage

37

II. Dünnschichtchromatographie eines Arzneimittels

Durchführung:

Sie erhalten verdünnte Lösungen von einer Analysensubstanz und drei Vergleichssubstanzen

sowie eine DC-Kammer mit einem geeigneten Laufmittel (nicht mit dem des Nachbarn

vertauschen). Sie tragen etwa 1 cm vom unteren Rand der DC-Folie 3 – 4 Tropfen der

Analysenlösung sowie daneben die Vergleichsproben punktförmig auf. Anschließend stellen

Sie die Folie senkrecht in die Kammer. Die Startlinie muss über dem Niveau des Laufmittels

im DC-Tank liegen! Wenn das Lösungsmittel bis ca. 0,5 cm unter den oberen Rand gelaufen

ist, nehmen Sie die DC-Folie heraus, lassen diese trocknen und betrachten sie unter der UV-

Lampe. Markieren Sie die UV-aktiven Flecken mit einem Bleistift.

Sie sollen durch Dünnschichtchromatographie eines der folgenden Arzneimittel

identifizieren:

3. Kurstage

38

Gegenstadnskatalog zum 7. Kurstag

Bezeichnung, Struktur, Eigenschaften, Darstellung, Reaktionen von:

Halogenverbindungen (z. B. Chloroform, DDT), Aminen (tertiäre/quartäre

Ammoniumverbindungen, Basizität), Thiolen, Sulfiden, Disulfiden, Sulfonsäuren, Alkoholen

(z.B. Glycol, Glycerin), Ethern, Phenolen (Acidität, Hydrochinon/Chinon,

Substituenteneinfluss auf das Redoxpotenzial), Aldehyden und Ketonen (Tautomerie, Aldol-

Reaktion, Umsetzung mit Ammoniak-Derivaten).



Für die organische Analyse gelten die gleichen Hinweise wie für die anorganische Analyse.

Darüber hinaus ist noch zu beachten:

I. Organische Substanzen werden niemals im Reagenzglas über der offenen Flamme

erhitzt (Brand- und Explosionsgefahr!), sondern stets im Wasserbad!

II. Sollte eine organische Lösung trotzdem einmal brennen, zuerst den Bunsenbrenner

ausstellen und dann, falls das Feuer nicht erlischt, den Feuerlöscher benutzen.

III. Ersetzen Sie durch organische Substanzen verunreinigtes Wasser im Wasserbad durch

frisches.

IV. Keine Geschmacksproben! Keine Geruchsproben!

V. Organische Reaktionen brauchen Zeit, da normalerweise nicht Ionen-, sondern

Atombindungen reagieren.

3. Kurstage

39

Ihre Analyse enthält maximal zwei funktionelle Gruppen einer Substanzverbindung aus

folgender Aufstellung:

Halogen, aliphatische Doppelbindung, Phenol, Carbonsäure, Aldehyd, Keton.

Es kommen in der Analyse nicht zusammen vor: Aldehyd und Keton.

Ihre Analyse ist in jedem Fall löslich, entweder in Wasser, Ethanol oder Chloroform. Wie

üblich wird zu jedem Experiment nur ein Teil der Analysensubstanz gelöst (vgl. Kurstag 4).

Alle Nachweise sind zunächst mit entsprechenden Blindproben durchzuführen. Jede Gruppe

erhält 2 Proben, die analysiert werden müssen. Auf dem Etikett der Probengläschen steht

die Probennummer. Wenn der Nachweis V (Dinitrophenylhydrazon-Nachweis) positiv

ausfällt, so sind auch noch die Nachweise VI bis VIII durchzuführen. Bei der Auswertung

sollen die Probennummern und die in den Analysen gefundenen funktionellen Gruppen

angegeben werden.

I. Beilsteinprobe auf Halogene

In der entleuchteten Bunsenbrennerflamme wird ein Kupferblech sorgfältig ausgeglüht.

Nach dem Abkühlen(!) wird etwas Chloralhydrat (bzw. Analysensubstanz) auf das

Kupferblech gebracht und dieses wieder in die Flamme gehalten. Die entstehenden

flüchtigen Kupfer(I)-halogenide verursachen eine deutliche grüne Flammenfärbung.

II. Hinweis auf aliphatische Doppelbindungen

a) 1 mL Cyclohexen (bzw. die gelöste Analyse) wird mit etwas Bromwasser versetzt und

geschüttelt. Das schnelle Verschwinden der braunen Farbe des Broms deutet auf

aliphatische Doppelbindungen hin.

b) 1 mL Cyclohexen (bzw. die gelöste Analyse) wird mit einer schwach alkalischen

Kaliumpermangantlösung versetzt und geschüttelt. Das schnelle Verschwinden der

violetten Farbe deutet auf aliphatische Doppelbindungen hin.

3. Kurstage

40

III. Hinweis auf Phenole

2 mL einer wässrigen Phenollösung (bzw. einer methanolischen Lösung der Analyse) werden

mit einigen Tropfen Eisen(III)-chloridlösung versetzt.

Farben des Phenolnachweises mit 0,1% FeCl3-Lösung:

Wasser Methanol

Benzcatechin grün (Blaustich) grün

Pyrogallol beim Eintropfen blau, entfärbt sich schnell,

Endfarbe rötlich bis rostbraun

beim Eintropfen schwach blau,

schlägt ins Grünliche um,

Endfarbe rostbraun

Vanillinsäure gelb dunkelgelb

Phloroglucin blau (Violettstich) grünlich (Blaustich)

Vanillin blau grünlich (Gelbstich)

Salicylsäure rotviolett blauviolett

Beachten Sie, dass Eisen(III)-chloridlösung selbst eine gelbe Färbung besitzt!

IV. Hinweis auf Carbonsäuren

1 Tropfen einer wässrigen Oxalsäurelösung (bzw. der gelösten Analyse) wird mit einem

Glasstab auf ein mit Wasser befeuchtetes Stück pH-Papier gebracht. Eine Rötung des pH-

Papiers (kann ggf. erst nach einigen Minuten eintreten) weist bei Abwesenheit von

Phenolen auf Carbonsäuren hin.

3. Kurstage

41

V. Hinweis auf Aldehyde und Ketone

3 mL 2,4-Dinitrophenylhydrazoniumperchlorat-Lösung (2,4-Dinitrophenylhydrazin, gelöst in

Perchlorsäure) werden mit deionisiertem Wasser auf das doppelte Volumen verdünnt. Unter

Umschütteln wird die Reagenslösung mit einer methanolischen Lösung von Aceton (bzw. der

Analyse) versetzt. Das Auftreten eines gelben bis roten Niederschlags weist auf aldehydische

oder ketonische Carbonylgruppen hin.

VI. Nachweis von Aldehyden mit Fehling’scher Lösung

Versetzen Sie ein Gemisch aus gleichen Volumina Fehling’scher Lösung I (Kupfersulfatlösung)

und Fehling’scher Lösung II (Kaliumnatriumtartrat in Natronlauge) mit etwas methanolischer

Lösung von Butanal (bzw. der Analyse). Erwärmen Sie die Reaktionslösung für 10 Minuten im

Wasserbad. Die Bildung eines roten Niederschlags von Kupfer(I)-oxid weist auf aldehydische

Carbonylgruppen hin. Bei aromatischen Aldehyden funktioniert dieser Nachweis

normalerweise nicht.

VII. Nachweis von Aldehyden mit fuchsinschwefliger Säure

Bitte führen Sie den Blindversuch hier gleichzeitig mit dem Nachweis durch!

Versetzen Sie eine methanolische Lösung von Butanal (bzw. ein wenig in Ethanol gelöste

Analyse) mit ca. 2 mL fuchsinschwefliger Säure. Erwärmen Sie die Reaktionsmischung ca.

5 Minuten im Wasserbad. Der Nachweis ist dann positiv, wenn sich die Lösung rosa bis

violett verfärbt.

3. Kurstage

42

VIII. Nachweis von Aldehyden durch die Probe nach Tollens

Zu 1 mL einer Silbernitrat-Lösung fügen Sie Ammoniaklösung hinzu bis sich der gebildete

Niederschlag wieder aufgelöst hat. Anschließend geben Sie tropfenweise Natronlauge zu

und dann Ammoniak-Lösung bis sich der gebildete Niederschlag gerade wieder gelöst hat.

Ein Überschuss Ammoniak-Lösung ist zu vermeiden. Die Lösung wird zu gleichen Teilen auf

zwei Reagenzgläser verteilt, mit ethanolischer Butanallösug (bzw. der gelösten Analyse)

versetzt und im Wasserbad erhitzt. Das Ausfallen von elementarem Silber (bei besonders

sorgfältigem Arbeiten als metallisch glänzender Silberspiegel an der Wand des

Reagenzgases) weist auf Aldehyde hin.

Die folgenden Versuche werden nicht durchführt, müssen aber in der Theorie (Klausur!)

beherrscht werden!

IX. Hinweis auf primäre aromatische Amine

Etwas Anilinhydrochlorid (bzw. Analyse) wird in 2 mL verdünnter Salzsäure gelöst und in

Eiswasser gekühlt. Anschließend wird 1 Tropfen einer konzentrierten Natriumnitritlösung

hinzu getropft. Nach einigen Minuten wird zu der kalten Reaktionslösung solange Harnstoff

zur Entfernung des überschüssigen Nitrits gegeben bis keine Gasentwicklung mehr auftritt.

Dann werden unter Eiskühlung einige Tropfen N,N-Dimethylanilin als Kupplungskomponente

zugesetzt. Nach langsamem Erwärmen auf Raumtemperatur zeigt eine sich nach und nach

vertiefende Rotfärbung die Anwesenheit eines primären aromatischen Amins an.

3. Kurstage

43

X. Hinweis auf sekundäre Amine

Je eine Spatelspitze Diethylaminhydrochlorid (bzw. Analyse) und festes Natriumnitrit werden

mit 2 mL verdünnter Essigsäure versetzt und kurz mit dem Bunsenbrenner erwärmt. Die

Abscheidung von gelblichen Tröpfchen des Nitrosamins an der Oberfläche der wässrigen

Phase weist auf sekundäre Amine hin.

Auswertung:

1. Analysen-Nr.:

( ) Halogen ( ) Alken ( ) Phenol

( ) Carbonsäure ( ) Aldehyd ( ) Keton

2. Analysen-Nr.:

( ) Halogen ( ) Alken ( ) Phenol

( ) Carbonsäure ( ) Aldehyd ( ) Keton

3. Kurstage

44


Carbonsäuren:

Acidität, Tenside, Fette, Seifen.

Carbonsäurederivate:

Halogenide, Amide, Anhydride, Ester, Nitrile.

Kohlensäurederivate:

Phosgen, Kohlensäureester, Harnstoff (Urethane), Barbitursäure, Guanidin.

Hydroxy- und Ketocarbonsäuren:

Redoxreaktionen, Tautomerie, Decarboxylierung.

Reinigungs- und Trennverfahren:

Reinheitskriterien, Festpunkt, Siedepunkt, Brechungsindex, Rf-Wert, Drehwert, IR- und

UV/Vis-Spektroskopie, Destillation, Sublimation, Gefriertrocknung, Kristallisation, Extraktion,

Chromatographie, Ionenaustausch, Elektrophorese, Gelfiltration, Osmose, Dialyse,

Membrangleichgewicht (Donnan-Beziehung).

Stereoisomerie:

D/L-Nomenklatur, Fischerprojektion, R/S-Nomenklatur, meso-Verbindungen, Diastereomere.

Bezeichnung, Struktur und Eigenschaften von:

Aminosäuren (alle 20 proteinogenen, isoelektrischer Punkt, Peptidbindung,

Aminosäuresequenz, Eiweiß, Primär-/Sekundär-/Tertiärstruktur von Proteinen),

Kohlenhydraten (Klassifizierung nach C-Zahl, Ringgröße, funktionelle Gruppen, Haworth-

Projektion, α- und β-Form, Glycosid-Bindung, höhere Saccharide), Phosphorsäureestern

(AMP, c-AMP, ADP, ATP, Hydrolyse, Energetik), Alkaloiden, Steroiden, Nukleinsäuren (Purin-

und Pyrimidinbasen, DNA-Struktur, Doppelhelix), Fetten.

3. Kurstage

45

Versuch zum 8. Kurstag: Analyse eines Aminosäuregemisches

Durchführung:

Sie erhalten eine Analysensubstanz, welche zwei unterschiedliche Aminosäuren enthält,

sowie fünf Vergleichssubstanzen. Sie tragen etwa 1 cm vom unteren Rand der DC-Folie 3 – 4

Tropfen der Analysenlösung sowie daneben die Vergleichsproben punktförmig auf.

Anschließend stellen Sie die Folie senkrecht in die vorbereitete DC-Kammer mit geeignetem

Laufmittel. Die Startlinie muss über dem Niveau des Laufmittels im DC-Tank liegen! Wenn

das Lösungsmittel bis ca. 0,5 cm unter den oberen Rand gelaufen ist, nehmen Sie die DC-

Folie heraus und lassen diese trocknen. Die getrocknete Platte wird mit Ninhydrin-Reagenz

besprüht (Handschuhe!) und zur Entwicklung mit einem Heißluftföhn getrocknet (Vorsicht!).

Bei unklarer Entwicklung empfiehlt es sich, nochmals mit wenig Ninhydrin-Reagenz

anzufärben.

Sie sollen durch Dünnschichtchromatographie zwei der folgenden Aminosäuren

identifizieren:

Auswertung:

Analysen-Nr.:

( ) Glycin ( ) Alanin ( ) Leucin ( ) Prolin ( ) Asparaginsäure

3. Kurstage

46

Aufgaben zum 8. Kurstag

In der Zeit, in der die Chromatogramme angefertigt werden, soll die Stereochemie wichtiger

Naturstoffe anhand von Modellverbindungen erarbeitet werden.

Aufgabe 1

Zeichnen Sie die Moleküle in räumlicher Darstellungsweise. Das Chiralitätszentrum wird

markiert und die Substituenten nach der Cahn-Ingold-Prelog-Regel (Keil-Strich-Formel,

niedrigste Priorität nach hinten!) gewichtet. Geben Sie nach fallender Priorität die Folge der

Substituenten an, und entscheiden Sie, welche Konfiguration (D/L- und R/S-Nomenklatur!)

im Einzelnen vorliegt.

(D/L-Nomenklatur)

(R/S-Nomenklatur)

Reihenfolge der Substituenten nach fallender Priorität:

> > >

3. Kurstage

47

Aufgabe 2

Zeichnen Sie die Mannose in der Fischer-Projektion und die α/β–D-Galactopyranose in der

Haworthformel sowie der Konformationsformel. Als Beispielmodelle können die

nachstehenden Formeln der D-Glucose und der α/β-D-Glucopyranose dienen.

D-Glucose α-D-Glucopyranose β-D-Glucopyranose

offenkettig Halbacetal Halbacetal

Fischer-Projektion Haworth-Projektion Konformationsformel

Worauf beziehen sich jeweils die Bezeichnungen „D/L“ sowie „α/β“?

D:

α:

β:

Wie viele Chiralitätszentren liegen vor in der

a) offenkettigen Form?

b) Pyranoseform?

3. Kurstage

48

Aufgabe 3

Während die einfachste Aminosäure, das Glycin, kein Chiralitätszentrum besitzt, sind alle

anderen α-Aminosäuren chiral. Von einigen Ausnahmen abgesehen, besitzen alle natürlich

vorkommenden α-Aminosäuren eine L-Konfiguration. Konstruieren Sie die Fischerprojektion

der beiden Antipoden des Tryptophans in der Zwitterionenform.

Abschlussprüfung

über organische Chemie

(Gegenstandskatalog, Chemie für Mediziner, Stoff der Kurstage 5 bis 8).

30 Fragen

Zur Teilnahme an der Abschlussklausur ist die Vorlage der vollständig

unterzeichneten Teilnehmerkarte Voraussetzung. Geschieht dies nicht, so ist

auch eine Teilnahme an der Nachklausur ausgeschlossen!

Beachten Sie den Aushang!

4. Stoffsammlung

49

4. Stoffsammlung

Sie sollen die Strukturformeln und Gruppenzugehörigkeit folgender Verbindungen angeben

können (siehe auch Gegenstandskatalog!):

Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Acrylsäure, Crotonsäure, Milchsäure,

Weinsäure, Brenztraubensäure, Acetessigsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure,

Glutarsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, alle 20 proteinogenen Aminosäuren, Benzoesäure,

p-Aminobenzoesäure, Salicylsäure, Phthalsäure, Phosgen, Harnstoff, Barbitursäure,

Guanidin, Pyrrol, Imidazol, Pyridin, Pyrimidin, Purin, Indol, Thiazol, Tetrahydrofuran,

Tetrahydropyran, Glycerinaldehyd, Dihydroxyaceton, Glucose.

Sie sollen die Zugehörigkeit der folgenden Verbindungen zu den angegebenen

Verbindungsklassen kennen:

gesättigte Monocarbonsäuren: Valeriansäure, Palmitinsäure, Stearinsäure.

ungesättigte Monocarbonsäuren: Ölsäure, Elaidinsäure, Linolsäure, α- und γ-Linolensäure,

Arachidonsäure, Eicosapentaensäure,

Docosahexaensäure.

Hydroxycarbonsäuren: Glycerinsäure, Milchsäure, Äpfelsäure, Glucuronsäure,

3-Hydroxybuttersäure, Citronensäure.

Ketocarbonsäuren: Oxalessigsäure, α-Ketoglutarsäure, Brenztraubensäure.

Monosaccharide: Ribose, Desoxyribose, Erythrose, Xylose, Fructose,

Galactose, Glucose, Glucosamin, N-Acetylglucosamin.

Disaccharide: Rohrzucker bzw. Saccharose, Maltose, Cellobiose,

Lactose, Lactulose.

Polysaccharide: Amylose, Amylopektin, Cellulose, Glycogen.

Peptide: Insulin, Glucagon, Calcitonin, Glutathion, Gramicidin A.

Proteine: Hämoglobin, Myoglobin, Albumin.

Alkaloide: Coffein, Chinin, Nicotin, Morphin, Atropin, Scopolamin,

Cocain.

Steroide: Cholesterin, Testosteron, Androsteron, Oestradiol,

Progesteron, Cortison, Gallensäuren.

Nucleinsäuren: DNA (Desoxyribonucleinsäure), RNA (Ribonucleinsäure)

4. Stoffsammlung

50

4.1 Einige wichtige Definitionen

Orbital:

Ein Orbital ist die Wellenfunktion gleicher Aufenthaltswahrscheinlichkeit bzw. Ladungsdichte

eines Elektrons mit bestimmtem energetischen Zustand.

Grundgesetze:

a) Gesetz von der Erhaltung der Masse:

Bei chemischen Vorgängen ist die Gesamtmasse der Ausgangsstoffe gleich der Gesamtmasse

der Reaktionsprodukte.

b) Gesetz der konstanten Proportionen:

Elemente verbinden sich miteinander in konstanten Massenverhältnissen.

c) Gesetz von den multiplen Proportionen:

Bilden zwei Elemente miteinander mehrere Verbindungen, so stehen die

Massenverhältnisse, mit denen die Elemente in diesen Verbindungen auftreten, zueinander

im Verhältnis kleiner ganzer Zahlen.

d) Gesetz von Avogadro:

Gleiche Volumina idealer Gase enthalten bei gleichem Druck und gleicher Temperatur die

gleiche Anzahl von Teilchen.

Elektrolytische Dissoziation:

Die freie Beweglichkeit der Ionen ionogen aufgebauter Verbindungen im Lösungsmittel bzw.

die Bildung von Ionen bei der Säure-Base-Reaktionen einer molekular aufgebauten Säure

bzw. Base mit dem Lösungsmittel (Wasser).

Elektrolyse:

Die erzwungene Entladung von Ionen an Elektroden durch elektrischen Gleichstrom.

Säure - Base - Definition nach Brønsted:

a) Säuren sind Protonendonatoren (Protonenspender)

b) Basen sind Protonenakzeptoren (Protonenempfänger).

Ampholyt:

Chemische Verbindung, die je nach Partner als Brønsted-Säure oder Brønsted-Base reagiert.

4. Stoffsammlung

51

Neutralisation:

Die Reaktion einer Säure mit einer Base unter Bildung des Lösungsmittels (Wasser).

Oxidationszahl:

Der Formalismus der Oxidationszahlen ist besonders bei der Beschreibung von

Redoxvorgängen wichtig. Die Oxidationszahl gibt an, wie viele Elektronen ein neutrales Atom

innerhalb einer Verbindung aufgenommen bzw. abgegeben hat, wenn alle Nachbaratome

mit ihren gemeinsamen Elektronenpaaren entfernt werden würden. Sie entspricht somit der

hypothetischen Ionenladung eines Atoms in einem Molekül, bzw. der tatsächlichen Ladung

einatomiger Ionen.

Prinzip von Le Chatelier-Brown („Prinzip vom kleinsten Zwang“):

Wird auf ein Gleichgewichtssystem ein Zwang ausgeübt, ist das System bestrebt, diesem

Zwang durch Gleichgewichtsverschiebung auszuweichen.

Hydratation:

Anlagerung von Wassermolekülen an Ionen oder Moleküle, die in Wasser gelöst sind.

Hydrolyse:

Zerlegung kovalenter Bindungen eines Stoffes durch Wasser bzw. durch dessen Bestandteile

H+ und OH-. (Die Reaktion von Ionen mit Wasser ist eine einfache Säure-Base-Reaktion und

sollte nicht als Hydrolyse bezeichnet werden).

Nernst'scher Verteilungssatz:

Verteilt sich ein Stoff zwischen zwei Flüssigkeitsphasen entsprechend seiner Affinität zu den

Flüssigkeiten, so entsteht ein Gleichgewicht nach der folgenden Beziehung:

𝑋𝑢𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒 𝑃ℎ𝑎𝑠𝑒 𝑋𝑜𝑏𝑒𝑟𝑒 𝑃ℎ𝑎𝑠𝑒

Diese wird beschrieben durch den Verteilungskoeffizienten K, für den gilt:

𝐾 =[𝑋𝑜𝑏𝑒𝑟𝑒 𝑃ℎ𝑎𝑠𝑒]

[𝑋𝑢𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒 𝑃ℎ𝑎𝑠𝑒]

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektronenpaar

4. Stoffsammlung

52

Der Dissoziationsgrad α:

Gibt an, welcher Bruchteil der insgesamt gelösten Moleküle einer Substanz dissoziiert ist.

𝛼 =𝐴𝑛𝑧𝑎ℎ𝑙 𝑑𝑒𝑟 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑧𝑖𝑖𝑒𝑟𝑡𝑒𝑛 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑘ü𝑙𝑒

𝐺𝑒𝑠𝑎𝑚𝑡𝑧𝑎ℎ𝑙 𝑑𝑒𝑟 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑘ü𝑙𝑒

α ist keine Konstante, sondern bei gegebener Temperatur von der Konzentration abhängig.

Bei Verdünnung nimmt α zu. α kann nur Werte zwischen 0 (keine Dissoziation) und 1

(vollständige Dissoziation) annehmen.

pH-Wert:

Der pH-Wert ist ein Maß für die H3O+-Ionenkonzentration einer Lösung. Er ist gleich dem

negativen dekadischen Logarithmus der H3O+-Ionenkonzentration.

𝑝𝐻 = −𝑙𝑔[𝐻3𝑂+]

pKS-Wert:

der negative dekadische Logarithmus der Massenwirkungskonstanten der Reaktion einer

Säure mit dem Lösungsmittel (Wasser).

Fließgleichgewicht:

Ein Fließgleichgewicht liegt bei offenen Systemen vor, in welche Substanzen eingebracht

werden, sie durchlaufen (reagieren) und wieder verlassen. Es ist gekennzeichnet durch die

konstante Gesamtreaktionsgeschwindigkeit und die konstanten Konzentrationen der

Reaktionspartner. Es ist kein dynamisches Gleichgewicht.

System:

Der Bereich, in dem eine Untersuchung stattfindet.

Bei offenen Systemen kann ein freier Austausch von Masse und Energie über die Grenzen

des Systems hinweg stattfinden, bei geschlossenen Systemen nur ein Austausch von Energie.

Bei isolierten, abgeschlossenen Systemen findet weder ein Austausch von Masse noch von

Energie statt.

Puffer:

Lösungen äquimolarer Mengen einer schwachen Brønstedt-Säure und ihrer

korrespondierenden Base. Sie haben die Eigenschaft, bei Zusatz von H+- oder OH--Ionen oder

bei Verdünnung den pH-Wert weitgehend konstant zu halten.

4. Stoffsammlung

53

Entropie S:

Ein Maß für die „Unordnung“ der Materie. Sie ist ein Maß für die Energie, die nicht in

nutzbare Arbeit umgewandelt werden kann, sondern prinzipiell als Wärme verloren geht.

Normal-Wasserstoffelektrode:

Eine Platinelektrode, die in eine 1 N Protonenlösung eintaucht und von Wasserstoffgas von

1 atm Druck umspült wird. Ihr Normalpotenzial ist definitionsgemäß null.

Normalpotenzial:

Das Normalpotenzial eines korrespondierenden Redoxpaares liegt vor, wenn die

Messelektrode in eine 1 M Lösung der Reaktionspartner eintaucht und wenn gegen die

Normalwasserstoffelektrode gemessen wird. Es ist ein Maß für die Tendenz des

Redoxpaares, gegenüber dem Standardsystem der Normalwasserstoffelektrode als

Reduktions- oder Oxidationsmittel zu wirken.

Spannungsreihe:

Die Spannungsreihe wird von korrespondierenden Redoxpaaren gebildet, die nach

steigenden Normalpotentialen geordnet werden.

Destillation:

Die Trennung eines Substanzgemisches aufgrund unterschiedlicher Siedepunkte.

Sublimation:

Der direkte Übergang eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Zustand.

Gefriertrocknung

Bei der Gefriertrocknung wird eine tiefgefrorene Substanz durch Sublimation des Eises im

Hochvakuum schonend getrocknet.

Umkristallisation:

Die Trennung von Substanzen aufgrund unterschiedlicher Löslichkeit.

Extraktion:

Die Trennung von Substanzen aufgrund ihrer unterschiedlichen Nernst'schen

Verteilungskoeffizienten.

Verteilungschromatographie:

Von Verteilungschromatographie spricht man, wenn ein Substanzgemisch aufgrund

unterschiedlicher Verteilung zwischen einer flüssigen stationären Phase und einer mobilen

Phase getrennt wird.

4. Stoffsammlung

54

Adsorptionschromatographie:

Von Adsorptionschromatographie spricht man, wenn ein Substanzgemisch aufgrund

unterschiedlicher Adsorption an einer festen stationären Phase bzw. unterschiedlicher

Desorption durch die mobile Phase getrennt wird.

Gelfiltration:

Trennung aufgrund unterschiedlicher Molekülgröße.

Ionenaustauscher:

Im Allgemeinen organische Makromoleküle, in die positive (-NR3+) oder negativ geladene

(-SO3-)-Gruppen eingebaut sind. Mit ihnen können gelöste Ionen durch Ionen gleicher

Ladung ersetzt werden.

Dialyse:

Filtration und Diffusion durch Membranen zur Trennung nach Molekülgröße.

Elektrophorese:

Die Trennung von geladenen Molekülen im elektrischen Gleichfeld aufgrund

unterschiedlicher Ladung und Masse.

IR - Spektroskopie:

IR-Licht regt Schwingungen der Atome und Atomgruppen im Molekül an, wobei das IR-Licht

absorbiert wird.

UV-Spektroskopie:

UV-Licht regt π-Elektronen an und wird absorbiert.

Polykondensation

Bei der Polykondensation treten Moleküle unter Abspaltung von meist H2O oder NH3 zum

Makromolekül zusammen (s. Polyester).

Polymerisation:

Die Verknüpfung vieler gleicher Einheiten mit C-C-Mehrfachbindung (Monomere) zu

Makromolekülen (Polymere) unter Aufhebung der Mehrfachbindung.

Homologe Reihe:

In der homologen Reihe sind organische Verbindungen mit steigender C-Atomzahl geordnet.

Jedes Glied dieser Reihe ergibt sich aus dem vorhergehenden durch Einfügen des

Bauelements –CH2– in die Kette. Innerhalb der homologen Reihe ändern sich die

physikalischen Eigenschaften gesetzmäßig.

4. Stoffsammlung

55

Isomerie:

Moleküle mit gleicher Summen-, aber verschiedener Strukturformel. Sie haben verschiedene

physikalische und chemische Eigenschaften.

Konstitutionsisomerie:

Isomerie, die auf der unterschiedlichen Verknüpfung der Atome beruht, z.B. CH3CH2OH und

CH3OCH3.

Stereoisomerie:

Isomerie, die durch unterschiedliche räumliche Anordnung der Atome hervorgerufen wird.

cis/trans-Isomerie:

Ein Spezialfall der Stereoisomerie. Diese Isomerie wird durch Bauelemente verursacht, die

nicht frei rotieren können, z.B. im Cyclohexanring. Man spricht von cis-Isomeren, wenn die

Substituenten auf derselben Seite liegen. Bei trans-Isomeren liegen sie auf verschiedenen

Seiten.

E/Z-Isomerie:

Ähnlich der cis/trans-Isomerie bei Ringsystemen ist die E/Z-Isomerie bei Doppelbindungen,

was häufig zu Verwechslungen führt. Befinden sich die Substituenten gleicher Priorität

(CIP-Regeln!) auf derselben Seite der Doppelbindung, so liegt das Z-Isomer vor (Z von

„zusammen“), befinden sie sich auf verschiedenen Seiten, so liegt das E-Isomer vor (E von

„entgegen“).

Enantiomerie oder Spiegelbildisomerie:

Tritt bei Molekülen auf, die durch Drehungen nicht mit ihrem Spiegelbild zur Deckung

gebracht werden können (wie linke und rechte Hand). Spiegelbildisomerie wird u.a. von

einem asymmetrisch substituierten Kohlenstoffatom verursacht, d. h. einem C-Atom mit

vier verschiedenen Substituenten. Spiegelbildisomere sind optisch aktiv. Sie drehen die

Schwingungsebene von linear polarisiertem Licht um denselben Betrag, aber mit

entgegengesetztem Drehsinn.

Diastereomerie:

Lassen sich Stereoisomere durch keinerlei Symmetrieoperation zur Deckung bringen und

sind sie auch keine Enantiomeren, so sind sie diasteromer. Diastereomere unterscheiden

sich in der Konfiguration mindestens eines Asymmetriezentrums.

Konstitution:

Die Konstitution gibt an, welche Atome oder Atomgruppen miteinander verknüpft sind.

4. Stoffsammlung

56

Konfiguration und Konformation:

Geben die räumliche Anordnung von Atomen und Atomgruppen an. Um

Konfigurationsisomere ineinander zu überführen, müssen Bindungen gebrochen und wieder

geknüpft werden (vgl. z.B. E- und Z-But-2-en). Konformere wandeln sich durch bloße

Drehungen um Einfachbindungen ineinander um.

Tautomerie:

Liegt bei Wanderung eines Protons unter gleichzeitiger Verschiebung einer Doppelbindung

vor (Spezialfall der Konstitutionsisomerie).

Mutarotation:

Unter Mutarotation versteht man die kontinuierliche Änderung des Drehwertes durch

Einstellung eines Gleichgewichts zwischen mindestens zwei Diastereomeren, z.B.

α-D-Glucose und β-D-Glucose.

Radikale:

Moleküle und Atome mit einem einzelnen, ungepaarten Elektron, welches erhöhte

Reaktivität bedingt.

Markownikoff-Regel:

Bei der elektrophilen Addition von Protonensäuren an Alkene tritt das Proton an das

wasserstoffreichste Kohlenstoffatom der Doppelbindung.

Erlenmeyer-Regel:

Mehr als eine OH-Gruppe liegt an einem C-Atom im Allgemeinen nicht vor. Ausnahmen

bilden lediglich Verbindungen, die in α-Stellung stark elektronenziehende Gruppen besitzen

(-I-Effekt oder -M-Effekt).

Racemat:

Ein äquimolares Gemisch aus (R)- und (S)-Form von Enantiomeren. Es ist optisch inaktiv.

Mesomerie:

Ein Molekülzustand, der zwischen bestimmten Grenzstrukturen liegt. Er beruht auf der

Delokalisation von π-Elektronen. Die Grenzstrukturen selbst liegen nicht vor!

http://de.wikipedia.org/wiki/St%C3%A4ndigkeit

4. Stoffsammlung

57

I-Effekt:

Der induktive Effekt beruht auf der unterschiedlichen Elektronegativität zweier

Bindungspartner. Ein elektronegativeres Atom übt einen −I-Effekt aus, so dass sich die

Elektronendichte des anderen Atoms verringert. Bei einem +I-Effekt werden die Elektronen

vom einem Atom „weggeschoben“ und somit wird die Elektronendichte am anderen Atom

erhöht.

M-Effekt:

Der mesomere Effekt beschreibt die Fähigkeit, die Elektronendichte in einem

π-Elektronensystem zu verändern. Die Erhöhung bzw. Verringerung der Elektronendichte

erfolgt durch Mesomerie, also über die Ausbildung von π-Bindungen durch Beteiligung von

freien Elektronenpaaren des Substituenten bzw. Aufnahme von π-Elektronen durch den

Substituenten. Im Falle von π-Elektronendonatoren spricht man von einem

elektronenliefernden mesomeren Effekt (+M-Effekt), bei π-Elektronenakzeptoren von einem

elektronenziehenden mesomeren Effekt (-M-Effekt).

Substituent 1. Ordnung:

Bei der elektrophilen aromatischen Zweitsubstitution dirigieren Substituenten 1. Ordnung in

ortho- oder para-Stellung. Substituenten 1. Ordnung sind Substituenten mit mindestens

einem freien Elektronenpaar in Konjugation zum Benzen-Kern (+M-Effekt) oder Alkylgruppen

(+I-Effekt).

Substituent 2. Ordnung:

Bei der elektrophilen aromatischen Zweitsubstitution dirigieren Substituenten 2. Ordnung in

meta-Stellung. Substituenten 2. Ordnung sind Substituenten mit mindestens einer

Mehrfachbindung in Konjugation zum Benzenkern (-M-Effekt).

Hydrophob = wasserabweisend

Hydrophil = wasserfreundlich

Lipophob = fettabweisend = wasserfreundlich

Lipophil = fettfreundlich = wasserabweisend

Elektrophil = elektronensuchend, d.h. mit negativen Ladungen reagierend

Nucleophil = kernsuchend, d.h. mit positiven Ladungen reagierend

http://de.wikipedia.org/wiki/Elektronendichte

http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/m/me/mesomerie.glos.html

4. Stoffsammlung

58

Funktionelle Gruppe:

Ort erhöhter Reaktivität im Molekül. Nach den funktionellen Gruppen werden die

Stoffklassen benannt.

Pitzer-Spannung:

Eine konformationsbedingte Spannung, welche durch die räumliche Annäherung der Atome

hervorgerufen wird.

Baeyer-Spannung:

Spannung, die durch Abweichung vom Tetraeder-Winkel bei der Zyklisierung von

Kohlenwasserstoffen entsteht.

Addition:

Bei einer Addition wird ein Molekül an eine Mehrfachbindung unter Auflösung dieser

Mehrfachbindung angelagert.

Eliminierung:

Bei einer Eliminierung wird aus einem Molekül ein kleineres Molekül unter Ausbildung einer

Mehrfachbindung abgespalten.

Substitution:

Bei Substitutionsreaktionen wird in einem Molekül ein Atom oder eine Atomgruppe durch

eine andere ersetzt.

Sequenz:

Die Abfolge von α-Aminosäuren in einer Peptid-Kette (= Primärstruktur).

Aromaten:

Aromatische Verbindungen sind Systeme mit cyclischer Konjugation der Doppelbindung. Die

Aromaten sind eben und liegen ausschließlich in einem mesomeren energiearmen Zustand

vor.

Chinone:

Diketone mit cyclischer Konjugation.

4. Stoffsammlung

59

Isoelektrischer Punkt:

Am isoelektrischen Punkt liegt eine Aminosäure praktisch vollständig in der Betainstruktur

vor. Die Löslichkeit in Wasser ist dann minimal, die Konzentration der Zwitterionen maximal.

Allgemein gilt:

𝑖𝑠𝑜𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒𝑟 𝑃𝑢𝑛𝑘𝑡 =𝑝𝐾𝑆1 + 𝑝𝐾𝑆2

2

Rf-Wert:

Maß für die Wanderungsgeschwindigkeit einer Verbindung bei einer chromatographischen

Trennung.

𝑅𝑓 =𝐿𝑎𝑢𝑓𝑠𝑡𝑟𝑒𝑐𝑘𝑒 𝑑𝑒𝑟 𝑆𝑢𝑏𝑠𝑡𝑎𝑛𝑧 𝑖𝑛 𝑐𝑚

𝐿𝑎𝑢𝑓𝑠𝑡𝑟𝑒𝑐𝑘𝑒 𝑑𝑒𝑟 𝑚𝑜𝑏𝑖𝑙𝑒𝑛 𝑃ℎ𝑎𝑠𝑒 𝑖𝑛 𝑐𝑚

4. Stoffsammlung

60

4.2 Reaktionsmechanismen der Organischen Chemie (vereinfacht dargestellt!)

Radikalische Substitution

a) Startreaktion:

b) Kettenwachstum/Fortpflanzung:

c) Abbruch-Reaktion:

Nucleophile Substitution am gesättigten C-Atom (SN-Reaktion)

a) Monomolekularer Ablauf (SN1)

b) Bimolekularer Ablauf (SN2)

mit Y bzw. Y- = OH-, OR-, SH-, CN-, H2PO4-, SR-, HSO4

-, NH3, NH2R, NHR2 usw.

X = Abgangsgruppe

4. Stoffsammlung

61

Eliminierung (E-Reaktion)

a) Monomolekularer Ablauf (E1):

b) Bimolekularer Ablauf (E2):

mit X = Hal, OH, OR usw.

B = Base

Elektrophile Substitution am Aromaten (SE-Ar)

mit E bzw. E+ = Elektrophil z.B. Br2/FeBr3 (oder AlCl3 etc.), HNO3, H2SO4, R-Hal/AlHal3,

R-CO-Hal/AlHal3, HNO2

Dieser Mechanismus gilt auch für die Azokupplung.

Elektrophile Addition an die C-C-Mehrfachbindung

Diese Reaktion tritt bei Alkenen, nicht aber bei Aromaten auf. Sie läuft ohne

(Lewis-)Katalysator ab. Sie liefert selektiv das anti-Additionsprodukt.

mit XY = Hal2, HHal, H2O, ROH, Mineralsäuren etc.

4. Stoffsammlung

62

Addition an die Carbonylgruppe

mit HB = H2O, ROH, HCN, NH2R, NH2OH, H2NNH2 etc.

Aldol-Addition

Die Aldol-Addition kann säure- oder basenkatalytisch ablaufen. Hier gezeigt ist der

(häufigere) Fall der Basenkatalyse. Voraussetzung für diese Reaktion ist das Vorhandensein

eines Protons am α-C-Atom der Carbonylverbindung.

Aldol-Kondensation

Wenn das α-C-Atom als Substituenten ein weiteres Wasserstoffatom trägt, reagiert das in

der Aldol-Addition gebildete Produkt bei Erhitzen unter Wasserabspaltung weiter zu einer

α, β-ungesättigten Verbindung.

5. Testfragen

63

5. Testfragen

Testfragen zum 1. Kurstag

1) Welche Bindungsarten liegen in Natriumacetat vor?

A: kovalente Bindung B: Ionenbindung C: Metallbindung D: Wasserstoffbrücken

a) A und D b) B und D c) A und B d) A und C e) A, B und D

f) B, C und D g) Antworten A – D sind richtig. h) Antworten A – D sind falsch.

2) Welche der folgenden Verbindungen können Wasserstoffbrückenbindungen bilden?

A: H2O B: HF C: NH3 D: AlCl3 E: CH4

a) A b) A und B c) A und C d) A und D e) A, B und C f) A, B und D

g) A, C und E h) Antworten A - E sind richtig. i) Antworten A - E sind falsch.

3) Welche der folgenden Aussage/n über das Teilchen 𝑪𝒂𝟐+𝟐𝟎𝟒𝟎 ist/sind falsch?

A: Die Elektronenkonfiguration ist 1s2 2s2p6 3s2p6.

B: Der Kern enthält 20 Neutronen.

C: Die Hülle enthält 18 Elektronen.

D: Die relative Atommasse beträgt 38 u.

E: Der Kern enthält 20 Protonen.

a) A b) C c) D d) A und D e) B und C f) C und E

g) Antworten A - E sind alle richtig. h) Antworten A - E sind alle falsch.

5. Testfragen

64

4) Geben Sie eine Definition für ein homogenes und ein heterogenes Phasengemisch an!

5) Geben Sie jeweils ein Beispiel für eine Suspension, eine Emulsion, ein Aerosol, ein

Kolloid und eine Lösung an. Um welche Klassifizierung von Gemischen handelt es sich?

6) Welche dieser Ionen besitzen die Elektronenkonfiguration des Neons (1s2 2s2p6)?

A: Na+ B: Al3+ C: Ba2+ D: F- E: Cl-

a) A und B b) A und D c) B und E d) A, B und C e) A, B und D

f) B, C und E g) Antworten A – E sind richtig. h) Antworten A – E sind falsch.

7) Welche Aussage/n trifft/treffen nicht zu?

A: Alle Nebengruppenelemente sind Metalle.

B: Eisen ist ein Nebengruppenelement.

C: Silicium besitzt die Elektronenkonfiguration 1s2 2s2p6 3s2p2.

D: Alle Platinmetalle sind Nebengruppenelemente.

E: Alle Nebengruppenelemente besitzen unvollständig gefüllte d-Niveaus.

a) A b) C c) E d) A und B e) C und D f) C und D

g) Antworten A – E sind alle richtig. h) Antworten A – E sind alle falsch

5. Testfragen

65

8) Welche Aussage trifft zu?

Neutrale Isotope eines Elementes sind charakterisiert durch folgende Angaben über ihre

Bausteine:

Anzahl der Protonen Anzahl der Neutronen Anzahl der Elektronen

a) gleich gleich gleich

b) gleich verschieden verschieden

c) verschieden gleich verschieden

d) verschieden verschieden gleich

e) gleich verschieden gleich

9) Welche der Aussagen über Quantenzahlen treffen zu?

A: Die Hauptquantenzahl n kann nur ganzzahlige positive Werte annehmen (n = 1, 2, 3, ...).

B: Die Nebenquantenzahl l kann nur ganzzahlige Werte von 0 bis (n-1) annehmen

(n = Hauptquantenzahl).

C: Die Magnetquantenzahl m kann nur ganzzahlige Werte von -l bis +l annehmen

(l = Nebenquantenzahl).

D: Die Spinquantenzahl s kann nur die Werte +1/2 und –1/2 annehmen.

a) A und B b) A und C c) C und D d) A, B und C e) A, B und D

f) B, C und D g) Antworten A – D sind richtig. h) Antworten A – D sind falsch.

10) Nennen Sie drei der in flüssigem Wasser auftretenden Bindungsarten bzw.

Wechselwirkungen.

5. Testfragen

66

11) Ordnen Sie folgende Elemente nach steigender Elektronegativität: Li, K, O, Cl, I, Si.

a) K Li I Si Cl O

b) Li K Si I O Cl

c) Si Cl K Li O I

d) Li K I Cl Si O

e) K Li Si I Cl O

12) Die Elemente im Periodensystem der Elemente (PSE) werden häufig unterschieden in Metalle und Nichtmetalle. Welche Aussagen hierzu sind falsch?

A: Es existieren wesentlich mehr metallische als nichtmetallische Elemente.

B: Die Bindung in Metallen kommt durch Elektronenpaarbindung zwischen den

Metallatomen zustande.

C: Bei einer Reaktion eines Metalls (z.B. Eisen) mit einem Nichtmetall (z.B.

Sauerstoff) fungiert das Metall typischerweise als Oxidationsmittel.

D: Die erste Ionisierungsenergie, der jeweiligen Metalle, ist immer kleiner, als

die nachfolgenden zweiten und dritten Ionisierungsenergien.

E: Der metallische Charakter der Elemente nimmt in den Hauptgruppen mit

steigender Ordnungszahl und in den Perioden mit abnehmender

Ordnungszahl zu.

a) C, D b) B, C c) A, E d) B, D e) A, B

5. Testfragen

67

13) Welche Aussage/n über Halogene ist/sind falsch?

A: Ihr chemisches Verhalten wird durch die Tendenz bestimmt, ihre äußeren Schalen mit

2 Elektronen zu füllen.

B: Die Säurestärke der Halogenwasserstoffverbindungen nimmt innerhalb der Gruppe der

Halogene vom Fluorwasserstoff zum Iodwasserstoff ab.

C: Der Siedepunkt von Fluorwasserstoff liegt aufgrund der Ausbildung von

Wasserstoffbrückenbindungen erheblich über denen der anderen Halogen-

Wasserstoffverbindungen.

D: Alle Halogene bilden im elementaren Zustand zweiatomige Moleküle.

E: Die Elektronegativität nimmt innerhalb der Gruppe der Halogene mit fallender

Ordnungszahl zu.

a) A und B b) B und D c) C und E d) A, B und D

e) B, C und D f) Antworten A – E sind richtig. g) Antworten A – E sind falsch.

14) Wie lautet die Valenzelektronenkonfiguration von Paladium (Pd)?

5. Testfragen

68


1) Welche der folgenden Verbindungen reagieren in wässriger Lösung sauer?

A: Na2CO3 B: NaHSO4 C: NaCl D: CH3COONa E: NaH2PO4 F: Na3PO4

a) A und B b) B und E c) C und F d) C und D

e) Antworten A – F sind richtig. f) Antworten A – F sind falsch.

2) Welche der folgenden Stoffe können grundsätzlich als Ampholyte wirken?

A: OH- B: H2O C: H3O+ D: NH3 E: NH4+ F: Na+

a) A b) B c) D d) F e) A und C f) B und D g) A, B und D

h) Antworten A – F sind richtig. i) Antworten A – F sind falsch.

3) Welche der folgenden Verbindungen reagieren in wässriger Lösung basisch?

A: Na2CO3 B: NH4Cl C: NaHSO4 D: CH3COONa E: KNO3

a) A und C b) A und D c) B und C d) B, C und E e) A, C, D und E

f) Antworten A – E sind richtig. g) Antworten A – E sind falsch.

4) Bei welchen der angegebenen Verbindungen handelt es sich um Brønsted-Basen?

A: NH4+ B: NH3 C: CH4 D: H2O E: BH3

a) A und C b) B und D c) B und E d) D und E

e) Antworten A – E sind richtig. f) Antworten A – E sind falsch.

5) Geben Sie an, über welche Formel sich der pOH-Wert einer 0,05 molaren Lösung von

Ammoniak (NH3: pKS = 9,25 / pKB = 4,75) in Wasser berechnen lässt!

a) pOH = ½( pKB - lg (0,05)) b) pOH = 9,25 + lg (0,05/0,05)

c) pOH = 4,75 + lg (0,05/0,05) d) pOH = 14 - ½( pKB - lg (0,05))

e) pOH = 14 - ½( pKS - lg (0,05))

5. Testfragen

69

6) Die Konzentration von Iodid-Ionen (I-) in einer Lösung von Blei(II)-Iodid (PbI2) beträgt

0,001 mol/L. Wie hoch ist die Sättigungskonzentration an Pb(II)-Ionen?Das

Löslichkeitsprodukt von PbI2 beträgt ungefähr KL = 9 · 10−9 mol3/L3.

a) 3 · 10−9 mol/L b) 9 · 10−6 mol/L c) 3 · 10−3 mol/L

d) 10−9 mol/L e) 9 · 10−3 mol/L

7) 100 mL einer 0,1-molaren Essigsäure-Lösung werden mit 50 mL einer 0,1-molaren Natronlauge versetzt. Welchen pH-Wert hat die Lösung?

a) pH = 7 b) pH = 1,75 c) pH = 9,25

d) pH = 4,75 e) pH = 10

8) Mit Hilfe welcher Formel lässt sich die freie Reaktionsenthalpie ΔG0 einer chemischen

Umsetzung errechnen, wenn die Gleichgewichtskonstante K sowie die vorherrschende

Temperatur T bekannt sind? ΔG0 =

a) nRKT b) Ke T

R

E A c) ΔH – KT∆S

d) - RTlnK e) Δln(K/K0) f) Δe T

K

EA

5. Testfragen

70

9) Welche der folgenden Aussagen treffen auf den dargestellten Komplex zu?

O

O

O

O

N

N O

O

O

O

Ca2

A) Der Komplex ist 4-fach negativ geladen und kann daher zwei Ca2+-Ionen komplexieren.

B) Der Ligand ist vierzähnig.

C) Der Komplex ist insgesamt zweifach negativ geladen.

D) Es handelt sich um einen Chelatkomplex.

E) Bei diesem Liganden handelt es sich um Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA).

a) C, D b) A, B c) C, D, E d) A, D e) B, D, E

5. Testfragen

71

10) Bei folgender Gleichgewichtsreaktion handelt es sich um das sog. Boudouard-Gleichgewicht. Welche Aussagen bezüglich dieser Umsetzung sind falsch?

CO2 + C 2 CO ΔH = +172,5 kJ/mol

A: Die Rückreaktion ist exotherm.

B: Hohe Temperaturen verschieben das Gleichgewicht in Richtung der Eduktseite.

C: Bei einer Verringerung der Kohlenstoffdioxidkonzentration würde die

Gleichgewichtskonstante K unverändert bleiben.

D: Die Reaktionsentropie der Hinreaktion ist negativ (ΔS < 0).

E: Hohe Drücke begünstigen die Rückreaktion.

a) A, B, D b) C, D, E c) B, D d) B, C, D e) B, E

11) Welche der folgenden Metalle reagieren in wässriger Salzsäure (HCl) unter Bildung

von Wasserstoff (H2)?

A: Mg B: Zn C: Al D: Ag E: Cu F: Pt

a) A, B und C b) A, C und E c) B, D und F

d) Antworten A – F sind richtig. e) Antworten A – F sind falsch.

12) Welche der folgenden Salze verursachen die „Kalkhärte“ des Wassers?

A: NaHCO3 B: Ca(HCO3)2 C: CaSO4 D: MgCl2 E: MgSO4

a) A, C und E b) A, B und C c) B und C

d) Antworten A – E sind richtig. e) Antworten A – E sind falsch.

5. Testfragen

72

13) 1 Liter Wasser enthält 170 mg Ca(HCO3)2, 260 mg Mg(HCO3)2 und 44 mg CaSO4.

Wie groß ist die Gesamthärte c (gesamthärtebildende Ionen) in mmol/L des Wassers?

M [Ca(HCO3)2] = 162,1 g/mol

M [Mg(HCO3)2] = 146,3 g/mol

M [CaSO4] = 136,1 g/mol

0,170 𝑔

162,1 𝑔/𝑚𝑜𝑙= 0,001049 𝑚𝑜𝑙

0,044 𝑔

136,1 𝑔/𝑚𝑜𝑙= 0,000323 𝑚𝑜𝑙

0,260 𝑔

146,3 𝑔/𝑚𝑜𝑙= 0,001777𝑚𝑜𝑙

a) 1,37 b) 2,83 c) 5,49 d) 3,15 e) 2,10 f) 8,70

14) Welche der unten aufgeführten Moleküle bzw. Ionen bilden ein korrespondierendes

Säure-Base-Paar?

A: H2PO4- B: F- C: OH- D: SO3

2- E: HPO42- F: CO2

a) A und E b) B und D c) C und F d) A und C

e) kein korrespondierendes Säure-Base-Paar aufgeführt.

5. Testfragen

73

15) Welche der folgenden Aussagen treffen auf den dargestellten Komplex zu?

A: Das Zentralatom ist Kupfer(II).

B: Der Ligand ist vierzähnig.

C: Der Komplex ist nach außen hin neutral.

D: Es handelt sich um einen Chelatkomplex.

E: Bei diesem Liganden handelt es sich um 1,2-Dinitroethan.

a) C, D, E b) A, C, D c) A, D d) A, B e) A, B, E

16) Welche der folgenden Aussage/n ist/sind richtig?

Eine endergonische Reaktion…

A: …kann nie exotherm sein.

B: …kann nie endotherm sein.

C: …kann sowohl exotherm als auch endotherm sein.

D: …läuft freiwillig ab.

E: …hat einen positiven Wert für ΔG.

a) A und D b) B und C c) C und E d) C, D und E

e) Antworten A – E sind richtig. f) Antworten A – E sind falsch.

5. Testfragen

74

17) Wie viele Liter CO2 entstehen bei der vollständigen Verbrennung von 8 g Methan (CH4)

unter Normalbedingungen?

Die Reaktionsgleichung für die Reaktion lautet:

𝐶𝐻4(𝑔) + 2 𝑂 2(𝑔) → 𝐶𝑂2(𝑔) + 2 𝐻2𝑂(𝑙)

H = 1 u, C = 12 u, O = 16 u.

1 mol Gas besitzt unter Normalbedingungen ein Volumen von 22 L.

a) 22 L b) 5,5 L c) 11 L d) 1,1 L e) 44 L f) 16,5 L

18) Zeichnen Sie die Strukturformel von Natriumoxalat inklusive aller

Valenzelektronenpaare.

5. Testfragen

75


1) Zeichnen Sie in das folgende Diagramm die Titrationskurve einer schwachen Säure

mit einer starken Base. Tragen Sie bitte den Äquivalenzpunkt, den Neutralpunkt und

den Halbäquivalenzpunkt ein. Beschriften Sie die Achsen.

2) 100 mL einer 0,1 N Natriumacetat-Lösung werden mit 100 mL einer 0,1 N

Natriumhydroxid-Lösung versetzt. Dazu werden anschließend 150 mL einer

0,2 N Essigsäure gegeben. Bestimmen Sie den pH-Wert der Lösung!

a) 𝑝𝐻 = 4,75 + 𝑙𝑔0,02

0,02= 4,75

b) 𝑝𝐻 = 4,75 + 𝑙𝑔0,03

0,01= 5,22

c) 𝑝𝐻 = 14 + 𝑙𝑔0,02 = 12,3

d) 𝑝𝐻 = (0,5 ∙ 4,75) − (0,5 ∙ 𝑙𝑔0,03) = 3,13

3) Welchen pH-Wert hat eine Lösung von 20 g NaOH in 2 L Wasser?

Rechnen Sie mit folgenden Isotopen: 23Na, 16O, 1H.

a) 𝑝𝐻 = 14 − 𝑙𝑔2,5

b) 𝑝𝐻 = 14 − 𝑙𝑔5

c) 𝑝𝐻 = 13 + 𝑙𝑔2,5

d) 𝑝𝐻 = 13 − 𝑙𝑔2,5

5. Testfragen

76

4) 0,15 mol Schwefelsäure werden mit Wasser auf 3 Liter aufgefüllt.

Welchen pH-Wert hat die Lösung?

a) 𝑝𝐻 = 2 − 𝑙𝑔2,5

b) 𝑝𝐻 = −𝑙𝑔1,5

c) 𝑝𝐻 = 3 + 𝑙𝑔1,5

d) 𝑝𝐻 = 3 − 𝑙𝑔1,5

e) 𝑝𝐻 = 1

f) 𝑝𝐻 = 0

5) Formulieren Sie das Massenwirkungsgesetz für folgende Reaktion:

[𝐹𝑒(𝐶𝑁)6 ]4− + 𝑁𝑂 2

− + 2 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 → [𝐹𝑒(𝐶𝑁)6 ]3− + 𝑁𝑂 + 2 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂

− + 𝐻2𝑂

6) Das Löslichkeitsprodukt von Bariumsulfat beträgt L = 10-10 mol2/L2. Wie hoch ist die

Konzentration an Ba2+ in einer gesättigten wässrigen Lösung von BaSO4?

a) c(Ba2+) = 10-1 mol/L b) c(Ba2+) = 10-5 mol/L c) c(Ba2+) = 10-10 mol/L

7) In einen Liter einer 0,05-molaren HCl-Lösung werden 0,1 mol der schwachen Base NH3

(pKB = 4,75) eingeleitet. Welche der nachstehenden Formeln zur Berechnung des

pH-Wertes dieser Lösung ist richtig?

a) 𝑝𝐻 = −𝑙𝑔0,05 = 1,301

b) 𝑝𝐻 = 14 − 1 2⁄ (4,75) + 1 2⁄ (𝑙𝑔0,1) = 11,125

c) 𝑝𝐻 = 1,301 + 11,125 = 12,426

d) 𝑝𝐻 = 9,25 + lg0,05

0,05= 9,25

e) 𝑝𝐻 = 11,125 − 1,301 = 9,824

f) Alle Antworten a) bis e) sind falsch.

5. Testfragen

77

8) Durch Verdünnung soll aus einer Salzsäure mit pH = 1 eine Lösung mit pH = 4

hergestellt werden. Wievielfach muss verdünnt werden?

a) 3-fach b) 4-fach c) 10-fach d) 100-fache e) 1000-fach f) 10000-fach

9) Welche Aussage/n über die Reaktionskinetik trifft/treffen zu?

A: Trägt man bei einer Reaktion 1. Ordnung den Logarithmus der Konzentration des

Reaktanden gegen die Zeit auf, so resultiert eine Gerade.

B: Eine bimolekulare Reaktion kann auch einem Zeitgesetz 1. Ordnung gehorchen.

C: Ein Katalysator erhöht die Geschwindigkeit von Hin- und Rückreaktion.

D: Der radioaktive Zerfall ist ein monomolekularer Prozess.

E: Bei einer Reaktion 0. Ordnung ist die Reaktionsgeschwindigkeit unabhängig von der

Konzentration.

a) B und D b) A, C und E c) A, C, D und E

d) Antworten A – E sind richtig. e) Antworten A – E sind falsch.

10) Zeichnen Sie in das Diagramm a) den Graphen der Konzentration-Zeit-Funktion einer

Reaktion 0. Ordnung, in das Diagramm b) den einer Reaktion 1. Ordnung.

Beschriften Sie die Achsen x und y mit den entsprechenden Messgrößen c bzw. lgc

und t und den Maßeinheiten.

a) 0. Ordnung b) 1.Ordnung

11) Die Konzentration an Sulfidionen in einer Lösung von ZnS beträgt 0,001 mol/L.

Wie hoch ist die Sättigungskonzentration an Zinkionen bei pKL [ZnS] = 23?

a) c = 10-23 mol/L b) c = 10-26 mol/L c) c = 10-3 mol/L d) c = 10-20 mol/L

5. Testfragen

78

12) Welche der folgenden Aussage/n über Katalysatoren ist/sind richtig?

A: Sie verschieben das Gleichgewicht einer Reaktion.

B: Sie haben keinen Einfluss auf die Lage des Gleichgewichtes.

C: Sie erniedrigen die Aktivierungsenthalpie der Reaktion.

D: Sie wirken nur bei erhöhter Temperatur.

E: Sie wirken nur bei erhöhtem Druck.

a) A b) D c) B und C d) C und E e) D und E

f) Antworten A – E sind richtig. g) Antworten A – E sind falsch.

13) In einer Versuchsreihe wurde für eine Reaktion folgendes Konzentrations-/ Zeit-

Diagramm aufgestellt:

Welche der folgenden Aussagen treffen für diese Reaktion zu?

A: Erhält man bei der Auftragung von 1/c gegen t eine Gerade, so lässt sich aus deren

Steigung die Geschwindigkeitskonstante k errechnen.

B: Erhält man bei der Auftragung von 1/c gegen t eine Gerade, so liegt der Reaktion ein

Geschwindigkeitsgesetz 2. Ordnung zugrunde.

C: Die Aktivierungsenergie der Reaktion kann berechnet werden, wenn k-Werte bei

verschiedenen Temperaturen bestimmt und die logarithmierten Werte lnk gegen 1/t

aufgetragen werden.

D: Die Reaktionszeit, nach der die Hälfte der Reaktanden umgesetzt wurde, ist bei einer

Reaktion 2. Ordnung nicht von den Ausgangskonzentrationen der Reaktanden abhängig.

a) A b) C c) A und B d) C und D e) A,B und C

f) Antworten A – D sind richtig. g) Antworten A – D sind falsch.

cA [mol/L]

t [min]

5. Testfragen

79

14) Das folgende Diagramm zeigt das Energieprofil von Edukten, die alternativ über die

Wege A oder B abreagieren können. Markieren Sie sowohl Reaktionsenthalpie als

auch Aktivierungsenergie!

Welcher Weg ist kinetisch bevorzugt, welcher thermodynamisch?

Weg A: ____ bevorzugt

Weg B: _ bevorzugt

15) Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

A: Die Konstante k des Zeitgesetzes einer Reaktion stellt die temperaturabhängige Geschwindigkeitskonstante dieser Reaktion dar.

B: Die Halbwertzeit einer Reaktion 1. Ordnung ist unabhängig von der Anfangs-konzentration der Edukte.

C: Die Reaktionsgeschwindigkeit von Reaktionen 0. Ordnung ist abhängig von der Reaktandenkonzentration.

D: Die Halbwertzeit der Reaktion 2. Ordnung ist direkt proportional zur Anfangskonzentration des Edukts.

E: Eine Reaktion, die bei dem Zusammenstoß von zwei Eduktteilchen stattfindet, wird als bimolekular bezeichnet.

a) A, B, D b) A, B, E c) B, C, D d) A, C, E e) B, D, E

Edukte

B

A

5. Testfragen

80

16) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung und das Massenwirkungsgesetz für die

Veresterung von Essigsäure mit Ethanol.

5. Testfragen

81


1) Welche Oxidationsstufe hat Uran in UO2HPO4 · 4 H2O?

a) -4 b) -3 c) -2 d) -1 e) 0 f) +1

g) +2 h) +3 i) +4 k) +5 l) +6 m) +7

2) Welche Summenformel hat Tetraminplatin(II)-hexachloridoplatinat(IV)?

3) Welche Strukturformel hat Natriumnitrit?

4) Wie lautet der Name für NH4[Co(NH3)2(NO2)4?

5) Wie lautet der Name für [Sn(OH)4]-?

6) Vervollständigen Sie die Gleichung durch Einsetzen der stöchiometrischen Faktoren.

___𝑍𝑛 + ___𝐴𝑠2𝑂3 + ___𝐻+ → ___𝑍𝑛2+ + ___𝐴𝑠𝐻3 + ___𝐻2𝑂

7) Vervollständigen Sie die Gleichung durch Einsetzen der stöchiometrischen Faktoren.

___𝑀𝑛𝑂4− + ___𝐼− + ___𝑂𝐻− → ___𝑀𝑛𝑂4

2− + ___𝐼𝑂3− + ___𝐻2𝑂

5. Testfragen

82

8) Welche der folgenden chemischen Umsetzungen stellt einen Redoxvorgang dar?

A: 𝐻2𝑃𝑂4− + 𝑂𝐻− → 𝐻𝑃𝑂4

2− + 𝐻2𝑂

B: 𝑁𝑖 + 4 𝐶𝑂 → 𝑁𝑖(𝐶𝑂)4

C: 𝐻𝑔(𝐶𝑁)2 + 𝐻𝑔𝐶𝑙 2 → 𝐻𝑔2𝐶𝑙2 + (𝐶𝑁)2

D: 𝑆𝑂3 + 𝐻2𝑂 → 𝐻2𝑆𝑂4

E: 𝐶𝑎(𝐻𝐶𝑂3)2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂

a) A b) B c) C d) D e)E f) A und B g) B und C

h) B, C und D f) alle Reaktionen A – E . g) keine der dargestellten Reaktionen.

9) Welche/r der folgenden Komplexe wurde/n nicht richtig benannt?

A: NH4[Co(NH3)2(NO2)4] Ammoniumdiammintetranitrocobaltat(III)

B: [Co(NH3)6]Cl3 Hexammincobalt(III)-chlorid

C: [Ru(NH3)5(OH)]Cl2 Pentamminhydroxoruthenium(III)-chlorid

D: NH4[Cr(NH3)2(SCN)4] Ammoniumdiammintetrathiocyanatochromat(III)

a) A b) B c) C d) D e) A und D f) B und C

g) alle vier Komplexe sind richtig benannt. h) alle vier Komplexe sind falsch benannt.

10) Zeichnen Sie die Strukturformel der Tetrathionat.

11) Welche Oxidationsstufen treten bei den folgenden Schwefelverbindungen nicht auf?

S2O, SO, SO2, S3O9, H2S2O4, H2S2O6

a) –1; 0 b) 2; 3 c) 4; 5 d) 6; 1

5. Testfragen

83

12) Die in verdünnter Salpetersäure gelöste Analyse wird mit etwas Hexacyanoferrat(II)-

Lösung versetzt. Es zeigt sich ein tiefblauer Niederschlag. Worauf weist der dabei

auftretende Niederschlag hin?

Hinweis auf

Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichung und formulieren Sie den letzten und

entscheidenden Reaktionsschritt alleine!

13) Ihre Analysensubstanz enthält ein Salz, das mit Silbernitratlösung in verdünnter

Salpetersäure einen gelblichen Niederschlag ergibt, welcher sich weder nach Zugabe

von verdünnter noch konzentrierter Ammoniaklösung löst. Wird das Salz in

verdünnter Essigsäure gelöst und mit Kaliumchromatlösung versetzt fällt ein

grünlicher Niederschlag aus. Um welche zwei möglichen Salze handelt es sich?

Formulieren Sie die vollständigen Reaktionsgleichungen.

Es handelt sich um

Reaktionsgleichung:

14) Bei welcher der Reaktionen handelt es sich um eine Disproportionierungsreaktion?

A: 𝐶𝑎2+ + 𝐶2𝑂42− → 𝐶𝑎𝐶2𝑂4

B: 2 𝐻2𝑂2 → 2 𝐻2𝑂 + 𝑂2

C: [𝐶𝑢(𝑂𝐻2)4]2+ + 4 𝑁𝐻3 → [𝐶𝑢(𝑁𝐻3)4]

2+ + 4 𝐻2𝑂

D: 𝐻𝑆𝑂4− + 𝐻2𝑂 → 𝑆𝑂4

2− + 𝐻3𝑂+

E: 𝐶𝑎(𝐻𝐶𝑂3)2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 𝐶𝑂2 + 𝐻2𝑂

a) A b) B c) C d) D e) E f) A und B

g) D und E h) bei allen Reaktionen A – E. i) bei keiner der Reaktionen.

5. Testfragen

84

15) Welche Oxidationszahl hat das Mangan in Kaliumpermanganat?

a) +1 b) +2 c) +4 d) +5 e) +6 f) +7

16) In welchen dieser Verbindungen ist Chlor elektropositiver als sein Bindungspartner?

A: BrCl B: ClF C: HCl D: SiCl4 E: PCl3

a) A b) B c) C d ) D e) E f) A und B g) D und E

h) in allen aufgeführten Verbindungen A – E. i) in keiner der aufgeführten Verbindungen.

17) Zeichnen Sie die Strukturformel des Phosphonsäure (mit allen

Valenzelektronenpaaren).

18) Benennen Sie den Komplex [Co(NH3)6]Cl3.

5. Testfragen

85

19) Wird ein Kupferblech in eine Eisensulfatlösung getaucht, so überzieht es sich mit einer

metallisch glänzenden Eisenschicht, weil Eisen ein positiveres Normalpotential als

Kupfer besitzt.

Aussage 1 Aussage 2 Verknüpfung

a) richtig richtig richtig

b) richtig richtig falsch

c) richtig falsch sinnlos

d) falsch richtig sinnlos

e) falsch falsch sinnlos

20) Ordnen sie folgende Metalle nach der elektrochemischen Spannungsreihe.

(A < B bedeutet B ist edler als A.)

A: Silber B: Cäsium C: Magnesium D: Gold E: Natrium

A: A < D < C < E < B

B: E < C < B < A < D

C: B < C < E < D < A

D: B < E < C < A < D

E: E < B < C < A < D

5. Testfragen

86

21) Ordnen Sie jedem Reaktionstyp das richtige Beispiel zu.

Reaktion Säure/Base-

Rkt.

Hydratation Redox-

Rkt.

Komplex-

Rkt.

𝑁𝑎𝐶𝑙 → 𝑁𝑎𝑎𝑞.+ + 𝐶𝑙𝑎𝑞.

−

𝐻𝐶𝑙 + 𝑁𝐻3 → 𝑁𝐻4𝐶𝑙

2 𝑁𝑂 + 𝑂2 → 2 𝑁𝑂2

𝑁𝑖 + 4 𝐶𝑂 → [𝑁𝑖(𝐶𝑂)4]

22) In welcher/welchen dieser Verbindungen hat Sauerstoff die höchste Oxidationsstufe?

A: H2O2 B: ClO2 C: CO2 D: O2 E: N2O5

a) A b) B c) C d) D e) E f) A und D g) B und C

23) Welche der Aussagen sind falsch?

A: Unedle Metalle reagieren mit Salzsäure stets unter Bildung von Chlor.

B: Ein Stoff, der während einer chemischen Reaktion Elektronen aufnimmt,

wirkt als Reduktionsmittel.

C: Je negativer das Normalpotential eines Redoxsystems ist, desto stärker ist

seine reduzierende Wirkung.

D: Bei einem chemischen Vorgang findet entweder eine Oxidation oder eine

Reduktion statt.

E: Die zwischen den beiden Halbzellen eines galvanischen Elements

bestehende Potentialdifferenz bezeichnet man als "elektromotorische

Kraft".

a) C, E b) A, B c) A, D d) A, B, D e) B, C, D

5. Testfragen

87


1) Welche der folgenden Aussage/n zum Thema Stereoisomerie bei chemischen

Verbindungen ist/sind richtig?

A: Racemate zeigen keine optische Aktivität.

B: Racemate sind äquimolare Mischungen von Enantiomeren.

C: Enantiomere verhalten sich zueinander wie Bild und Spiegelbild.

D: Enantiomere lassen sich nach Umsetzung mit optisch reinen Verbindungen trennen

(Racematspaltung).

E: Die Anzahl der möglichen Stereoisomere bei n Chiralitätszentren berechnet sich zu 2n.

a) A, B, C und D b) A, B, C c) A, B, C und E

d) alle Antworten A – E sind richtig. e) alle Antworten A – E sind falsch.

2) Die folgende Abbildung zeigt Diclofenac, eines der am häufigsten

verschriebenen Analgetika. Bestimmen Sie die Oxidationsstufen der angegebenen Atome!

C-1 C-2 C-3 C-4

a) +I −I −IV +I

b) −I −I −III 0

c) +I −I +II -I

d) +I +I +III 0

e) +II +II +IV 0

5. Testfragen

88

3) Die folgende Abbildung zeigt das Antibiotikum Penicillin V. Welche Antwort

beschreibt die Absolutkonfiguration der chiralen Zentren C-1, C-2 und C-3 richtig?

C-1 C-2 C-3

a) R R –

b) S S –

c) R R S

d) S S R

e) R S –

4) Benennen Sie folgende Substanzen nach der IUPAC-Nomenklatur, auch unter

Berücksichtigung stereochemischer Aspekte.

a) b)

a) heißt:

b) heißt: ____

5. Testfragen

89

5) Wie viele asymmetrisch substituierte C-Atome befinden sich in folgendem Molekül?

a) 0 b) 2 c) 4 d) 5 e) 6

6) Welche Aussage/n über Benzol trifft/treffen zu?

A: Es handelt sich um einen aromatischen Kohlenwasserstoff.

B: Benzol ist thermodynamisch und kinetisch stabiler als das hypothetische

1,3,5-Cyclohexatrien.

C: Benzol ist nicht gut mit Wasser mischbar.

D: Aromatische Substitutionsreaktionen laufen mit Benzol als Substrat langsamer ab als

mit Toluol.

a) A und B b) B und C c) A, B und C

d) alle Antworten A – D sind richtig. e) alle Antworten A – D sind falsch.

5. Testfragen

90

7) Bestimmen Sie die Hybridisierung der angegebenen C-Atome!

C-1 C-2 C-3

a) sp3 sp2 sp

b) sp sp2 sp

c) sp4 sp3 sp3

d) sp sp2 sp3

e) s3p s2p sp

8) Zeichnen Sie trans-Decalin in der Sesselform!

5. Testfragen

91

9) Bei welchen Verbindungen handelt es sich nicht um Heteroaromaten?

a) A, B und E b) D, E und F c) C, D und E d) D und F

e) D und E f) alle Verbindungen A – F sind Heteroaromaten.

10) Welche der folgend abgebildeten Moleküle besitzen eine (E)-konfigurierte

Doppelbindung?

a) A und B b) nur C c) nur B d) alle e) keine

11) Bei welchen der abgebildeten Strukturen handelt es sich um dieselben Strukturen?

a) A und B b) C und D c) A und D d) B und C e) A, B und D

5. Testfragen

92

12) Worum handelt es sich bei den abgebildeten Verbindungen?

A: Enantiomere B: Diastereomere C: Konformere

D: Konstitutionsisomere E: Konfigurationsisomere F: Rotationsisomere

a) A b) B c) C d) D e) E f) F g) B und E h) C und F

13) Welches Isomerie-Verhältnis besteht zwischen den Molekülen?

A: Konstitutionsisomerie B: Spiegelbildisomerie C: cis/ trans-Isomerie

D: Konformationsisomerie E: Konfigurationsisomerie

a) A b) B c) C d) D e) E f) C und D g) C und E

14) Zeichnen Sie n-Butan in der Newman-Projektion. Welche der Konformationen ist die

stabilste, welche die instabilste? Wie werden diese beiden Konformationen exakt

bezeichnet?

a) alle gestaffelten Konformationen:

b) alle ekliptischen Konformationen:

5. Testfragen

93

15) Geben Sie die Namen der folgenden Heteroaromaten an.

A: B:

C: D:

E: ____ F:

16) In welcher stereochemischen Beziehung stehen die Verbindungen A/B; B/C; A/D; A/E?

diastereomer konformer enantiomer identisch keine

A/B

B/C

A/D

A/E

17) Vervollständigen Sie die gezeigte Verbindung so, dass (S)-1-Chlorethan-1-ol abgebildet

wird!

5. Testfragen

94

18) Bei welchen der aufgeführten Substanzen handelt es sich um keinen Aromaten?

a) A und C b) B und C c) D und E d) A, B und C

e) keine der Verbindungen A – E ist ein Aromat. f) alle Verbindungen A – E sind Aromaten.

19) Überführen Sie folgendes Molekül von der Sesselform in die Keilstrichform!

20) Bestimmen Sie die Anzahl der Chiralitätszentren in folgendem Molekül.

a) 2 b) 3 c) 5 d) 6 e) 10

5. Testfragen

95

21) Zeichnen Sie die Strukturformel der meso-Weinsäure in der Sägebock-Projektion.

22) Zeichnen Sie die Verbindung (Z)-1-Chlor-1-fluor-2-methyl-1,3-butadien.

23) Welche der folgenden Verbindungen sind (R)-konfiguriert?

a) nur A b) nur B c) nur C d) A und B e) B und C

5. Testfragen

96

24) Welche/s der folgenden Alkene besitzt/besitzen (Z)-Konfiguration?

a) A b) A und C c) A und E d) B und E

e) C und D f) alle fünf Verbindungen A – E. g) keine der Verbindungen A – E.

25)Handelt es sich bei einer der dargestellten Verbindungen A – D um das Enantiomer der

Verbindung X?

5. Testfragen

97

26) Ordnen Sie die abgebildeten Konformere des n-Butans nach abnehmenden

Energiegehalt (A > B bedeutet: A ist energiereicher als B).

a) A > C > B > D b) A > D > B > C c) D > A > B > C d) C > D > B > A

27) Vervollständigen Sie die gezeigte Verbindung so, dass (R)-3-Chlor-3-nitrohex-5-insäure

abgebildet wird!

5. Testfragen

98


1) Ordnen Sie die folgenden Verbindungen nach steigender Basizität!

(A < B bedeutet: B besitzt eine höhere Basizität als A)

a) C < B < A < D

b) A < D < C < B

c) D < C < B < A

d) C < A < B < D

e) A < B < C < D

2) Wohin wird bei den folgenden aromatischen Zweitsubstitutionen das Elektrophil

vornehmlich dirigiert? Zeichnen Sie die Strukturformeln der Hauptprodukte.

a) bei der Bromierung von Toluol?

b) bei der Bromierung von Nitrobenzol?

5. Testfragen

99

3) Bei welcher Reaktion handelt es sich nicht um eine Oxidation?

a) A b) C c) A und B d) A und C e) B und C f) A, B und C

4) Ergänzen Sie das Reaktionsschema.

5) Zeichnen Sie die vier konstitutionsisomeren offenkettigen, gesättigten C5-Säuren und

markieren Sie, bei welcher Verbindung Enantiomere zu erwarten sind.

Enantiomere:

5. Testfragen

100

6) Welche der abgebildeten Moleküle können mit starken Basen Carbanionen bilden?

a) A und B b) C und D c) A und E d) A, C und D e) B, C und D

f) alle Moleküle A – E. g) keines der Moleküle A – E.

7) Ordnen Sie die folgenden Verbindungen nach absteigender Stabilität!

(A > B bedeutet: B besitzt eine geringere Stabilität als A)

a) A > C > D > B

b) A > D > C > B

c) D > A > C > B

d) A > B > C > D

e) C > D > B > A

5. Testfragen

101

8) Welche der auf aufgeführten Verbindungen A – D entsteht bei folgender Reaktion?

a) A b) B c) C d) D e) Lösungen a) bis d) sind falsch.

9) Um welchen Reaktionstyp handelt es sich bei der folgenden Reaktion?

a) Eliminierung b) Nitrierung c) nucleophile Substitution

d) Addition an eine aktivierte Doppelbindung e) Hydrierung

f) elektrophile aromatische Substitution g) alle Lösungen a) bis f) sind falsch.

5. Testfragen

102

10) Welches Produkt oder welche Produkte entstehen bei der Bromierung von siedendem

Toluol unter Lichteinwirkung bevorzugt?

a) B und D b) C c) B, C und D d) E e) A

11) Eine der aufgeführten Reaktionen stellt einen anderen Reaktionstypus als die übrigen dar.

Um welche Reaktion handelt es sich?

A: katalytische Halogenierung B: Nitrierung C: Sulfonierung

D: Friedel-Crafts-Reaktion E: Aldolreaktion

a) A b) B c) C d) D e) E


5. Testfragen

103

13) Was entsteht bei einer Reaktion von Acetylchlorid mit Ethylamin?

a) eine Säure b) ein Ester c) ein Säureamid

d) ein Acetal e) alle Lösungen a) bis d) sind falsch.

Verfassen Sie die entsprechende Reaktionsgleichung!

14) Unter welchen Reaktionstyp fällt folgende Reaktion?

a) Eliminierung b) Sulfonierung c) nucleophile Substitution

d) Addition an eine aktivierte Doppelbindung e) Hydrierung

f) elektrophile aromatische Substitution g) alle Lösungen a) bis f) sind falsch.

15) Welche Aussage/n über die elektrophile aromatische Substitution (SE-Ar)

ist/sind falsch?

A: Die angreifenden Teilchen heißen Nucleophile.

B: (–M)-Substituenten am Aromaten aktivieren diesen bei einer SE-Ar.

C: Die SE-Ar verläuft über eine Zwischenstufe (σ-Komplex).

D: Die Orientierung des Zweitsubstituenten hängt vom Erstsubstituenten ab.

E: Elektrophile sind elektronenschiebende Teilchen.

a) A, B und C b) A, C und E c) C, D und E

d) Lösungen a) bis c) sind richtig. e) Lösungen a) bis c) sind falsch.

5. Testfragen

104

16) Geben Sie die Strukturformeln der fehlenden Produkte an.

17) Welche der nachfolgend aufgeführten Substituenten führen bei der elektrophilen

aromatischen Zweitsubstitution bevorzugt zu meta-Produkten?

A: –NO2

B: –NH2

C: –COOH

D: –OCH3

E: –C2H5

a) A und B b) C und D c) A und C d) C und E e) A, B und D

18) Wie sieht das Markownikoff-Produkt folgender Umsetzung aus? (Strukturformel)

Wie nennt man diese Reaktionsart?

_____________________

5. Testfragen

105

19) Welche Aussage/n zur nucleophilen Substitution ist/sind richtig?

A: Bei einer nucleophilen Substitution 2. Ordnung (SN2-Reaktion) hängt die

Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration des Substrates sowie der des

Nucleophils ab.

B: Bei der SN2-Reaktion nähert sich das Nucleophil dem Substrat von der der

Abgangsgruppe abgewandten Seite.

C: Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der SN1-Reaktion ist die anfängliche

Dissoziation des Substrates.

D: Im Verlauf der SN1-Reaktion bildet sich ein Carbeniumion.

a) A, B und C b) A, B und D c) B, C und D

d) alle Antworten A – D sind richtig. e) keine der Antworten A – D ist richtig.

20) Womit muss n-Propansäure umgesetzt werden, um Propan-1-ol zu erhalten?

a) mit einem Oxidationsmittel

b) mit einer Base

c) mit einem Eliminierungsmittel

d) mit einem Reduktionsmittel

e) mit einem Alkoholierungsmittel

21) Welches Hauptprodukt entsteht bei der Reaktion von Bromwasserstoffsäure mit

1-Buten? Zeichnen Sie das Reaktionsschema auf und geben Sie den Namen der Regel

an, nach welcher sich das Hauptprodukt bildet.

-Regel

5. Testfragen

106

22) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für die im Praktikum durchgeführte Synthese

von Acetylsalicylsäure.

23) Gegeben sei der abgebildete tertiäre Alkohol. Er wird mit Salzsäure in einer

SN1-Reaktion umgesetzt. Welche Aussagen sind falsch?

A: Die Ausgangsverbindung ist (S)-2,3-Dimethyl-3-pentanol.

B: Die Ausgangsverbindung ist (R)-2,3-Dimethyl-3-pentanol.

C: Es bildet sich (S)-3-Chlor-2,3-dimethylpentan als Hauptprodukt.

D: Es entsteht ein racemisches Gemisch von 3-Chlor-2,3-dimethylpentan.

E: Die Reaktion verläuft unter vollständiger Retention der Stereochemie.

a) A und B b) A und D c) B und C d) B und D

e) Lösungen a) bis d) sind falsch.

5. Testfragen

107

24) Welche zwei Hauptprodukte (Strukturformeln!) entstehen bei folgender Reaktion?

25) Womit muss man 2-Propanol umsetzen, damit man Aceton (2-Propanon) erhält?

a) mit einem Reduktionsmittel b) mit einem Oxidationsmittel

c) mit einer Base d) mit einer Säure

e) mit einem Kondensationsmittel

26) Ergänzen Sie die Strukturformel des Hauptproduktes, das bei der Eliminierung von HBr

aus 2-Brombutan entsteht.


Wie nennt man diese Reaktion?

5. Testfragen

108


1) Welche der Aussage/n zur folgenden Verbindung ist/sind richtig?

A: Alle C-Atome sind sp2-hybridisiert.

B: Mit geeigneten Oxidationsmitteln entsteht eine Carbonsäure.

C: Die Verbindung kann aus Benzaldehyd und Acetaldehyd bei einer Aldol-Kondensation

entstanden sein.

D: Es handelt sich um das (E)-Isomer.

E: Mit primären Aminen bildet sich eine Schiffsche Base.

a) A und B b) B, C und E c) A, B, D und E

d) alle Antworten A – E sind richtig. e) alle Antworten A – E sind falsch.

2) Ihre gelöste Probensubstanz ergibt nach Zugabe von 2,4-Dinitrophenylhydrazin einen

orangefarbenen Niederschlag. Bromwasser wird von der Lösung entfärbt.

Welche funktionellen Gruppen könnte das Molekül aufgrund Ihrer Beobachtung

enthalten? Formulieren Sie die Nachweisreaktionen. Wie nennt man die entstandene

Verbindungsklasse?

Funktionelle Gruppen: _______________________________________________

Name: ____________________________________________________________

Nachweisreaktionen:

5. Testfragen

109

3) Welche der folgenden Verbindungen sind zur Keto-Enol-Tautomerie befähigt?

a) A und C b) A und D c) B und D d) A, B und C

e) alle Verbindungen A – D. f) keines der Verbindungen A – D.

4) Welche Aussage bezüglich des Vanillins trifft zu?

a) Die Beilsteinprobe fällt positiv aus.

b) Bei der Reaktion mit Tollens-Reagenz entsteht ein Niederschlag.

c) Es reagiert mit Anilin zu einem Hydrazon.

d) Es gehört zur Gruppe der Alkaloide.

e) Die Antworten a) bis d) sind falsch.

5) Welche der folgenden Moleküle sind zur Keto-Enol-Tautomerie fähig?

a) A und B b) A und C c) nur A d) A, C und D e) A, B und D

5. Testfragen

110

6) Ordnen Sie die folgenden Verbindungen nach steigender Acidität (Säurestärke).

(A < B bedeutet: B besitzt eine höhere Säurestärke als A.)

a) A < C < E < B < D b) B < E < D < C < A c) E < B < C < D < A

7) Formulieren Sie eine Nachweisreaktion für primäre aromatische Amine am Beispiel

des 1-Aminonaphthalins.

8) Zeichnen Sie die Strukturformeln der folgenden Substanzen:

a) 1-Methyl-3,5-dinitrobenzol

b) (R)-2-(1-Chlorpropyl)-pyrrol

5. Testfragen

111

9) Ordnen Sie folgende Verbindungen nach steigender Säurestärke.

(Hinweis: Alkylsulfid-Ionen besitzen im Vergleich zu den entsprechenden

Alkoxid-Ionen eine geringere Basizität. A < B bedeutet: A besitzt eine geringere

Säurestärke als B.)

A: Benzensulfonsäure B: Ethanol C: Ethanthiol

D: Phenol E: Thiophenol

a) D < C < B < A < E b) B < C < D < E < A c) A < B < C < D < E

10) Bei der Umsetzung von 82 g Cyclohexen mit 160 g Brom entstehen 121 g

Dibromcyclohexan. Wie hoch ist die Ausbeute bei dieser Reaktion?

(MC = 12 g/mol, MH = 1 g/mol, MBr = 80 g/mol)

a) 10% b) 25% c) 50% d) 75% e) 100%

11) Bei einer Aldolkondensation von Benzaldehyd mit Acetaldehyd entsteht:

a) b) c)

d) e) f)

Welche Art von Aldolreaktionen kennen Sie noch?

____________________________________

5. Testfragen

112

12) Welche Aussagen über Phenole und Chinone sind richtig?

A: 1,4-Dihydroxybenzol wird durch Zweielektronenoxidation in o-Benzochinon überführt.

B: Akzeptorsubstituierte Chinone sind stärkere Oxidationsmittel als unsubstituierte.

C: Phenole (Monohydroxybenzole) können als aktivierte, elektronenreiche Aromaten

ohne Katalysatorzusatz bromiert werden.

D: Die Acidität der Phenole kann durch Akzeptorsubstituenten am Aromaten noch erhöht

werden.

E: Phenole können in wässriger und methanolischer Lösung anhand von Farbreaktionen

bei Zusatz von Eisen(III)-chloridlösungen nachgewiesen werden.

a) A und B b) A, B und E c) B, C, D und E

d) A, B, C und E e) alle Aussagen A – E sind richtig.

13) Ergibt die folgende Verbindung einen positiven Nachweis beim Behandeln mit

Fehlingscher Lösung (bitte ankreuzen)? Begründen Sie Ihre Antwort, indem Sie die

umrahmte funktionelle Einheit benennen.

Die Verbindung reagiert mit Fehling’scher Lösung.

Die Verbindung reagiert nicht mit Fehling’scher Lösung.

Es handelt sich um folgende funktionelle Gruppe:

14) Ordnen Sie die folgenden Verbindungen nach steigender positiver Polarisierung am

Carbonylkohlenstoffatom. (A < B bedeutet: B ist positiver polarisiert als A.)

A: CH3CHO B: CF3CHO C: CH3COCH3 D: H2CO E: CH3CH2COCH3

a) A < C < B < E < D b) B < C < A < D < E c) E < C < A < D < B

5. Testfragen

113

15) Warum hat Diethylether einen niedrigeren Siedepunkt als Ethanol?

A: Weil Diethylether eine niedrigere Molekularmasse als Ethanol besitzt.

B: Weil Ethanol durch Wasserstoffbrückenbindungen assoziert ist, Diethylether aber nicht.

C: Weil Diethylether ein großes Dipolmoment besitzt.

D: Weil Diethylether ein organisches Molekül ist.

a) B b) A und D c) C und D d) A, B und C e) Lösungen a) bis d) sind falsch.

16) Zeichnen Sie die Strukturformeln der folgenden Substanzen.

a) N,N-Dimethylanilin

b(E)-3-(4´-Nitrophenyl)-2-hexensäure

17) Ordnen Sie die folgenden Verbindungen nach steigender Acidität.

(A < B bedeutet: B ist acider als A.)

A: H2O B: H3COH C: Phenol D: C2H2 E: CH3COOH

a) D < B < A < C < E b) A < B < C < D < E c) E < A < C < B < D

18) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für den im Praktikum durchgeführten

Nachweis von Aldehyden nach Tollens.

5. Testfragen

114

19) Ordnen Sie die gekennzeichneten Bindungen nach abnehmender Polarität.

(A > B bedeutet: A ist polarer als B.)

a) C > D > B > A b) D > C > B > A c) C > D > A > B d) A > B > C > D

20) Welche der folgenden Aussage/n über Halothan (Abbildung unten) ist/sind richtig?

A: Halothan besitzt ein asymmetrisches Kohlenstoffatom.

B: Der Kohlenstoff in der Triflourmethyl-Gruppe besitzt die Oxidationsstufe eines

Aldehyds.

C: Halothan reagiert in einer nucleophilen Substitutionsreaktion mit Hydroxidionen.

D: Der systematische Name von Halothan ist 2-Brom-2-chlor-1,1,1-trifluorbutan.

E: Aus Halothan kann durch HF-Abspaltung ein Alken entstehen.

a) A b) B c) D d) A und B e) A und C f) B und D

g) A, C und E h) Lösungen a) bis g) sind falsch.

21) Formulieren Sie anhand einer Gleichung die im Praktikum durchgeführte

Nachweisreaktion von Aldehyden mit Fehlingscher Lösung.

5. Testfragen

115

22) Formulieren Sie die Reaktion von Acetylchlorid mit Ethanol.

Wie heißt das organische Reaktionsprodukt?

Name des Produkts: _______________________________________

23) Welche Aussage/n über die folgende Verbindung ist/sind richtig?

A: Die Verbindung ist zur Keto-Enol-Tautomerie befähigt.

B: Alle C-Atome sind sp2-hybridisiert.

C: Die Verbindung gehört zur Klasse der Ketale.

D: Die Verbindung gehört zur Klasse der Ketone.

E: Die Verbindung besitzt ein Asymmetriezentrum.

a) B und C b) B und D c) A, C und E d) B, D und E

e) A, B, C und E f) keine der Aussagen A – E ist richtig.

24) Ordnen Sie die folgenden Verbindungen nach steigender Acidität.

(A < B bedeutet, dass B acider ist als A)!

a) A < B < C < D < E b) D < B < A < C < E c) E < A < C < B < D

5. Testfragen

116

25) Welche der folgenden Verbindungen ist/sind richtig klassifiziert?

A: R-CO-NH2 primäres Amid B: R3C-OH quartärer Alkohol

C: R-CH2-OH sekundärer Alkohol D: R-NH2 sekundäres Amin

E: R2C=O sekundärer Alkohol F: R2NH2+Cl- primäres Amin

a) A b) D c) B und F d) A, C und D

e) C, E und F f) keine der Verbindungen A – F.

5. Testfragen

117


1) Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichung (Produkt muss nicht benannt werden).

2) Welche heterocyclische Base ist als Strukturelement in dieser Verbindung enthalten?

Base:

3) Zu welcher Substanzklasse gehört die folgende Verbindung? Benennen Sie die

Stereochemie der Verknüpfung der Ringe A und B.

Substanzklasse:

Stereochemie: ____________

5. Testfragen

118

4) Zu welcher Substanzklasse gehört folgende Verbindung?

a) Alkan b) Kohlenhydrat c) Dipeptid d) Aminosäure

e) Barbiturat f) Steroid g) Nucleotid h) Alkaloid

5) Welche Behauptung/en über Aminosäuren trifft/treffen zu?

A: Aminosäuren liegen am isoelektrischen Punkt als Zwitterionen vor.

B: In der Zwitterion-Struktur ist die Carboxylatgruppe die basische Gruppe und die

Ammoniumgruppe die saure Gruppe.

C: Die natürlichen Aminosäuren haben überwiegend L-Konfiguration, in einigen Bakterien

und Pilzen findet man jedoch auch die D-konfigurierte Form der Aminosäuren.

D: Aminosäuren können durch Hydrolyse von Peptiden gewonnen werden.

a) A, B und C b) A, B und D c) A, C, und D

d) alle Aussagen A – D treffen zu. e) alle Aussagen A – D sind falsch.

6) Welche Isomeriebeziehung besteht zwischen α-D-Glucopyranose und α-D-

Glucofuranose?

a) Konstitutionsisomerie b) Epimerie c) Anomerie

d) Diastereomerie e) Es liegt keine Isomeriebeziehung vor.

5. Testfragen

119

7) Welche funktionelle Gruppen enthält die unten aufgeführte Verbindung?

A: Aldehyd B: Säure C: Alkohol D: Lacton E: Alken

F: Chinon G: Phenol H: Halbacetal I: Amin K: Keton

L: Ether M: Ester O: Pyrrolring P: Lactam

a) A, C, H, I, K und O b) B, C, D, H, I und K c) B, C, H, I, K, L, M und O

d) C, H, I, L, M und O e) D, G, H, I, L und P f) E, F, G, H, I und L

7) Welche Aussage/n über Kohlenhydrate ist/sind richtig?

A: In der Sesselform der β-D-Glucopyranose befinden sich alle Hydroxysubstituenten in

äquatorialer Position.

B: Die Substanzklasse der Zucker kann unterteilt werden in Aldosen und Ketosen.

C: Die Umwandlung von α-D-Glucose und β-D-Glucose ineinander (Anomerisierung) im

wässrigen Milieu geschieht über die offenkettige Form des Zuckers.

D: Von der offenkettigen Form der Aldo-Hexosen gibt es 24 Stereoisomere.

E: Disaccharide und Polysaccharide sind keine Glykoside.

a) A, C und E b) A, B, C und D c) A, C, D und E

d) alle Aussagen A – E treffen zu. e) alle Aussagen A – E sind falsch.

5. Testfragen

120

8) Aus welchen natürlich vorkommenden Einheiten ist die oligomere Hauptkette der

folgenden Substanz aufgebaut und wie heißt die Verbindungsklasse? Wie heißt die

Bindungsart, durch die diese Untereinheiten verknüpft sind?

Einheiten: ____________

Verbindungsklasse: ________

Bindungsart: ____________

9) Welche Aussage/n über Steroide ist/sind falsch?

A: Ihr Grundgerüst besteht aus vier Sechsringen.

B: Sie weisen eine planare Geometrie auf.

C: Sie sind achiral.

D: Steroide gehören zur Klasse der Heterocyclen.

E: Das Grundgerüst heißt Steran.

a) E c) B und D c) A, B und E d) B, D und E

e) A, B, C und D f) alle Aussagen A – E sind falsch.

10) Überführen Sie die folgenden Verbindungen von der Keilstrich-Formel in die

Fischer-Projektionsformel und geben Sie die Konfiguration nach R/S- sowie

D/L-Systematik an.

5. Testfragen

121

11) Die folgende Abbildung zeigt Enalapril, einen Arzneistoff aus der Gruppe der ACE-

Hemmer.

Welche der folgenden funktionellen Gruppen sind enthalten?

A: Säure

B: Primäres Amin

C: Ester

D: Ether

E: Amid

a) A, D, E b) A, C, E c) C, D, E d) A, B, D e) A, B, C

5. Testfragen

122

12) Bei dem nachfolgend abgebildeten Molekül handelt es sich um Chinin, welches bei

der ehandlung von Malaria Anwendung findet.

Welche der folgenden Aussagen ist/sind falsch?

A: Bei dem gezeigten Molekül handelt es sich um ein Alkaloid.

B: Das markierte chirale Zentrum besitzt (R)-Konfiguration.

C: Bei Alkaloiden handelt es sich um cyclische organische Verbindungen, die Stickstoff in

einer positiven Oxidationsstufe enthalten.

D: Unter Alkaloiden versteht man P-heterocyclische Verbindungen.

E: Alkaloide sind basisch reagierende pflanzliche Naturstoffe.

a) B, C, D b) A, D, E c) A, C, D d) C und D

e) Alle Antworten sind richtig.

14) Zeichnen Sie die Strukturformel von D-Glucose in der Fischer-Projektion und geben Sie

die Anzahl der asymmetrisch substituierten Kohlenstoffatome an.

5. Testfragen

123

15) Zu welcher Substanzklasse gehört die folgende Verbindung?

a) Alkan b) Kohlenhydrat c) Dipeptid d) Aminosäure

e) Barbiturat f) Steroid g) Nucleotid h) Alkaloid

16) Welche Aminosäuresequenz (vom N- zum C-Terminus) beschreibt die folgende

Peptidkette?

a) Pro-Phe-Ser-Ile

b) Val-Cys-Phe-Pro

c) Pro-Trp-Cys-Arg

d) His-Val-Ser-Trp

e) Pro-Phe-Cys-Val

5. Testfragen

124

17) Welche der folgenden Aussagen bezüglich der in der Natur vorkommenden Moleküle

ist/sind richtig?

A: Die einfachen Zucker (Monosaccharide) sind entweder Polyhydroxyaldehyde oder

Polyhydroxyketone.

B: Alkaloide enthalten Stickstoff als Heteroatom und zeigen deshalb auch basisches

Verhalten.

C: Charakteristische Bestandteile der Lipide sind höhere aliphatische Monocarbonsäuren

(Fettsäuren), die hauptsächlich für die Wasserlöslichkeit verantwortlich sind.

D: Nucleotide werden durch vollständige Hydrolyse in eine Pyrimidin- oder Purinbase,

einen Zucker und Orthophosphorsäure zerlegt.

E: In der Stärke sind die Glucosebausteine α-glycosidisch verknüpft, während in der

Cellulose die β-Glycosidbindung auftritt.

a) A, B, C und D b) A, B, D und E c) A, C, D und E

d) B, C, D und E e) alle Aussagen A – E sind richtig.

18) Überführen Sie die hier abgebildete D-Mannose in die β-D-Mannofuranose in der

Haworth-Schreibweise!

5. Testfragen

125

19) Welche Aussage/n über die DNA ist/sind falsch?

A: Die DNA enthält den Zucker Ribose.

B: Die DNA bildet einen Doppelstrang durch die Basenpaarung von Adenin mit Thymin und

Guanin mit Cytosin.

C: Thymin kann drei Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden.

D: Ein Nucleosid besteht aus Zucker- und Phosphorsäurerest.

E: Guanin gehört zu den Purin-Basen.

a) D b) A und C c) C und D d) A, B und E e) A, C und D

20) Welche der folgenden Aussagen trifft/treffen nicht zu?

A: Fette liefern bei der alkalischen Hydrolyse Salze von Monocarbonsäuren.

B: Fette sind lipophile Verbindungen.

C: Fette enthalten drei Estergruppen

D: Bei der Hydrolyse von Fetten entsteht Glycerin.

E: Bei der abgebildeten Formel handelt es sich um ein Fett.

a) A b) D c) E

d) A und D e) B und C f) alle Aussagen A – E sind zutreffend.

5. Testfragen

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21) Zeichnen Sie die folgende Aminosäurensequenz in der Kurzschreibweise!

Trp-Val (Trp = N-Terminus, Val = C-Terminus)

22) Zeichnen Sie 2-Amino-3-hydroxy-propansäure in der Kurzschreibweise!

Wie heißt dieser Stoff noch? ________

chemisches praktikum für studenten der human- und zahnmedizin · diese karte ist der einzige...

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