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Chemie

Eine Estersynthese planen

Wer systematisch Aromen herstellen will, plant die Ansätze so, dass sich bei jedem Vergleich nur eine Größe ändert.

  • ca. 13 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Plus

Das lernst du heute

  • Ich plane eine Versuchsreihe zur Estersynthese.
  • Ich nutze die Variablenkontrolle.
  • Ich sage vorher, welcher Ester entsteht.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Katalysatoren bei der Esterbildung

Du möchtest verschiedene fruchtige Gerüche herstellen. Das geht mit Estern. Aber wie plant man das? Zuerst überlegst du, welche Stoffe du kombinierst. Mit zwei Säuren und zwei Alkoholen ergeben sich vier Ansätze. Dann legst du fest, was gleich bleibt und was sich ändert. Wer mehrere Dinge gleichzeitig ändert, weiß am Ende nicht, was gewirkt hat. Darum gilt: Ändere immer nur eine Größe. Gleich bleiben die Menge der Stoffe, die Menge des Katalysators, die Temperatur im Wasserbad und die Reaktionszeit. Ändern darfst du die Säure oder den Alkohol. Für jeden Ansatz sagst du den Ester voraus und seine Summenformel. Dann notierst du das Ergebnis. Geruch prüft man nie direkt mit der Nase über dem Gefäß. Die Lehrkraft fächelt den Geruch vorsichtig zu. Ein Protokoll hält Plan, Beobachtung und Ergebnis fest. Danach vergleichst du die Vorhersage mit dem Ergebnis. Der Versuch wird nur von der Lehrkraft durchgeführt, mit Schutzbrille, im Abzug.

Vier Ansätze. Jeder Ester ist vorausgesagt, die Atomzahlen sind nachgerechnet.
AnsatzSäureAlkoholEsterSummenformel
1EthansäureEthanolEthansäureethylesterC₄H₈O₂
2EthansäurePropan-1-olEthansäurepropylesterC₅H₁₀O₂
3ButansäureEthanolButansäureethylesterC₆H₁₂O₂
4ButansäurePropan-1-olButansäurepropylesterC₇H₁₄O₂

Die Versuchsreihe planen

  1. Frage: Wie ändert sich der Geruch, wenn man die Säure wechselt?
  2. Ändern: nur die Säure (Ethansäure oder Butansäure).
  3. Gleich lassen: Alkohol, Mengen, Katalysator, Temperatur, Zeit.
  4. Voraussage: Ansatz 1 liefert C₄H₈O₂, Ansatz 3 liefert C₆H₁₂O₂.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Eine Größe ändern.

Alles andere gleich.

Voraussage prüfen.

Ein Beispiel

Beispiel

Beim Backen testest du ein neues Mehl. Du änderst nur das Mehl und lässt Zeit und Temperatur gleich. Nur so siehst du den Unterschied.

Schritt für Schritt

Wir planen vier Ansätze

  1. Zwei Säuren und zwei Alkohole ergeben vier Kombinationen.
  2. Alle Mengen, Katalysator, Temperatur und Zeit gleich lassen.
  3. Zu jedem Ansatz den Ester und die Summenformel voraussagen.
  4. Nach dem Versuch Voraussage und Geruch vergleichen.

Mit einem Bild erklärt

Größeändern oder gleich?
Säureändern
Alkoholgleich
Menge, Katalysator, Temperatur, Zeitgleich

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Du kombinierst 3 Säuren mit 2 Alkoholen. Wie viele Ansätze sind es?

Zeig mir den ersten Schritt

Multipliziere die Zahl der Säuren mit der Zahl der Alkohole.

Lösung ansehen

Lösung: 6

3 · 2 = 6 Ansätze.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Du willst prüfen, wie die Säure den Geruch verändert. Was bleibt gleich?
Zeig mir den ersten Schritt

Welche Größe darfst du ändern?

Lösung ansehen

Lösung: Alkohol, Mengen, Katalysator, Temperatur und Zeit

Tipp: Schreibe zu jeder Größe: ändern oder gleich lassen. So vermeidest du Fehler beim Vergleichen.

Merksatz: Systematisch planen: eine Größe ändern, alle anderen gleich halten, Voraussage notieren, Ergebnis prüfen.

Typischer Fehler: Viele ändern zwei Dinge gleichzeitig, zum Beispiel Säure und Temperatur. Dann weiß man nicht, welche Änderung gewirkt hat.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Der Ester aus Ethansäure (C₂H₄O₂) und Propan-1-ol (C₃H₈O) hat 5 Kohlenstoffatome und wie viele Wasserstoffatome?

Zeig mir den ersten Schritt

H links: 4 + 8. Dann 2 H für das Wasser abziehen.

Lösung ansehen

Lösung: 10

4 + 8 = 12, minus 2 = 10 H.

Frage 2 Wie prüft man den Geruch bei dem Versuch?
Lösung ansehen

Lösung: Die Lehrkraft fächelt den Geruch vorsichtig zu.

Frage 3 Bei einer Versuchsreihe ändert man mehrere Größen gleichzeitig.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 4 Welcher Ester entsteht aus Butansäure und Ethanol?
Lösung ansehen

Lösung: Butansäureethylester

Frage 5 Das Protokoll hält Plan, Beobachtung und Ergebnis fest.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Geschafft

Eine gute Versuchsplanung ändert eine Größe und hält alles andere gleich. Die Voraussage wird mit dem Ergebnis verglichen.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Ester, Tenside und Zusatzstoffe

Kurz erklärt, 41 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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