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Schule > Chemie > Organische Chemie > Carbonsäuren und ihre Derivate

Carbonsäuren

1)Carbonsäuren
2)gesättigte Carbonsäuren oder Alkansäure
3)ungesättingte Carbonsäuren
4) Hydroxycarbonsäuren
5)Carbonsäureester
6) Verwendung der Carbonsäuren

Die Carbonsäure
Organischesäuren werden auch Carbonsäuren genannt. Sie sind in vielen alltäglichen Produkten enthalten wie z.B.: Zitrusfrüchte
Sauerkraut
Joghurt
Aspirin
Ausgangstoffe für Kunststoffe (Terephthalsäure)
Die Carbonsäure ist ein Oxidationsprodukt der Aldehyde. Entsprechend der Carboxylgruppen unterscheidet man zwischen mono-, di-, tri- und Polycarbonsäuren. Das bedeutet, dass das die Dicarbonsäuren 2 Carboxylgruppen hat usw. z.B. die Oxalsäure HOOC-COOH

Die allgemeine Formel der Carbonsäuren lautet:
Carbonsäuren können folgendes sein: -gesättigt
-ungesättigt
-aromatisch

An dem Molekül der Carbonsäure können weitere funktionelle Gruppen gebunden sein:
-OH Gruppen in den Hydroxycarbonsäuren
-NH Gruppen in Aminosäuren
-Halogenatome in den Halogencarbonsäuren

Eigenschaften der Carbonsäuren:
-ihre Elemente sind immer aus Kohlenstoff, Wasserstroff und Sauerstoff aufgebaut
-chemische Eigenschaften werden immer durch die funktionelle Gruppe, Carboxylgruppe bestimmt (COOH-Gruppe) oder dem Rest der an der Carboxylgruppe hängt.
-Carbonsäuren können 2 oder mehrere Carboxylgruppen haben. Dann nennt man sie Beispielsweise Dicarbonsäuren.
-Carbonsäuren sind löslich in hydrophilen und lipophilen Lösungsmitteln.
-Aggregatzustand bei Raumtemperatur.

Reaktion von Carbonsäure in Wasser:
Carbonsäure und Wasser =>ein Teil ihrer Moleküle reagiert mit den Wassermolekülen unter Protonenabgabe. Es entstehen Oxonium-Ionen, die die saure Eigenschaft von verdünnten Carbonsäurelösungen haben.

Die gesättigten Carbonsäuren
Wenn man von gesättigte Carbonsäuren (ohne Doppelbindungen im C-C-Gerüst) spricht man auch von Alkansäuren. Nach der Nomenklatur werden die Namen folgendermaßen gegeben. Man nimmt den Stammnamen des entsprechenden Alkans und hängt die Endung -säure an. Die meisten Alkansäuren besitzen so genannte Trivialnamen.

Die allgemeine Summenformel der Alkansäuren lautet:
Dies sind einige Alkansäuren: -Methansäure (Ameisensäure) =HCOOH (desinfizieren/
Imprägnieren/Beizen)
-Ethansäure (Essigsäure)= CH3COOH  ( Kalkablagerungen/
Konservierungsstoff/ Imprägniermittel)
- Propansäure (Propionsäure)= C2H5COOH
- Butansäure (Buttersäure)=C3H7COOH

Die Eigenschaften der Alkansäuren:
-sie bilden eine homologe Reihe
-mit bis zu 3 C-Atomen = farblose Flüssigkeit; richt stechend; sing sehr gut in Wasser löslich
-mit bis zu 4-9 C-Atomen = flüssig; schweißartiger Geruch; Löslichkeit in Wasser nimmt mit steigender Zahl der C-Atome ab.
-ab 10 C-Atomen= bei Raumtemperatur fest, geruchlos, im Wasser nicht löslich.
Wichtig: im festen und flüssigen Aggregatzustand dismersieren die Carbonsäuren. Dies bedeutet, dass sich zwei Moleküle unter der Wasserstoffbrückenbindung zu einem Doppelmolekül zusammenlagern. 
Wasserstoffbrücken zwischen zwei Methansäure-Molekülen
Je länger die Kohlenwasserstoffkette, desto schlechter die Löslichkeit in Wasser, aber desto besser die Löslichkeit in Lösungsmitteln.
Die ungesättigten Carbonsäuren
Besitzen die Carbonsäuren in ihrer Kohlenstoff-Kette mindestens eine Doppelbindung, handelt es sich um ungesättigte Fettsäuren. Diese sind im Vergleich zu den gesättigten Fettsäuren daran zu erkennen, dass sie eine oder mehrere Doppelbindungen im Fettsäure-Molekül enthalten, z.B. bei der Ölsäure und der Linolsäure. Langkettige Carbonsäuren (mit mindestens 4 Kohlenstoff-Atomen) nennt man Fettsäuren, da sie Fett-Moleküle aufbauen.

Einige ungesättigte Carbonsäuren sind:
-Acrylsäure (farblos und wasserlöslich)
-Crotonsäure
-Sorbinsäure(Konservierung der lebensmittel)

Einige aromatische sind:
-Benzoesäure
-Phenylessigsäure
-Zimtsäure

Die  Hydroxycarbonsäuren
Hydroxycarbonsäuren enthalten außer den Carboxylgruppen noch eine oder mehrere Hydroxylgruppen (OH-Gruppen). Die Position der OH- Gruppen wird immer durch einen griechischen Buchstaben gekennzeichnet. Eine besondere Fähigkeit der Hydroxycarbonsäuren ist die Fähigkeit, Metallionen zu binden.

Einige Säuren sind:
-zitronensäure
-apfelsäure
-Milchsäure
-weinsäure
Carbonsäureester

Carbonsäuren bilden mit Alkoholen Ester, wobei gleichzeitig Wasser entsteht:
Ester niederer Carbonsäuren mit niederen Alkoholen (C1 bis C5) sind ziemlich stark flüchtig und durch einen angenehm, fruchtartigen Geruch ausgezeichnet. Manche von ihnen kommen in geringen Mengen in reifen Früchten vor ("Fruchtester") und werden als Aromastoffe für Limonaden und Bonbons aber auch als Lösungsmittel für Lacke verwendet.
Wachse sind Ester höherer Carbonsäuren mit höheren Alkoholen. Bienenwachs enthält hauptsächlich Säuren und Alkohole mit 26 und 28 Kohlenstoffatomen.
Die Fette und fetten Öle sind Glycerinester höherer Carbonsäuren. Durch Hydrolyse ("Verseifung") der Fette mit Natron- oder Kalilauge entstehen die Alkalisalze der höheren Fettsäuren, die allgemein als Seifen bezeichnet werden und als waschaktive Substanzen große Bedeutung erlangt haben.

Verwendung der Carbonsäuren
Die Verwendung der Carbonsäuren und ihrer Salze ist äußerst vielseitig. Sie dienen als Zusatzstoffe in Lebensmitteln und stellen wichtige Zwischenprodukte für zahlreiche andere Stoffe und Stoffgruppen der organischen Chemie dar, z.B. zur Herstellung von Riechstoffen (Ester) oder von Kunststoffen, Medikamenten und Farbstoffen.

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