Funktionelle Gruppen in der Chemie

Einführung

• Wichtig in der organischen Chemie
• Charakteristische Gruppen von Atomen
  • Können Eigenschaften und Reaktionsverhalten von Molekülen verändern
• Ändern physikalische Eigenschaften (z.B. Löslichkeit, Siede- und Schmelzpunkt)
• Modifizieren chemische Eigenschaften (z.B. Reaktionsgeschwindigkeit)

Stoffgruppen

• Chemische Verbindungen mit derselben funktionellen Gruppe werden zu Stoffgruppen zusammengefasst
• Beispiele: Alkane, Alkine, Alkohole, Aldehyde

Arten von Funktionellen Gruppen

Mit Heteroatomen

• Häufige Elemente: Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Halogene
• Bsp.: Hydroxylgruppe der Alkohole

Ohne Heteroatome

• Meistens Doppelbindungen (Alkene), Dreifachbindungen (Alkine), Aromaten
• Können oft trotzdem als funktionelle Gruppen gezählt werden

Wichtige Stoffgruppen und ihre Funktionellen Gruppen

Alkohole

• Enthalten Hydroxylgruppe (-OH)
• Nomenklatur: Grundgerüst + Endung „-ol“ (z.B. Butanol)
• Eigenschaften:
  • Polare Natur
  • Wasserstoffbrückenbindungen
  • Flüssiger Aggregatzustand
  • Erhöhen Siede- und Schmelzpunkt
  • Gute Wasserlöslichkeit

Aldehyde

• Enthalten Carbonylgruppe (-CHO)
• Nomenklatur: Grundgerüst + Endung „-al“ (z.B. Methanal)
• Eigenschaften:
  • Polare Natur, aber schwächer als Alkohole
  • Etwas niedrigere Siede- und Schmelzpunkte als Alkohole
  • Gute Wasserlöslichkeit

Carbonsäuren

• Enthalten Carboxylgruppe (-COOH)
• Nomenklatur: Grundgerüst + Endung „-säure“ (z.B. Methansäure)
• Eigenschaften:
  • Können Protonen (H+) freisetzen
  • Erhöhen Säuregrad der Verbindung
  • Erhöhen Siede- und Schmelzpunkt
  • Gute Wasserlöslichkeit

Ester

• Entstehen durch Veresterung (Alkohol + Säure)
• Enthalten Estergruppe (-COOR)
• Nomenklatur: Kombination der Namen der verwendeten Säure und Alkohol
  • Bsp.: Essigsäureethylester (Ethansäure + Ethanol)
• Eigenschaften:
  • Polare Natur
  • Erhöhen Siede- und Schmelzpunkt
  • Gute Wasserlöslichkeit

Conclusion

• Funktionelle Gruppen sind entscheidend für die Eigenschaften und Reaktivität von organischen Molekülen.
• Unterscheiden sich durch physikalische und chemische Eigenschaften, basierend auf deren Struktur und Zusammensetzung.