Alkohol - nicht nur zum Trinken

Ethanol ist nicht nur ein Getränk, sondern auch in vielen Alltagsprodukten enthalten.
- Untersuche Ethanol in der Lernumgebung experimentell und erkläre die Eigenschaften auf Teilchenebene.
- Überblick über Lernziele auf dem Laufzettel der Lernumgebung.

Aufgabe:
- a) Recherchiere die Strukturformel (LEWIS-Formel) von Ethanol und zeichne sie auf.
- b) Recherchiere die Herstellung und Verwendung von Ethanol unter folgenden Aspekten:
- Reaktionsgleichung der alkoholischen Gärung (Summenformeln).
  - Beispiel: C{6}H{12}O{6} ightarrow 2C{2}H{5}OH + 2CO{2} (Traubenzucker zu Alkohol).
- Erläutere, wie höhere Ethanolkonzentrationen erreicht werden können; erkläre den Begriff „Branntwein“.

Ethanol wird in vielen Kosmetika (z. B. Parfüms) verwendet aufgrund seiner Eigenschaften.
Untersuche die Eigenschaften von Ethanol anhand von drei Versuchen.
- Die Reihenfolge der Versuche spielt keine Rolle.

Ziel: Untersuchung des Verdunstungsprozesses von Ethanol.
Hinweise:
- Ethanol ist leicht entzündlich.
- Das Gefäß muss nach Entnahme sofort verschlossen werden.
- Offene Flamme in der Nähe vermeiden.
Geräte: Schutzbrille, Thermometer, Reagenzglas, Stopfen.
Chemikalien: Ethanol (Brennspiritus).
Durchführung:
1. Schutzbrille aufsetzen.
2. Thermometer ins Reagenzglas mit Ethanol halten, bis Temperatur konstant bleibt, dokumentieren.
3. Temperaturänderung nach Herausnehmen des Thermometers beobachten.
Entsorgung: Nach dem Versuch Ethanolgefäß wieder verschließen und für die nächste Gruppe zurücklassen.

Ziel: Untersuchung der Löslichkeit von Ethanol.
Hinweise:
- Ethanol ist leicht entzündlich; gleiche Sicherheitshinweise wie Versuch 1.
Geräte: Schutzbrille, Reagenzglasständer, 3 trockene Reagenzgläser, 3 Stopfen.
Chemikalien: Reinheitshaltiges Ethanol, Wasser, Speiseöl (Kürbiskernöl).
Durchführung:
1. Schutzbrille aufsetzen.
2. Reagenzglas 1: 2 cm Wasser und Öl, verschließen, schütteln, 1 Minute beobachten.
3. Reagenzglas 2: 2 cm Wasser und Ethanol, wiederholen.
4. Reagenzglas 3: 2 cm Öl und Ethanol, wiederholen.
Entsorgung: Flüssigkeiten in Outlets entsorgen, Gläser und Stopfen auf dem Wagen lagern (müssen nicht abgewaschen werden).

Ziel: Untersuchung der Verwendung von Ethanol als Extraktionsmittel.
Hinweise:
- Ethanol ist leicht entzündlich; gleiche Sicherheitshinweise wie in den vorherigen Versuchen.
Geräte: Schutzbrille, Mörser mit Pistill, 4 Reagenzgläser, 2 Stopfen, Reagenzglasständer, Trichter, Filterpapier, Löffel.
Chemikalien: Ethanol (Brennspiritus), grüne Pflanzenblätter, Sand, Wasser.
Durchführung:
1. Schutzbrille aufsetzen.
2. Pflanzenblatt leicht mit etwas Sand im Mörser zerreiben.
3. Grünen Brei auf zwei Reagenzgläser verteilen.
4. In ein Reagenzglas 5 cm Wasser und in das andere 5 cm Ethanol geben.
5. Stopfen aufsetzen und schütteln.
6. Lösungen filtern und in neue Reagenzgläser übertragen.
7. Färbung der Flüssigkeiten nach Filtrieren beobachten.
Entsorgung: Filterpapier und Pflanzenreste im Mülleimer entsorgen, Flüssigkeiten in den Ausguss.

Nach den Versuchen sollten die Eigenschaften von Ethanol erlernt worden sein.
Im folgenden Abschnitt wird erläutert, wie diese Eigenschaften auf Teilchenebene erklärt werden können.

Aufgaben:
1. Strukturformel von Ethanol zeichnen und Hydroxy-Gruppe (OH-Gruppe) markieren.
2. Vergleich von Ethanols Struktur mit der des Wassermoleküls; polare Bindungen und Teilladungen einzeichnen.
3. Lösung von Wasser und Ethanol skizzieren; Erklären, warum Ethanol in Wasser löslich ist.

Nutzte die Begriffe:
- polar
- polare Elektronenpaarbindung
- Wasserstoffbrücken.

Die Strukturformel des Ethanol-Moleküls hat eine Hydroxy-Gruppe (OH-Gruppe) und eine C2H5-Gruppe statt eines weiteren H-Atoms.
Das Ethanol-Molekül hat eine polare Hydroxy-Gruppe.
- Zwischendrin zwischen dem O-Atom und dem H-Atom gibt es eine polare Elektronenpaarbindung.
- Zwischen der polaren Hydroxy-Gruppe von Ethanol und Wasser-Molekülen bestehen Wasserstoffbrücken.

Strukturformel von Ethanol aufzeichnen.
Ethanol und Hexan vergleichen; gemeinsame Strukturelemente markieren.
Bindungstyp zwischen Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atomen benennen und begründen.
Lösung von Ethanol und Hexan skizzieren und erklären, warum sich Ethanol in Hexan löst.

Informiere dich über die Bindungstypen:
- polare Bindung
- unpolare Bindung
- Ionen-Bindung.

Nach der Erklärung kannst du nachvollziehen, warum Ethanol in unpolaren Stoffen wie Fett oder Benzin löslich ist.

Das Ethanol-Molekül enthält unpolare CH2-Gruppen.
Bei der Bindung zwischen C-Atomen und H-Atomen handelt es sich um nahezu unpolare Elektronenpaarbindungen. Die Bindung ist schwach polar.
Elektronenpaarbindungen zwischen H- und C-Atomen in Kohlenwasserstoffen sind nahezu unpolar und erzeugen durch Van-der-Waals-Kräfte (London-Kräfte) loses Lösungspotential.

Erkläre, warum Wasser eine höhere Siedetemperatur hat als Ethanol, unter Berücksichtigung zwischenmolekularer Wechselwirkungen.

Zwischenmolekulare Wechselwirkungen beinhalten:
- Van-der-Waals-Kräfte (London-Kräfte)
- Dipol-Dipol-Anziehungskräfte
- Wasserstoffbrücken.