Alkohole

Alkohole

Unterricht Chemie | Ausgabe Nr. 175/2020

Das Thema Alkohole ist seit vielen Jahren ein Klassiker im Chemieunterricht. An diesem Thema lassen sich zahlreiche Bezüge zur Alltagswelt herstellen und grundlegende Zusammenhänge zwischen Struktur, Eigenschaften und Verwendung eines Stoffes herstellen.

Inhaltsverzeichnis
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Alkohole, Struktur-Eigenschafts-Konzept, Stoffklassen, Methanol, Ethanol
Ein Leitthema im Unterricht Alkohole
Friedrich+ Kennzeichnung Methode & Didaktik Schuljahr 5-13

Das Thema „Alkohole“ ist eines der zentralen Themen im Chemieunterricht. Bei der Planung einer Unterrichtseinheit zu diesem Thema gilt es, die verschiedenen Sachzusammenhänge und Anwendungsbezüge zu erfassen und im Sinne eines Leitthemas zu bewerten. Hierzu wird ein Raster vorgestellt, mit dem dieser Prozess unterstützt werden kann. Es lassen sich so bestimmte Schwerpunkte für die unterrichtliche Umsetzung ableiten. Im Artikel werden diese Schwerpunkte benannt und erläutert, worauf bei der Unterrichtsplanung geachtet werden muss.

Fachmethodische Kompetenzen, Fachbegriffe, Kontexte Redox-Reaktionen mit Alkanolen
Friedrich+ Kennzeichnung Methode & Didaktik Schuljahr 5-13

Verbrennungsreaktionen von Alkoholen mit elementarem Sauerstoff sind weit verbreitet, vom Flambieren bis zum Spiritusbrenner. Dabei lassen sich Kohlenstoffdioxid und Wasser als Reaktionsprodukte nachweisen. Eine Bestimmung der Oxidationszahlen von Edukten und Produkten macht deutlich, dass eine Redoxreaktion stattgefunden hat. Im Rahmen einer Unterrichtseinheit zur Oxidation von Alkanolen erfolgt ein Konzeptwechsel vom Sauerstoff- und Wasserstoff-Transfer-Konzept zum wissenschaftlich höherstehenden Redox-Konzept. 

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Elementaranalyse, Ethanol, Konstitutionsformel
Auf dem Weg zur Strukturformel von Ethanol Vom Reinstoff zur Konstitutionsformel
Friedrich+ Kennzeichnung Praxis Schuljahr 10-11

Die Strukturaufklärung des Ethanol-Moleküls kann als Idealfall exemplarischen Arbeitens gelten. Ziel des mehrschrittigen Erkenntnisprozesses, an dessen Ende die Formel für die chemische Substanz Ethanol steht, ist es, Klarheit über die chemische Zusammensetzung eines Reinstoffes zu gewinnen - qualitativ und quantitativ. In dem unterrichtspraktischen Beitrag werden die einzelnen Schritte des Erkenntnisprozesses beschrieben und das Ineinandergreifen von Experimentalbefunden und deren wissenschaftlicher Verarbeitung erläutert.

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Ethanolnachweis, Schülerexperiment
Ein Nachweisverfahren für Ethanol durchführen Alkoholfreies Bier - alles nur Marketing?
Friedrich+ Kennzeichnung Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 10-11

Damit ein Bier als „alkoholfrei“ bezeichnet werden darf, muss der Alkoholgehalt so gering sein, dass er keinen nachweisbaren Einfluss auf die Konsumenten hat. Im Rahmen des Unterrichtsthemas „Alkohole“ lässt sich auch das Vorkommen von Alkohol in Lebensmitteln thematisieren und ggf ein Alkoholgehalt nachweisen. Zum Nachweis von Ethanol lernen die Schülerinnen und Schüler zwei verschiedene Nachweisverfahren kennen, die jeweils als Schülerversuch durchgeführt werden. Untersucht werden dabei verschiedene Biersorten.

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Konstitutionsisomere des Propanols, Struktur-Eigenschafts-Konzept
Struktur-Eigenschafts-Konzept am Beispiel der Konstitutionsisomere des Propanols Gleich und doch verschieden
Friedrich+ Kennzeichnung Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 10-11

Zum Wintercheck eines PKW gehören das Befüllen der Scheibenwaschanlage mit einem Frostschutzmittel und das Bereithalten eines Türschlossenteisers. In beiden Produkten ist Isopropanol enthalten. Die gleiche Substanz unter anderem Namen (2-Propanol) ist Bestandteil eines Desinektionsmittels. Warum ist die Bezeichnung des Stoffes Propanol nicht ausreichend? Die dargestellte Unterrichtseinheit beginnt mit der Aufgabe, von der Summenformel mögliche Konstitutionsformeln abzuleiten. 

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Alkanole, mehrwertige Alkohole, Glykol, Struktur-Eigenschafts-Konzept
Struktur und Eigenschaften mehrwertiger Alkohole Glycerin, Glykol und Sorbit
Friedrich+ Kennzeichnung Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 10-11

Wichtigster Vertreter der Alkanole und einfachster dreiwertiger Alkohol ist das Glycerin. Auf Grund seiner vielseitigen Verwendung und seiner biologischen  wie technischen Bedeutung spielt es sowohl im Alltag als auch im Biologie- und Chemieunterricht eine wichtige Rolle. Struktur und Eigenschaften des Glycerins  werden in der hier vorgestellten Unterrichtsreihe mit den Eigenschaften von Glykol und Sorbit verglichen. Ein weiterer wichtiger Aspekt für die Behandlung der mehrwertigen Alkohole im Unterricht, ist ihre Verwandtschaft zu den Monosacchariden.

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Bioethanol, Biokraftstoffe
Ethanol aus nachwachsenden Rohstoffen Energieträger Bioethanol
Friedrich+ Kennzeichnung Unterricht (> 90 Min) Schuljahr 10-12

Die Bedeutung von Ethanol als Energieträger wurde schon frühzeitig erkannt. Ethanol wird sowohl aus zucker- als auch aus stärkehaltigen Pflanzen hergestellt. Aus cellulosehaltigen Pflanzen kann Ethanol mit einem höheren Aufwand gewonnen werden. Ein möglicher Beitrag zum Kompetenzbereich „Bewerten“ beruht darauf, dass auf fachliches und fachmethodisches Grundwissen zur Herstellung von Bioethanol zurückgegriffen werden kann. Die Herstellungswege – zum einen ausgehend von Stärke zum anderen von Cellulose – sind experimentell nachvollziehbar.

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Eigenschaften von Methanol
Synthese, Eigenschaften und Verwendung von Methanol Vom Holzgeist zum nachhaltigen Energieträger
Friedrich+ Kennzeichnung Unterricht (> 90 Min) Schuljahr 10-12

Methanol erweist sich als Alkanol mit ganz verschiedenen Gesichtern – vom heimtückischen Gift bis hin zu einem Energieträger der Zukunft sowie zu einem Repräsentanten nachhaltigen Wirtschaftens. Die technische Synthese von Methanol erfolgt aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff. Darüber hinaus entsteht Methanol auch bei enzymatischen Prozessen wie bei der Weinherstellung. In dem Beitrag werden Experimente zur Synthese, zu den Eigenschaften und zur Verwendung von Methanol beschrieben.

© Anita Greinke
Digital unterrichten, Alkohol, Carbonsäuren
Digitaler Chemieunterricht mit der App BIPARCOURS Vom Alkohol zur Carbonsäure
Friedrich+ Kennzeichnung Unterricht (> 90 Min) Schuljahr 10-11

In diesem Beitrag wird ein Vorschlag zur Nutzung der App BIPARCOURS für den Chemieunterricht vorgestellt. Der hier beschriebene Unterricht wurde im Rahmen der Unterrichtsreihe „Vom Alkohol zur Carbonsäure“ durchgeführt. Im Sinne der intrinsischen Motivation wurde für das Unterrichtsvorhaben ein mystischer Kontext gewählt. Vorgestellt werden zwei aufeinander aufbauende Unterrichtsstunden, wobei der Fokus auf die Möglichkeiten der App gelenkt werden soll.

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Ethanol, Strukturaufklärung
"Strukturaufklärung" des Ethanolmoleküls
Friedrich+ Kennzeichnung Unterricht (< 45 Min) Schuljahr 10-12

In dem dargestellten Experiment wird die Strukturformel von Ethanol experimentell ermittelt. Den Schülerinnen und Schülern wird die Summenformel vorgegeben und sie sollen hiervon ausgehend mögliche Strukturformeln aufstellen. Es können zwei Strukturformeln erstellt werden. Um zu ermitteln, welche der beiden Strukturformeln zutreffend ist, werden drei Versuche durchgeführt. Anhand der Reaktion von Ethanol, Wasser und Heptan (oder Octan) mit Lithium und der anschließenden Identifizierung des entstandenen Gases können die Schülerinnen und Schüler dann die richtige Strukturformel erstellen.  

© Bertram Freundl
Ethanolnachweis
Nachweis von Alkoholen mit Cerammoniumnitrat-Reagenz
Friedrich+ Kennzeichnung Experimente Schuljahr 10-12

Ethanol wird nachgewiesen, indem eine Probelösung mit Cerammoniumnitrat-Reagenz versetzt wird. Die Lösung färbt sich in Anwesenheit von Ethanol rot, weil ein Nitration im Cerammoniumnitratkomplex gegen ein Alkoholat-Ion ausgetauscht wird. Mit Cerammoniumnitrat-Reagenz können auch die Hydroxy-Gruppen in Ethandiol, Glycerin oder Glucose nachgewiesen werden. Die Lösung entfärbt sich umso schneller, je mehr Hydroygruppen im Molekül vorhanden sind.