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Leitfäden und Tipps
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4.1. Aufgaben zu Fetten und Seifen mit Lösungen (Chemie), Übungen von Chemie

4.1. Aufgaben zu Fetten und Seifen mit Lösungen (Chemie)

Art: Übungen

2019/2020

Hochgeladen am 15.04.2020

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4.1. Aufgaben zu Fetten und Seifen
Aufgabe 1: Verhalten der Fette beim Erhitzen, Fetthärtung
Entscheide und begründe, welches der drei Fette Schweinfett, Sonnenblumenöl oder vollständig durchgehärtetes
Erdnussöl am besten als Frittierfett geeignet ist.
Beschreibe die Vorgänge beim Erhitzen von Triölsäure-Glycerin-Ester an der Luft mit Hilfe von Strukturformeln
und benenne die Endprodukte
Aufgabe 2: Acroleinbildung
Beim Überhitzen eines Fettes mit einem hohen Anteil an ungesättigten Fettsäureresten werden die folgenden
Beobachtungen notiert:
1. Ein Gas entweicht, das Bromwasser entfärbt und Fehlingsche Lösung reduziert. Seine molare Masse wird
mit 56 g/Mol ermittelt;
2. Der verbleibende Rest des Fettes ist zähflüssig geworden.
a) Leite aus den Beobachtungen bei 1. die Strukturformel und den Namen des Gases ab.
b) Formuliere die Reaktionsgleichung, nach der das Gas gebildet worden ist!
c) Erkläre Beobachtung 2. mit Hilfe einer Reaktionsgleichung an einem Beispiel.
Aufgabe 3: Essentielle Fettsäuren
a) Was sind essentielle Fettsäuren?
b) Nennen Sie drei Beispiele.
c) Beschreibe zwei Funktionen, die ungesättigte Fettsäuren im Stoffwechsel haban können.
Aufgabe 4: Verseifung und Fetthärtung
a) Erstelle die Strukturformel (Kurzschreibweise) eines optisch aktiven Fettmoleküls unter Verwendung von
einem Molekül Hexadecansäure und zwei Molekülen cis,cis-Oktadeca-2,3-dien-säure
b) Das Fettmolekül aus a) ist überwiegender Bestandteil eines natürlichen Fettes. Dieses Fett soll
1. mit Kalilauge verseift und
2. gehärtet werden.
Formuliere zu beiden Reaktionen die entsprechende Reaktionsgleichung (Formeln in Kurzschreibweise) und
benenne alle Reaktionsprodukte.
c) Beschreibe und begründe, wie sich durch Verseifung bzw. Härtung der Aggregatzustand bzw. die
Löslichkeit des Fettes ändern!
Aufgabe 5: Iodzahl und Verseifungszahl
Die nebenstehende Tabelle zeigt die
Zusammensetzung von drei pflanzlichen Fette
in Prozent
a) Ordne den drei Fetten jeweils die drei
Verseifungszahlen 170, 200 und 255
sowie die drei Iodzahlen 8, 50 und 100 zu
und begründe.
b) Formuliere an einem Beispiel die
Reaktionsgleichung für die Bestimmung
der Iodzahl und den
Reaktionsmechanismus
c) Formuliere an einem Beispiel die
Reaktionsgleichung für die Bestimmung
der Verseifungszahl und den Reaktionsmechanismus
Aufgabe 6: Iodzahl und Verseifungszahl
Zwei Fette, ein Hartfett und ein Kakaofett, besitzen folgende Fettkennzahlen:
Kakaofett Hartfett
Schmelzbereich 33-35°C 33-35°C
Iodzahl 33-42 5
Verseifungszahl. 192-197 225-240
a) Erkläre den Unterschied der beiden Fette im Hinblick auf die chemische Struktur und begründe anhand der
Tabellenwerte.
b) Warum besitzen die beiden Fette trotz unterschiedlicher Strukturen den gleichen Schmelzbereich?
c) Für ein als Reinstoff vorliegendes Fett mit der molaren Masse M = 878 g/mol wurde die Iodzahl 173,2
ermittelt. Berechne die Zahl der pro Fettmolekül vorhandenen C=C - Doppelbindungen.
d) Zeichne für das in Teil c) vorliegende Fett zwei mögliche strukturisomere Fettmoleküle.
Fettsäure Kokos-
fett Raps-
öl Palm-
öl
Capronsäure C5H11COOH 1 0 0
Caprylsäure C7H15COOH 9 0 0
Caprinsäure C9H19COOH 7 0 0
Laurinsäure C11H23COOH 47 0 0
Myristinsäure C13H27COOH 16 0 2
Palimitinsäure C15H31COOH 10 4 39
Stearinsäure C17H35COOH 2 2 5
Ölsäure C17H33COOH 6 57 45
Linolsäure C17H31COOH 2 24 9
Linolensäure C
17
H
29
COOH 0 13 0
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4.1. Aufgaben zu Fetten und Seifen

Aufgabe 1: Verhalten der Fette beim Erhitzen, Fetthärtung Entscheide und begründe, welches der drei Fette Schweinfett, Sonnenblumenöl oder vollständig durchgehärtetes Erdnussöl am besten als Frittierfett geeignet ist. Beschreibe die Vorgänge beim Erhitzen von Triölsäure-Glycerin-Ester an der Luft mit Hilfe von Strukturformeln und benenne die Endprodukte

Aufgabe 2: Acroleinbildung Beim Überhitzen eines Fettes mit einem hohen Anteil an ungesättigten Fettsäureresten werden die folgenden Beobachtungen notiert:

  1. Ein Gas entweicht, das Bromwasser entfärbt und Fehlingsche Lösung reduziert. Seine molare Masse wird mit 56 g/Mol ermittelt;
  2. Der verbleibende Rest des Fettes ist zähflüssig geworden. a) Leite aus den Beobachtungen bei 1. die Strukturformel und den Namen des Gases ab. b) Formuliere die Reaktionsgleichung, nach der das Gas gebildet worden ist! c) Erkläre Beobachtung 2. mit Hilfe einer Reaktionsgleichung an einem Beispiel.

Aufgabe 3: Essentielle Fettsäuren a) Was sind essentielle Fettsäuren? b) Nennen Sie drei Beispiele. c) Beschreibe zwei Funktionen, die ungesättigte Fettsäuren im Stoffwechsel haban können.

Aufgabe 4: Verseifung und Fetthärtung a) Erstelle die Strukturformel (Kurzschreibweise) eines optisch aktiven Fettmoleküls unter Verwendung von einem Molekül Hexadecansäure und zwei Molekülen cis,cis-Oktadeca-2,3-dien-säure b) Das Fettmolekül aus a) ist überwiegender Bestandteil eines natürlichen Fettes. Dieses Fett soll

  1. mit Kalilauge verseift und
  2. gehärtet werden. Formuliere zu beiden Reaktionen die entsprechende Reaktionsgleichung (Formeln in Kurzschreibweise) und benenne alle Reaktionsprodukte. c) Beschreibe und begründe, wie sich durch Verseifung bzw. Härtung der Aggregatzustand bzw. die Löslichkeit des Fettes ändern!

Aufgabe 5: Iodzahl und Verseifungszahl Die nebenstehende Tabelle zeigt die Zusammensetzung von drei pflanzlichen Fette in Prozent a) Ordne den drei Fetten jeweils die drei Verseifungszahlen 170, 200 und 255 sowie die drei Iodzahlen 8, 50 und 100 zu und begründe. b) Formuliere an einem Beispiel die Reaktionsgleichung für die Bestimmung der Iodzahl und den Reaktionsmechanismus c) Formuliere an einem Beispiel die Reaktionsgleichung für die Bestimmung der Verseifungszahl und den Reaktionsmechanismus

Aufgabe 6: Iodzahl und Verseifungszahl Zwei Fette, ein Hartfett und ein Kakaofett, besitzen folgende Fettkennzahlen: Kakaofett Hartfett Schmelzbereich 33-35°C 33-35°C Iodzahl 33-42 5 Verseifungszahl. 192-197 225- a) Erkläre den Unterschied der beiden Fette im Hinblick auf die chemische Struktur und begründe anhand der Tabellenwerte. b) Warum besitzen die beiden Fette trotz unterschiedlicher Strukturen den gleichen Schmelzbereich? c) Für ein als Reinstoff vorliegendes Fett mit der molaren Masse M = 878 g/mol wurde die Iodzahl 173, ermittelt. Berechne die Zahl der pro Fettmolekül vorhandenen C=C - Doppelbindungen. d) Zeichne für das in Teil c) vorliegende Fett zwei mögliche strukturisomere Fettmoleküle.

Fettsäure Kokos- fett

Raps- öl

Palm- öl Capronsäure C 5 H 11 COOH 1 0 0 Caprylsäure C 7 H 15 COOH 9 0 0 Caprinsäure C 9 H 19 COOH 7 0 0 Laurinsäure C 11 H 23 COOH 47 0 0 Myristinsäure C 13 H 27 COOH 16 0 2 Palimitinsäure C 15 H 31 COOH 10 4 39 Stearinsäure C 17 H 35 COOH 2 2 5 Ölsäure C 17 H 33 COOH 6 57 45 Linolsäure C 17 H 31 COOH 2 24 9 Linolensäure C 17 H 29 COOH 0 13 0

Aufgabe 7: Verseifungszahl Zur Ermittlung der Verseifungszahl von Olivenöl werden 2,6 g Öl mit 50 ml 0,5 molarer Kalilauge gekocht. Die nicht umgesetzte Lauge wird durch Titration mit 1 molarer Salzsäure ermittelt, wobei 16,0 ml Salzsäure verbraucht werden. Definiere den Begriff „Verseifungszahl“ und berechne diese Kennzahl für die gegebenen Werte!

Aufgabe 8: Säurezahl Zur Bestimmung der Säurezahl wurden 2 g Butter (Wassergehalt 17 %) in Alkohol gelöst und mit 10 ml KOH- Lösung (c = 0,1 mol/l) neutralisiert. a) Berechne die Säurezahl des Butterfettes. b) Welche Aussage lässt eine hohe Säurezahl über die Qualität der Butter zu? c) Wie unterscheidet sich die Versuchsdurchführung für die Bestimmung der Verseifungszahl von der Bestimmung der Säurezahl?

Aufgabe 9: Verseifungszahl Zur Bestimmung der Verseifungszahl wurden 1,5 g Rindertalg mit 25 ml Kalilauge (c = 0,5 mol/l) gekocht. Bei der anschließenden Neutralisation wurden 14,5 ml Salzsäure (c = 0,5 mol/l) verbraucht. Berechne die Verseifungszahl von Rindertalg und gib die einzelnen Reaktionsschritte an.

Aufgabe 10: Gaschromatographie a) Beschreibe den Aufbau und die Funktion eines Gaschromatographen. b) Wie lassen sich Fette gaschromatographisch untersuchen? c) Ein Fett enthält die drei Fettsäuren Capronsäure C 5 H 11 COOH, Caprylsäure C 7 H 15 COOH und Caprinsäure C 9 H 19 COOH. In welcher Reihenfolgen werden sich diese drei Fettsäuren beim Verlassen der Trennröhre nachweisen lassen? Begründe mit Hilfe der zwischenmolekularen Kräfte.

Aufgabe 11: Eigenschaften von Monoglyceriden Glycerin kann mit Octadecansäure (Stearinsäure) zu zwei verschiedenen Monoglyceriden reagieren. a) Skizziere die beiden möglichen Strukturen und benenne die funktionellen Gruppen! Kennzeichne außerdem die asymmetrischen C-Atome. b) Bei einem Versuch werden pro mol Monoglycerid vier mol CuO zu Kupfer umgesetzt. Erkläre, welches der obigen Moleküle diese Reaktion eingehen kann und erstelle die Reaktionsgleichung! c) Stelle zeichnerisch dar, wie sich die Monoglyceridteilchen in Wasser bzw. an der Wasseroberfläche anordnen. Begründe mit Hilfe der zwischenmolekularen Kräfte.

Aufgabe 12: Verseifung und deutsche Härte a) Formuliere für die Bildung von Seifen aus Fetten eine Reaktionsgleichung. b) Erkläre die Reinigungswirkung der Seife unter Verwendung der Begriffe:

  • Grenzflächenaktivität
  • Dispergiervermögen
  • Emulgiervermögen c) In hartem Wasser steht ein Teil der zugegebenen Seife nicht für die Reinigungswirkung zur Verfügung. Berechne, wie viel Gramm Natriumhexadecanoat beim Waschen mit Wasser von 20 Grad dH (deutsche Härte) nicht für den Waschvorgang genutzt werden können. Wasserverbrauch für Hauptwaschgang: 20 Liter. 1 Grad dH = 7,15 mg Ca2+^ pro Liter Wasser.

Aufgabe 13: Waschmittel Die nebenstehende Abbildung stellt eine Testreihe zur Untersuchung der Waschwirkung von Seifen dar: in den Gefäßen I bis III befinden sich die angegeben Substanzen, zu denen jeweils die gleiche Menge an Seife gegeben wird. a) Beurteile die Waschwirkung der Seife in den Gefäßen I und II und formuliere dazu je eine Reaktionsgleichung. b) Nach dem Schütteln der Versuchsansätze zeigt sich nur in Gefäß III ein beständiger Schaum. Begründe diese Beobachtung.

Aufgabe 10: Gaschromatographie siehe Skript

Aufgabe 11: Eigenschaften von Monoglyceriden a) Monostearinsäure-1-Glycerin-Ester mit asymmetrischem C 2 und Monostearinsäure-2-Glycerin-Ester. b) Monostearinsäure-2-Glycerin-Ester + 4 CuO → Monostearinsäure-2-Hydroxy-Malonsäure-Ester + 4 Cu + 2 H 2 O c) siehe Skript

Aufgabe 12: Verseifung und deutsche Härte a) siehe Skript b) Grenzflächenaktivität : Seifen sind wegen ihres Baus in der Lage, sich an den Grenzflächen, z.B. Wasser/Schmutz so auszurichten, dass der hydrophile Teil des Tensidmoleküls mit dem Wasser in Kontakt bleibt, während der hydrophobe Teil aus der Oberfläche des Wassers herausragt. Dadurch werden an den Grenzflächen die Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen herabgesetzt und das Wasser kann besser benetzen. Dispergiervermögen: Durch Anlagerung des unpolaren Anteils der Seifenanionen an die festen Schmutzpartikel werden diese umhüllt. Der hydrophile Teil der Seifenanionen ist nach außen in die Wasserphase gerichtet. Ebenso ist die Textilfaseroberfläche derart mit Seifenanionen besetzt, dass deren negativ geladener Teil ins Wasser ragt. Da die Schmutzpartikel und die Textiloberfläche jeweils negativ geladen sind, findet eine Ablösung des Schmutzes von der Faser statt. Durch Fortsetzung des Vorgangs kommt es auch zu einer Zerteilung (Dispersion) der festen Schmutzpartikel. Emulgiervermögen: entsprechende Vorgänge wie oben, hier bei öligen bzw. flüssigen Schmutzpartikeln. Schmutzablösung und Waschvorgang: Beim Wäschewaschen sind alle bisher beschriebenen Eigenschaften der Tenside/Seifen von Bedeutung.

c) 20 l Wasser mit 20 Grad dH enthalten 20 x 20 x 7,15 mg = 2,86 g Ca2+^ ⇒ 2 Mol C 15 H 31 COONa + Ca2+^ → (C 15 H 31 COO) 2 Ca + 2 Na+ 556 g C 15 H 31 COONa + 40 g Ca2+^ → 550 g (C 15 H 31 COO) 2 Ca + 46 g Na+ 33,7 g C 15 H 31 COONa + 2,86 g Ca2+^ → ... ⇒ ca. 40 g Seife können nicht genutzt werden.

Aufgabe 13: Waschmittel a) In I keine Waschwirkung, da die Seifen zu Fettsäuren protoniert werden. In II keine Waschwirkung, da sich die Seifen mit Ca2+^ zu unlösliche Kalkseifen verbinden. b) In III bindet das Pentanatriumtriphosphat im Austausch mit den Natrium-Ionen die vorhandenen Calcium- Ionen zu einem stabilen, wasserlöslichen Calcium-Komplex. Die freien Seifenanionen können Micellen bilden, beim Schütteln Luft einschließen und dadurch einen beständigen Schaum bilden.