Chemie
Sekundarstufe II
Organische Stoffklassen
Stoffklassen und Nomenklatur
Datum:

Methan, Methanol, Ethan, Ethanol?

Nomenklatur - die korrekte Benennung einfacher organischer Moleküle und Stoffe

21.12.2025
1926
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ID 1926

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Gregor von BorstelDavid Weninger
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Die Idee dahinterPDF

Die Idee dahinter

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Die Lernenden erkennen die Sinnhaftigkeit einer systematischen Benennung und üben an einfachen, unverzweigten Alkanen und Alkanolen die verschiedenen Darstellungsformen von der Summenformel bis hin zur Skelettformel sowie den Zusammenhang von Formel und Name grundlegend ein.

Die Lernenden ...

  • ordnen organische Verbindungen aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in Stoffklassen ein und benennen diese nach systematischer Nomenklatur.
  • stellen auch unter Nutzung digitaler Werkzeuge die Molekülgeometrie von Kohlenstoffverbindungen dar und erklären die Molekülgeometrie mithilfe des EPA-Modells.
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Es ist oft unklar, über welches Vorwissen bezüglich der Nomenklatur die Lernenden aus der Sekundarstufe I bereits verfügen.
Spätestens hier ergibt es Sinn, die Systematik der Benennung von Alkanolen einzuführen, die Benennung der Alkane dabei zu wiederholen und die Benennung anderer Stoffklassen wie z. B. der Alkanale oder Alkansäuren anzubahnen.
Der zentrale Arbeitsauftrag über mehrere Stunden wird darin liegen, ausgehend vom Namen einer organischen Verbindung eine Formel für ein Molekül erstellen zu können und umgekehrt. Dabei müssen die Lernenden folgende (gedankliche) Verständnisschritte durchlaufen werden:

  • Viele Moleküle bestehen aus Kohlenstoff- und Wasserstoffketten mit einigen Fremdatomen
  • Die Verbindung haben einen Namen und man kann sie in Form einer Summenformel, (Halb)Strukturformel (…) oder z. B. Skelettformel notieren.
  • Es gibt sehr viele Verbindungen – aber man muss nicht hunderte von Namen auswendig lernen, denn es gibt eine systematische Benennung, ausgehend von den n-Alkanen mit einer Beschreibung der Anzahl der C-Atome
  • Funktionelle Gruppen bestimmen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und tauchen im Namen auf.
  • Die Benennung verzweigter Alkane und Alkanole beruht prinzipiell darauf.

Es bietet sich an, zunächst mit den n-Alkanen zu beginnen und den Begriff der funktionellen Gruppe einzuführen. Isomere Alkane und verzweigte Alkohole führen dann eine Stufe weiter. Abschließend reicht ein Ausblick auf die Alkanale und Alkansäuren.
Die gesamte Sequenz kann dem Basismodell „Konzeptbildung“ nach Oser1 zugeordnet werden.
Innerhalb der Sequenz können die Schülerinnen und Schüler viele Regeln zur Benennung kooperativ entdecken oder üben, z. B. als Partnerpuzzle oder in Form einer stillen Post23. Alternativ oder parallel kann man aber auch Lösungsbeispiele und Anwendungsaufgaben nutzen.

Methanol, Ethanol?
Zunächst wird mit M1 geklärt, was die Lernenden schon über die systematische Benennung wissen und welche Arten von Formeln sie bereits kennen. Hierzu kann bereits ein digitales Werkzeug4genutzt werden.

Da die Lernenden häufig z. B. die Skelettformel noch nicht kennen, wird im Plenum die wechselseitige Darstellung von Namen und diversen Formeln am Beispiel der n-Alkane im Vergleich zu den n-Alkanolen eingeführt.
Das Aufstellen von Formeln und die prinzipielle Benennung werden dann mit Hilfe der Lösungen unter den Aufgaben ermöglicht, geübt und gesichert. Die Übung kann in Anschluss an die Verhandlung von Lernprodukten zur Festigung genutzt werden. Galerie 2 dient als eine Art Mediathek zum Nachschlagen. 

Die Anzahl der Kohlenstoffatome bestimmt den Beginn des Namens, die Art der funktionellen Gruppe das Namensende.
Dabei werden die immer gleichen Zahlwörter verwendet.

Eine Erweiterung und Anwendung erfolgt in der nachfolgenden Unterrichtseinheit

Die abschließende Benennung der Alkanole kann nun schnell im Abgleich mit der bereits bekannten Nomenklatur der Alkane erfolgen.

Einbettung

Eine Reihe vernetzt strukturieren.5

M1

Wo stehen wir? Das Problem der Benennung.

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Ein Blick in unseren AO.5

So viele Stoffe, so viele Namen

Methanol, Ethanol, Propanol und was weiß ich noch. Es gibt so viele organische Moleküle. Muss man sich da zig Millionen Namen merken?

Stoffnamen und Formeln.6

Zum Glück leitet sich jeder Name automatisch aus der Struktur des Moleküls ab. Für nicht so große Moleküle ist die Benennung (Nomenklatur) schnell zu verstehen und anzuwenden.

Aufgaben

  1. Öffnen Sie online die Seite Strukturformelzeichner.de
    1. Geben Sie unter Hier IUPAC-Benennung eingeben den Begriff „Ethanol“ ein. Testen Sie verschiedene Darstellungsweisen.
    2. Gehen Sie auf die gleiche Weise mit den Begriffen Ethan, Methanol, Methan, Propan und Propanol vor.
  2. Diskutieren Sie in Partnerarbeit den Unterschied zwischen Summenformel, Strukturformel und Skelettformel. Vollziehen Sie ggf. unter Verwendung der Anregungen nach, wie man eine Skelettformel erstellt.
  3. Vervollständigen Sie die Darstellung ausgewählten Moleküle M2, indem Sie alle noch fehlenden Formeln einfügen.
  4. Leiten Sie aus ihren bisherigen Erkenntnissen einfache, allgemeine Regeln zur Benennung der Alkane und Alkanole ab und vergleichen Sie ihre Regeln mit den Informationen in den Anregungen.
  5. Üben Sie die Benennung von Molekülen mit Hilfe von Galerie 1.
  6. Bauen Sie mit Hilfe eines Molekülbaukastens die Moleküle in Abb. 4 nach und identifizieren Sie die Skelettformel, die ein anderes Molekül darstellt unter den angegebenen Skelettformeln.
  7. Prüfen Sie für sich an von Ihnen gewählten Beispielen die letzte Aussage in M1. Nutzen Sie dazu die Galerie 2 als Tabellenwerk und im Vorgriff auf bald folgende Inhalte im Chemieunterricht.
M2

Namen und Formeln

Darstellung ausgewählter Moleküle

Benennung und Darstellung ausgewählter unverzweigter Moleküle 7

Übung zur Nomenklatur

Von der Formel zur Benennung

Stoffklassen im Überblick

Namen und funktionelle Gruppen

Isomere

Jede C-C-Einfachbindung kann man frei drehen. Die Skelettformeln in Abb. 3 stellen daher bis auf eine Ausnahme eigentlich alle das gleiche Molekül dar. Welche Skelettformel stellt als einzige ein anderes Molekül dar?

Chemische Verbindungen, die dieselbe Summenformel aufweisen, sich aber in der Anordnung ihrer Atome unterscheiden, nennt man Isomere!

Ein Molekül fällt aus der Reihe. Welches?

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Methan, Methanol, Ethan, Ethanol?
Nomenklatur - die korrekte Benennung einfacher organischer Moleküle und Stoffe
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