Carbonsäure – Chemie, Eigenschaften, Beispiele
Erfahre, was Carbonsäuren sind und wie sie strukturiert sind. Von Monocarbonsäuren bis hin zu nützlichen Eigenschaften – entdecke alles über diese organischen Verbindungen.
Inhaltsverzeichnis zum Thema Carbonsäure
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Was ist die funktionelle Gruppe der Carbonsäuren?
Frage 1 von 5
Wie entstehen Carbonsäuren?
Frage 2 von 5
Welche Eigenschaften haben Carbonsäuren?
Frage 3 von 5
Welche Salze entstehen aus Carbonsäuren?
Frage 4 von 5
Wo sind Carbonsäuren im Alltag zu finden?
Frage 5 von 5
Carbonsäuren im Überblick
- Als Carbonsäuren wird eine Gruppe organischer Verbindungen bezeichnet, die eine oder mehrere Carboxylgruppen
als funktionelle Gruppe tragen. - Die Herstellung einer Carbonsäure erfolgt durch Oxidation einer Aldehydgruppe zur Carboxylgruppe der Carbonsäure.
- Die Acidität von Carbonsäuren erklärt sich durch die Abspaltung eines Protons von der Carboxylgruppe.
- Carbonsäuren kommen in der Natur häufig in unreifem Obst vor oder sie werden als Konservierungsmittel eingesetzt.
Quelle sofatutor.com
Carbonsäuren – Definition
Die funktionelle Gruppe der Carbonsäuren ist die sauer reagierende Carboxylgruppe. Die Strukturformel der Carboxylgruppe der Carbonsäure sieht folgendermaßen aus:
Carbonsäuren können mehrere dieser Carboxylgruppen tragen. Es wird dann von Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren oder Tricarbonsäuren gesprochen. Der Rest R kann aus aliphatischen, aromatischen, gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffen bestehen. Von ungesättigten Carbonsäuren ist die Rede, wenn im Rest eine oder mehrere Doppelbindungen zu finden sind. Wenn im Rest eine Hydroxygruppe 
gebunden ist, spricht man von Hydroxycarbonsäuren. Trägt ein Kohlenstoffatom im Rest ein doppelt gebundenes Sauerstoffatom wird diese Carbonsäure als Ketosäure oder Ketocarbonsäure bezeichnet. Im Folgenden werden die gesättigten Monocarbonsäuren, also die eine Carboxylgruppe tragen und im Rest keine Doppelbindungen besitzen, genauer betrachtet.
Carbonsäuren – Nomenklatur und Eigenschaften
Die gesättigten Monocarbonsäuren bilden eine homologe Reihe mit der allgemeinen Summenformel für diese Carbonsäuren: 
. In der folgenden Tabelle sind die ersten zehn Carbonsäuren mit Summenformel und Siedetemperatur aufgelistet:
| Name | Trivialname | Summenformel/Strukturformel | Siedetemperatur |
|---|---|---|---|
| Methansäure | Ameisensäure | HCOOH | 101 °C |
| Ethansäure | Essigsäure | CH3-COOH | 118 °C |
| Propansäure | Propionsäure | C2H5-COOH | 114 °C |
| Butansäure | Buttersäure | C3H7-COOH | 164 °C |
| Pentansäure | Valeriansäure | C4H9-COOH | 186 °C |
| Hexansäure | Capronsäure | C5H11-COOH | 205 °C |
| Heptansäure | Önanthsäure | C6H13-COOH | 223 °C |
| Octansäure | Caprylsäure | C7H15-COOH | 237 °C |
| Nonansäure | Pelargonsäure | C8H17-COOH | 254 °C |
| Decansäure | Caprinsäure | C9H19-COOH | 269 °C |
Die Löslichkeit der Carbonsäuren in Wasser ist bis zur Octansäure sehr gut. Die Siedetemperatur variiert bei Isomeren der Carbonsäuren.
Carbonsäuren – Reaktionen
Carbonsäuren gehen viele Reaktionen ein, dabei entstehen Carbonsäurederivate. Vor der Reaktion muss oftmals eine Aktivierung der Carbonsäuren erfolgen.
Die häufigsten Reaktionen und Carbonsäurederivate sind in folgender Liste aufgeführt:
- Mit Alkohol reagieren Carbonsäuren zu Estern.
- Carbonsäureamide sind Derivate der Carbonsäuren, bei denen die OH-Gruppe der Carboxylgruppe durch eine Amidgruppe -NH2 ersetzt wird.
- Wird die OH-Gruppe durch ein Halogenatom ersetzt, entstehen Carbonsäurehalogenide.
- Die Oxidation von Carbonsäuren ist nicht möglich. Carbonsäuren können reduziert werden, dabei entstehen zum Beispiel Alkohole aus den Carbonsäuren.
- Carbonsäuren spielen auch bei der Synthese des Indigofarbstoffs eine Rolle, dabei entsteht als Zwischenprodukt Phenylglycin-o-Carbonsäure.
- Beim Abbau des Cannabiswirkstoffs THC entsteht THC-Carbonsäure. Die Konzentration des Stoffs im Blut lässt Rückschlüsse auf die Häufigkeit des Cannabiskonsums zu.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Carbonsäuren
Als Carbonsäuren wird eine Gruppe organischer Verbindungen bezeichnet, die eine oder mehrere Carboxylgruppen als funktionelle Gruppe tragen.
Die einfachste Carbonsäure heißt Methansäure (Ameisensäure) 
.
Durch Oxidation von Aldehyden entstehen Carbonsäuren.
Von ungesättigten Carbonsäuren ist die Rede, wenn im Rest eine oder mehrere Doppelbindungen zu finden sind.
Die Salze der Carbonsäure werden Carboxylate genannt.
Es gibt keinen Unterschied. Alkansäuren sind Carbonsäuren.
Die Carboxylgruppe ist die funktionelle Gruppe der Carbonsäuren.
Langkettige Carbonsäuren werden als Fettsäuren bezeichnet.
Das hängt insbesondere vom Rest ab. Die Carboxylgruppe ist hydrophil und damit wasserlöslich. Ist der Rest hydrophil, ist die Carbonsäure wasserlöslich. Ist der Rest hydrophob, ist die Carbonsäure nicht wasserlöslich. Besonders langkettige Carbonsäuren (Fettsäuren) sind durch ihren hydrophoben Rest eher hydrophob.
Carbonsäuren haben saure Eigenschaften, sie reagieren also chemisch gesehen sauer.
Die Carboxylgruppe ist die funktionelle Gruppe der Carbonsäuren.
Im Alltag findet man Carbonsäuren in Konservierungsmitteln und in Putz- und Reinigungsmitteln. Auch in den Giftstoffen von Ameisen und Laufkäfern, in Brennesseln und Tannennadeln sind Carbonsäuren enthalten.