Chemie .... von Anfang an - Säuren

​​Als "Säure" kann man alle Stoffe bezeichnen, die "sauer" schmecken.

Warum ist diese Definition nicht ausreichend?

Viele Säuren sind sehr giftig. Man kann also auf keinen Fall einen unbekannten Stoff durch den Geschmack prüfen, um festzustellen, ob das eine Säure ist.

Wie kann man auf ungefährliche Weise herausfinden, ob es sich bei einem unbekannten Stoff um eine Säure handelt oder nicht?

Indikatoren = Farbstoffe, die sich bei Anwesenheit von Säure verfärben. Universalindikator ist eine Mischung solcher Farbstoffe. Er ist in dem Papierstreifen enthalten

Die Feststellung des Säuregehalts mit dem Universalindikator ist von der individuellen Farbwahrnehmung abhängig. Was ist rot? Was ist rotorange? Da kann es verschiedene Meinungen geben.

Gibt es auch einen objektiven Wert für den Säuregehalt?

Zum Universalinidkator gibt es eine Farbskala, bei der jedem Farbton eine Zahl zugeordnet ist. Diese Zahl ist der pH-Wert

Man vergleicht also die Färbung mit dieser Farbskala und wenn die Färbung genauso wie bei einem bestimmten pH-Wert ist, dann kann man objektiv sagen: Diese Säurelösung den den pH -Wert ....

Worüber gibt der pH- Wert Auskunft?

Über den Säuregehalt der Lösung. Ist viel Säure darin enthalten, dann ist der pH-Wert klein, ist wenig darin enthalten, ist er größer

Was ist der pH-Wert von reinem Wasser?

Was ist der pH-Wert einer Lösung, die "sauer" ist?

Reines Wasser hat pH =7

Saure Lösungen haben die pH Werte  unter 7

Essigsäure ist eine Säure, die jeder von zuhause kennt. Den sauren Geschmack hat jeder schon probiert.

Wozu wird Essigsäure verwendet?

1. Man kann damit Speisen einen säuerlichen Geschmack geben (z.B. Salat)

2. Man kann damit Gemüse, Fleisch oder Fisch haltbar machen (z.B. saure Gurken, saure Heringe....)

3. Essigsäure ist auch in vielen Reinigern enthalten

4. Mit Essigsäure kann man die Kalkablagerungen z.B. in der Kaffeemaschine beseitigen

Riecht man einer Flasche, in der Essig enthalten ist, so bemerkt man den typischen Essiggeruch. Warum ist das so?

Aus der Essigflasche entweicht ein Gas. Bei + 118 ° C verdampt die Essigsäure völlig (wird gasförmig) aus dem "Essig"  (= Gemisch aus Wasser und Essigsäure). Fängt man den Dampf auf und lässt ihn abkühlen, so erhält man reine, flüssige Essigsäure

Strukturformel der Essigsäure?

Essigsäure

Welchen Hinweis gibt die Strukturformel der Essigsäure auf deren mögliche Herstellung aus einem anderen Molekül?

Zwei C-Atome, daneben noch die Elemente O und H.
Dasselbe trifft auch für Ethanol zu.

Dieses Molekül müsste durch ein Sauerstoffatom mit einer Doppelbindung an ein C-Atom ergänzt werden, um Essigsäure zu bilden, außerdem müssten zwei H-Atome entfernt werden

Wie könnte man aus einem Molekül, z.B. Ethanol, zwei H entfernen?

Durch Reaktion mit einem Sauerstoffatom. Sauerstoffatome verbinden sich jeweils mit 2 H zu Wassermolekülen.

Man verwendet dadurch Sauerstoffatome, die aus bestimmten Verbindungen abgegeben werden, also keinen molekularen Sauerstoff aus der Luft

Ethanol kann man mit Sauerstoffatomen reagieren lassen, die entweder aus einem Stoff stammen, der leicht Sauerstoffatome abgibt (z.B. Kaliumdichromat) oder dies geschieht in den Zellen von bestimmten Bakterien (Essigsäurebakterien), Welche Reaktion läuft da ab?

Die Reaktion läuft in zwei Schritten ab. Im ersten Schritt wird ein O Atom gebunden, wodurch zwei -OH Gruppen an demselben C-Atom entstehen, was dazu führt, dass sofort H₂O abgespalten wird. Ethanal entsteht, bei dem im zweiten Schritt ein Sauerstoffatom "eingebaut" wird, und zwar an dem C-Atom, das durch die Bindung mit dem Sauerstoffatom schon etwas reaktionsfähiger als die anderen C-Atome ist (Sauerstoff hat hohe EN)

Wie heißt der reaktionsbestimmende Teil des Essigsäuremoleküls, also seine funktonelle Gruppe?

    Das ist die Carboxylgruppe

    Wie ist die Summenformel dieser Verbindung?

Es ist Essigsäure

Man schreibt  CH₃COOH

Die Carboxylgruppe -COOH gibt man extra an, da sie für das chemische Verhalten bedeutsam ist und die beiden Sauerstoffatome werden einzeln aufgezählt -COOH, weil sie jedes für sich mit dem C verbunden sind

   Welche Verbindung ist das?

Es ist ebenfalls eine organische Säure, aber anders als die Essigsäure nur mit einem C-Atom.

Es ist die Ameisensäure. Ameisen können diese verspritzen, um sich gegen Feinde zu wehren, bzw. um ihre Ameisenstraßen zu markieren.

Früher hat man sie auch tatsächlich aus Ameisen gewonnen

Ameisensäure und Essigsäure sind organische Säuren (C-haltige, sie kommen auch in Lebewesen vor)

Wie nennt man die Stoffgruppe, zu der sie gehören, mit dem wissenschaftlichen Namen?

Alkansäuren  (weil man sie von den Alkanen ableiten kann). Im Grunde ist ihr Molekül eine C-Kette mit einer Carboxylgruppe am Ende

Wie heißen die ersten sechs Vertreter der Reihe der Alkansäuren?

Methansäuren H-COOH

Ethansäure CH₃COOH

Propansäure (Propionsäure) C₂H₅COOH

Butansäure (Buttersäure) C₃H₇COOH

Allgemein C_nH_2n+1COOH

Wie kann man Methansäure (Ameisensäure) im Labor herstellen?

Oxidation des Methanols zu Methanal (z.B. mit Sauerstoff aus Kupferoxid) und dann anschließend die Oxidation des Methanals mit Hilfe eines sauerstoffabgebenden Stoffes zu Methansäure, wobei Wasser abgespalten wird

Welcher Stoff ist das?

Das ist Butansäure.

Sie wird auch "Buttersäure" genannt, weil sie in ranziger Butter vorkommt. Butansäure hat einen ausgesprochen widerlichen Geruch nach Schweiß

Sie kommt auch tatsächlich im Schweiß vor. Hunde können mit ihrer Nase schon kleinste Mengen davon riechen.

Der Siedepunkt dieser Flüssigkeit ist + 163,7 °C

Ameisensäure und Essigsäure vermischen sich hervorragend mit Wasser. Alkansäuren mit vielen C-Atomen sind wasserunlöslich und auch nicht "sauer" . Warum ist das so?

Bei Alkansäuren mit vielen C-Atomen ist für die Eigenschaften des Stoffes die lange C-Kette viel entscheidender als die kleine -COOH Gruppe am Ende dieser langen Kette

Warum sind Essigsäure und Ameisensäure so gut mit Wasser mischbar?

Die Carboxylgruppe ist polarisiert (negativ geladene und positive geladene Seiten) Folglich werden hier Wasserdipolmoleküle stark angezogen