Chemie: Redoxreaktion und Ethansäure

Bei der Redoxreaktion handelt es sich um eine Kopplung aus Oxidationsreaktion und Reduktion. Das Ergebnis als Summer dieser beiden Reaktionen nennt man Redoxreaktion Bei der Oxidation werden die Elektronen eines Atoms abgegeben. Ein Beispiel ist die Reaktion von Kupfer. Bei der Oxidation ist das Element geteilt in Kupfer zweifach positiv geladen und zwei negativ geladene Elektronen. Denn nach der Abgabe von zwei Elektronen gibt es mehr Protonen im Kern als Elektronen in der Hülle. Das Kupfer ist positiv geladen.

Bei der Reduktion werden hingegen Elektronen eines Atoms aufgenommen.

Beispiel: Zu dem Chloratom kommen zwei Elektronen hinzu. Das Chlor ist zweifach negativ geladen. Bei dieser chemischen Reaktion werden Elektronen übertragen. Der Begriff Redox bezeichnet nebeneinander ablaufende Reaktionen. Dieser setzt sich zusammen aus Oxidation und Reduktion. Die Redoxgleichung sind komplexe Oxidationsgleichungen und Reduktionsgleichung. Bei der Redoxgleichung wandern Elektronen. Bei den Gleichungen helfen die Oxidationsgleichungen. Dafür braucht man Oxidationsmittel und Reduktionsmittel. Dies sind Substanzen, die leicht Elektronen abgeben. Das Ziel ist es die Ausgangsstoffe und die Endprodukte in das richtige Verhältnis zu bringen. Elektronen übertragene Reaktionen findet man hier:

• Stoffwechsel
• Verbrennungsvorgänge
• Produktionsprozesse
• Nachweisreaktion

Wie stellt man eine Redoxreaktionsgleichung auf?
1) Oxidationszahl bestimmen
2) Oxidation
a. Abgegebene Elektronen bestimmen
b. Ladungsausgleich
c. Stoffausgleich mit Wasser
3) Reduktion
a. Aufgenommene Elektronen bestimmen
b. Ladungsausgleich
c. Stoffausgleich mit Wasser
4) Gleichungen kreuzmultiplizieren
a. Zusammenfügen und kreuzen

Kupferstoff reagiert mit Kohlenstoff zu reinem Kupfer und Kohlenstoff
CuO + C  Cu + Co2

Links befinden sich die Edukte. Auf der rechten Seite die Produkte. Sauerstoff hat in dieser Reaktion, wie eigentlich immer die Oxidationszahl -2.

Der deutsche Chemiker Friedrich Wöhler schaffte 1827 die Herstellung von reinem Aluminium. Dies erreichte er, indem er wasserfreies Aluminiumchlorid durch Kalium
reduzierte. Die chemische Reaktion nennt man Reduktion. Dabei entstand Kaliumchlorid und Aluminium in Pulverform.

Der Preisverlauf von Aluminium (1kg):

• 1852 1110 Dollar
• 1886 22 Dollar
• *später 0,6 Dollar

Dieser rasante Preisfall erreichte man, indem man das teure Kalium oder Natrium durch ein billigeres Reduktionsmittel ersetzte. Dieses Reduktionsmittel ist elektrischer Strom.
Bei der Verbrennung von Magnesium unter Luft entsteht Magnesiumoxid. Bei der Verbrennung von Magnesium unter Chlor entsteht Magnesiumchlorid. Beide Vorgänge sind exotherm. Diese Verbrennungsvorgänge haben Gemeinsamkeiten. Das metallische Magnesium erreicht einen Ionenzustand. Dabei wird also Magnesium oxidiert. Es ist wichtig, dass man immer einen Reaktionspartner braucht.

Ein Beispiel für eine Redoxreaktion sind Feuerwerkskörper.
Bei dieser Redoxreaktion wird ein Teil der Energie durch das Licht sichtbar. Man nennt es Pyrotechnik. In den Raketen befindet sich ein Gemisch, dass leuchten oder laute Geräusche machen soll. Dafür braucht man ein Brennmittel, wie zum Beispiel Schwarzpulver, Magnesium oder Aluminium. Außerdem ein Oxidationsmittel, wie Nitrate oder Perchlorate. Sie liefern Sauerstoff. Dazu kommen noch Zusatzstoffe. Meist sind das Katalysatoren. Diese beschleunigen die Reaktion.

Bei dem Thermitschweißen werden Eisenionen durch Aluminium reduziert. Aluminium ist hierbei das Reduktionsmittel. Es werden Elektronen abgegeben also wird es oxidiert.
Chlor und Sauerstoff sind Oxidationsmittel. Es handelt sich bei dem Feuerwerk um eine spektakuläre Beleuchtung. In den Feuerwerkskörpern gibt es neben dem Reduktionsmittel, immer auch ein Oxidationsmittel. Außerdem Zusatzstoffe für eine grelle und bunte Farbe.

Wenn man einen Eisennagel in Kupfer(II)-salzlösung gibt, bildet sich eine dünne Kupferschicht.

Oxidationszahlen

Wofür braucht man Oxidationszahlen?

• Redoxreaktion, Gleichung aufstellen
• Stellt Ionenladung dar
• Römische Zahlen
  Wie bestimmt man die Oxidationszahl?
  1) Alle Elemente sind null
  2) Einatomiges Ion
  a. Oxidationszahl=Ladungszahl
  3) Elektronegativeres Ion
  a. kriegt e-
  Checkliste zu Nummer drei:
• Fluor drin: F 1-
• Sauerstoff drin: O 2-
• Halogene drin: 1- , (wenn kein Sauerstoff oder Fluor daneben)
• Metalle: immer positiv
  o 1. Hauptgruppe (1+)
  o 2. Hauptgruppe (2+)

Ethansäure

Essig ist wohl die bekannteste organische Säure aus dem Haushalt. Reines Essig nennt man auch Eisessig. Sie schmelzen erst bei einer Temperatur von 17 Grad Celsius. Säuren haben einen sauren Geschmack. Also einen Ph-Wert von null bis sechs. Mithilfe von Indikatoren kann der
ph-Wert einer Säure bestimmt werden. Essigsäure hat einen ph-Wert von 4,75. Man erkennt Essigsäure leicht an den typischen Geruch. Die Ethansäure ist die wichtigste Carbonsäure. Wenn die Carbonsäuren von den Alkanen abgeleitet werden, bilden sie die Reihe der Alkansäuren. Die enthaltene funktionelle Gruppe der Carbonsäuren ist die COOH-Gruppe. Die reine Essigsäure riecht stechend und ätzend. Mit dieser Säure kann man Kunststoffe herstellen. Auch Farben werden aus der Säure gemacht. Industriell wird die Säure meist synthetisch hergestellt.
Die Ausgangsstoffe sind:

• Ethen
• Wasser
• Methanol
• Kohlenstoffmonoxid

Die Salze der Essigsäure leiten sich von dem Namen Ethansäure ab und heißen Acetate.
Die Ethansäure ist ein wichtiges Ausgangsrodukt. Auch Heilmittel, wie Aspirin werden damit hergestellt. Auch in unserem Körper findet man diese Säure. Sie ist ein wichtiger Bestandteil des Stoffwechsels. Wenn die Essigsäure rein ist, ist sie brennbar. Wegen der Polarität ist sie wasserlöslich. Die Essigsäure wird auch als Konservierungsmittel für Lebensmittel eingesetzt. So können auch Obst und Gemüse lange haltbar gemacht werden.

Essigsäure+Ethanol —> Essigsäureethylester+Wasser
Essigsäure+Propanol —> Essigsäurepropylester+Wasser
Essigsäure+ Methanol —> Essigsäuremethylester+Wasser