Löslichkeitsverhalten der Alkanole

Das Löslichkeitsverhalten der Alkanole wird maßgeblich durch das Zusammenspiel des polaren und unpolaren Molekülteils bestimmt. Kurzkettige Alkanole wie Methanol und Ethanol sind aufgrund der dominierenden Hydroxygruppe gut wasserlöslich.

Mit zunehmender Kettenlänge nimmt der Einfluss des unpolaren Alkylrests zu:

• Propan-1-ol mischt sich noch vollständig mit Wasser
• Butan-1-ol löst sich nur teilweise (Mischungslücke ab 10 ml auf 100 ml Wasser)
• Pentan-1-ol zeigt eine sehr geringe Wasserlöslichkeit (2,2 g auf 100 ml Wasser bei 20°C)

Definition: Mischungslücke - Bereich, in dem sich zwei Flüssigkeiten nicht vollständig mischen und zwei Phasen bilden

In unpolaren Lösungsmitteln wie Heptan bestimmt der unpolare Alkylrest die Löslichkeit. Langkettige Alkanole lösen sich daher gut in Heptan.

Highlight: Je länger die Kohlenstoffkette, desto mehr überwiegt der Einfluss des unpolaren Alkylrests gegenüber der polaren Hydroxygruppe.

Das Löslichkeitsverhalten von Ethanol ist besonders interessant:

Example: Ethanol löst sich in Wasser aufgrund der Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen. Gleichzeitig kann es sich aber auch in unpolaren Lösungsmitteln lösen, was es zu einem vielseitigen Lösungsmittel macht.

Verbrennung von Ethanol - Berechnungen

Die Verbrennung von Ethanol ist eine exotherme Reaktion, bei der Kohlenstoffdioxid und Wasser entstehen. Die Reaktionsgleichung lautet:

C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O

Für stöchiometrische Berechnungen ist das Stoffmengenverhältnis wichtig:

n(C2H5OH) : n(O2) : n(CO2) : n(H2O) = 1 : 3 : 2 : 3

Example: Bei der Verbrennung von 20 g Ethanol werden 0,868 mol CO2 gebildet, was einem Volumen von 20,832 l bei 20°C entspricht.

Wichtige Formeln für die Berechnung:

• Stoffmenge n = m / M (m = Masse, M = molare Masse)
• Volumen V = n * Vm (Vm = molares Volumen, 24 l/mol bei 20°C)

Highlight: Die Verbrennungsreaktion von Ethanol eignet sich gut, um stöchiometrische Berechnungen zu üben und das Verständnis für chemische Reaktionen zu vertiefen.

Alkanole - Grundlagen und Struktur

Alkanole sind organische Verbindungen, die sich von Alkanen ableiten und mindestens eine Hydroxygruppe als funktionelle Gruppe besitzen. Sie bilden die homologe Reihe der Alkanole mit der allgemeinen Summenformel CnH2n+1OH.

Im Vergleich zu Alkanen weisen Alkanole deutlich höhere Siedetemperaturen auf. Dies liegt an den zusätzlichen zwischenmolekularen Kräften in Form von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Hydroxygruppen.

Beispiel: Ethanol (C2H5OH) hat mit 78°C eine viel höhere Siedetemperatur als das entsprechende Alkan Ethan (C2H6) mit -89°C.

Die Strukturformel der Alkanole zeigt die polare Hydroxygruppe $-OH$ am Ende der Kohlenstoffkette. Diese verleiht den Alkanolen ihre charakteristischen Eigenschaften:

Highlight: Die polare Hydroxygruppe ist verantwortlich für die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen und damit für die erhöhten Siedetemperaturen sowie die Löslichkeit in Wasser.

Vocabulary: Hydroxygruppe - funktionelle Gruppe der Alkanole, bestehend aus einem Sauerstoff- und einem Wasserstoffatom $-OH$