Carbonsäuren und ihre Eigenschaften

Carbonsäuren sind organische Verbindungen, die durch die Oxidation von Alkoholen entstehen können. Ihre charakteristische funktionelle Gruppe ist die Carboxylgruppe (-COOH).

Vocabulary: Die Carboxylgruppe besteht aus einer Carbonylgruppe (C=O) und einer Hydroxylgruppe (-OH), die direkt miteinander verbunden sind.

Am Beispiel der Essigsäure (Ethansäure) lassen sich wichtige Eigenschaften der Carbonsäuren veranschaulichen:

• Summenformel: C₂H₄O₂
• Strukturformel: CH₃COOH

Highlight: Carbonsäuremoleküle können untereinander Wasserstoffbrücken bilden, was zu relativ hohen Schmelz- und Siedetemperaturen sowie guter Wasserlöslichkeit führt.

Essigsäure kommt in verschiedenen Konzentrationen im Handel vor:

• Eisessig: 96-99%
• Essigessenz: ca. 20%
• Essigreiniger: 12-15%
• Speiseessig: 7-8%

Example: Handelsübliche Essigsäure findet in verschiedenen Konzentrationen Verwendung, von hochkonzentriertem Eisessig bis hin zu verdünntem Speiseessig.

Ester und ihre Nomenklatur

Ester werden nach einem systematischen Schema benannt, das sich aus den Namen der Carbonsäure und des Alkohols ableitet. Die allgemeine Struktur eines Esters ist R₁-COO-R₂, wobei R₁ und R₂ organische Reste sind.

Definition: Die Nomenklatur der Ester folgt dem Schema: [Name der Säure] + [Name des Alkohols mit Endung -yl] + ester

Einige Beispiele für Ester und ihre charakteristischen Gerüche:

1. Methansäureethylester (Rumgeruch)
2. Ethansäurepentylester (Birnengeruch)
3. Butansäuremethylester (Apfelgeruch)
4. Butansäureethylester (Ananasgeruch)
5. Butansäurebutylester (Eisbonbongeruch)

Example: Butansäureethylester hat einen ananasartigen Geruch und wird in der Aromaindustrie verwendet.

Eine besondere Klasse von Estern sind die Fette. Sie sind Ester von Fettsäuren und Glycerin (Propan-1,2,3-triol).

Highlight: Fette sind komplexe Ester, die aus der Reaktion von Glycerin mit drei Fettsäuremolekülen entstehen.

Reaktionskinetik und Konzentrationsabhängigkeit

Die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen hängt stark von der Konzentration der Reaktanten ab. Diese Abhängigkeit wird durch das Geschwindigkeitsgesetz beschrieben.

Definition: Das Geschwindigkeitsgesetz gibt an, wie die Reaktionsgeschwindigkeit von den Konzentrationen der Reaktanten abhängt.

Für eine Reaktion erster Ordnung gilt: v = k · c, wobei k die Geschwindigkeitskonstante und c die Konzentration des Reaktanten ist.

Vocabulary: Die Reaktionsordnung gibt an, wie die Geschwindigkeit von den Konzentrationen der Reaktanten abhängt. Sie entspricht der Summe der Exponenten der Konzentrationen im Geschwindigkeitsgesetz.

Beispiele für verschiedene Reaktionsordnungen:

• Reaktion 1. Ordnung: v = k · c
• Reaktion 2. Ordnung: v = k · c₁ · c₂
• Reaktion 3. Ordnung: v = k · c₁² · c₂

Highlight: Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt in der Regel mit abnehmender Konzentration der Edukte ab, was zu einer charakteristischen Sättigungskurve führt.