Carbonsäuren Übungen - Essigsäure-Herstellung
Von: Christopher Müller, Isabel Puchinger, Tom Fleckenstein
Stand: 16.08.2017 |Bildnachweis
Ein Gärröhrchen ist eine Vorrichtung, die Gase nur in einer Richtung durchlässt. Bei der Weinherstellung wird das Fass mit solch einem Gärröhrchen verschlossen. In welche Richtung (raus aus dem Fass oder rein in das Fass) sollte Gas durchgelassen werden und in welche nicht? Welches Gas darf passieren und welches nicht? Begründe deine Entscheidung.
Tipp: Bei der Weinherstellung wollen wir genau das verhindern, was wir bei der Essigherstellung anstreben: die Entstehung von Essig.
Das Gärröhrchen muss so aufgesetzt werden, dass es Gase aus dem Fass herauslässt aber nicht hinein.
Sauerstoff (O2) soll möglichst ferngehalten werden. Denn sonst könnten Essigsäurebakterien Ethanol zusammen mit Sauerstoff erst zu Ethanal und dann zu Ethansäure, also Essigsäure, oxidieren. Dann würde der Wein nach Essig schmecken.
Kohlenstoffdioxid (CO2), das bei der Gärung entsteht, muss aus dem Fass entweichen. Andernfalls könnte das Fass mit der Zeit durch einen Überdruck zerbrechen oder sogar explodieren.
Auf dem Etikett eines Essig-Haushaltsreinigers steht: "Nicht auf Marmorflächen anwenden und nicht mit anderen Reinigungsmitteln mischen". Was ist der Grund für diese Warnungen?
Tipp: Überlege dir, was passieren könnte, wenn Essig auf Marmor gegeben wird und welche Inhaltsstoffe in Reinigungsmitteln enthalten sein könnten, die mit Essig zu unerwünschten Reaktionen führen könnten.
Marmor besteht genauso wie die Eierschalen in unserem Experiment aus Calciumcarbonat, das mit den Oxoniumionen von Säuren zu Kohlenstoffdioxid und Wasser reagiert. Der schöne Marmor würde sich auflösen.
Von den anderen Reinigungsmitteln sind vor allem solche problematisch, die Basen wie Natriumhydroxid (NaOH) enthalten. Im einfachsten Fall neutralisieren sich der saure Essig und der basische Reiniger gegenseitig und werden damit beide unwirksam.
z. B. Essigsäure + Natronlauge —> Natriumacetat + Wasser
CH3-COOH + NaOH —> CH3-COO- + Na+ + H2O
Im schlimmsten Fall entsteht bei der Neutralisation so viel Wärme, dass heiße Säuren oder Basen herausgespritzt werden.
Tropft man Ameisensäure in eine violette Kaliumpermanganatlösung und erwärmt diese, entfärbt sie sich. Erkläre diese Beobachtung.
Tipp: Wir kennen Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel. Vermutlich wird also die Ameisensäure in dieser Reaktion noch weiter oxidiert. Die Entfärbung der Kaliumpermanganatlösung deutet darauf hin, dass dieses zu farblosem Mn2+ reduziert wird.
In der Ameisensäure hat Kohlenstoff bereits die Oxidationszahl +II. Als nächsthöhere Stufen kommen nur +III oder +IV in Frage. Tatsächlich wird die Ameisensäure zu CO2 oxidiert, wobei 2 Elektronen abgegeben werden. Mangan wird im Gegenzug von der Oxidationsstufe +VII auf +II reduziert. Dafür sind 5 Elektronen nötig. Für 2 reduzierte Permanganat-Ionen können also 10 Ameisensäure-Moleküle oxidiert werden.