Hätten Sie gedacht, dass ein so alltäglicher Stoff wie Essigsäure ein ganzes Universum an Wissen und Anwendungen birgt? Dieses Buch entführt Sie in die faszinierende Welt der Carbonsäuren, wobei der Fokus auf der allgegenwärtigen Essigsäure liegt. Von den Grundlagen der homologen Reihe der Alkansäuren über die detaillierte Betrachtung der Struktur und Bindungsverhältnisse der Essigsäuremoleküle, enthüllt dieses Werk die chemischen und physikalischen Eigenschaften, die diese Substanz so einzigartig machen. Entdecken Sie die verschiedenen Methoden zur Darstellung von Essigsäure, von der traditionellen Essigsäuregärung bis hin zu modernen industriellen Verfahren, und lernen Sie, die Gefahren im Umgang mit konzentrierter Essigsäure richtig einzuschätzen. Doch das ist erst der Anfang: Tauchen Sie ein in die vielfältigen Anwendungsbereiche der Essigsäure im Alltag, von der Textilindustrie über die Pharmazie bis hin zur Lebensmittelindustrie und dem heimischen Haushalt. Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Handelskonzentrationen und lassen Sie sich von den interessanten Aspekten des Essiggebrauchs überraschen, von seinen gesundheitlichen Vorteilen über seine geschmacklichen Nuancen bis hin zu seiner Rolle in der Schönheitspflege. Dieses Buch ist ein unverzichtbarer Ratgeber für alle, die mehr über die Chemie und die praktische Bedeutung der Essigsäure erfahren möchten, sei es für den Einsatz als Reinigungsmittel, Konservierungsmittel oder einfach nur als vielseitiges Würzmittel in der Küche. Es bietet eine umfassende und verständliche Einführung in ein Thema, das uns alle betrifft, und räumt gleichzeitig mit Mythen und Halbwahrheiten rund um den Essig auf. Erweitern Sie Ihr Wissen und entdecken Sie die verborgenen Potenziale dieser bemerkenswerten Säure, die seit Jahrhunderten ein fester Bestandteil unserer Kultur ist. Lassen Sie sich von der Vielseitigkeit und den überraschenden Eigenschaften der Essigsäure begeistern und erfahren Sie, wie Sie dieses einfache Mittel in Ihrem Alltag optimal nutzen können. Von der Erklärung der chemischen Formeln bis zur praktischen Anwendung im Haushalt bietet dieses Buch einen umfassenden Überblick, der sowohl für Laien als auch für Fachleute von Interesse ist. Werden Sie zum Essigsäure-Experten und profitieren Sie von dem fundierten Wissen, das Ihnen dieses Buch vermittelt.
Gliederung
1. Einführung in das Gebiet der Carbonsäuren
1.1. Homologe Reihe
1.2. Vertreter der Alkansäuren mit Namen und Salzen
1.3. Allgemeine Eigenschaften
1.4. Struktur der Alkansäuren
2. Essigsäure als Vertreter der Carbonsäuren
2.1. Verschiedene Schreibweisen
2.2. Struktur und Bindungsverhältnisse
2.3. Physikalische Eigenschaften
2.4. Chemische Eigenschaften
3. Darstellung von Essigsäure
3.1. Essigsäuregärung
3.2. Oxidation von Azetaldehyd (Ethanal)
3.3. Umsetzung von Methanol mit Kohlenstoffmonoxid
3.4. Oxidation niederer Paraffine
3.5. Reaktion von Wasserstoff mit Kohlenwasserstoff
4. Gefahren im Umgang mit Essigsäure
4.1. Essigsäure in Konzentrationen über 90%
4.2. Essigsäure in Konzentrationen zwischen 25% und 90%
4.3. Essigsäure in Konzentrationen zwischen 10% und 25%
5. Essigsäure im Alltag
5.1. Anwendungsbereiche
5.2. Essigsäurekonzentrationen im Handel
5.3. Interessante Aspekte des Essiggebrauchs
6. Autoren und Quellen
1. Carbonsäuren
Carbonsäuren bestehen aus Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenwasserstoff und enthalten als funktionelle Gruppe eine oder mehrere Carboxylgruppen. Carbonsäuren haben daher die Formel R-COOH. Infolge der Wechselwirkung zwischen der C=O-Gruppe und der OHGruppe haben Carbonsäuren besondere Eigenschaften.
1.1. Homologe Reihe der Alkansäuren
Die Alkansäuren als Vertreter der Monocarbonsäuren (mono=1, also nur eine Carboxylgruppe) bilden eine homologe Reihe der Summenformel CnH2n+1COOH, denn alle Kennzeichen einer homologen Reihe sind vorhanden:
a) Differenz der CH2 Gruppe
b) Struktur bei allen Alkansäuren prinzipiell gleich
c) Ähnliche chemische und physikalische Eigenschaften
1.2. Vertreter der Alkansäuren mit ihren Namen und Salzen
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1.3. Allgemeine Eigenschaften
Die Eigenschaften der Alkansäuren werden von ihrer polaren Carboxylgruppe und ihrem unpolaren Alkylrest bestimmt. Alkansäuren mit 1 bis 4 C-Atomen sind mit Wasser unter Ausbildung von Wasserstoffbrücken mischbar. Höhere Alkansäuren sind dagegen nicht wasserlöslich, weil mit steigender Länge des unpolaren Alkylrestes die Van-Der-Waals- Bindungen zwischen den Carbonsäuremolekülen im Vergleich zur Wechselwirkung der Carboxylgruppen mit dem Wasser zunehmen.
1.4. Struktur der Alkansäuren
Allgemeine Formel:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
a) R=C (alle anderen) reine Elektronenpaarbindung
b) R=H (Methansäure) polare Elektronenpaarbindung C-O polare Elektronenpaarbindung
O-H polare Elektronenpaarbindung
Die Alkansäuremoleküle sind dipolar, denn bei der OH-Gruppe bilden sich leichte
Anziehungskräfte aufgrund der hohen Differenz der EN-Werte von Wasserstoff und Sauerstoff (O= 3,5; H= 2,2). Denn das Sauerstoffatom zieht das Elektronenpaar mehr zu sich, daraus resultiert ein negativer Pol am Sauerstoffatom und es überwiegt eine positive Ladung beim Wasserstoffatom.
Vereinfachte Strukturformeln der ersten Alkansäuren
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
2. Essigsäure als Vertreter der Carbonsäuren
2.1. Verschiedene Schreibweisen für Ethansäure (Essigsäure)
2.2. Struktur und Bindungsverhältnisse im Essigsäuremolekül
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Zwischen den Kohlenstoffatomen und den Wasserstoffatomen liegt eine polare Elektronenpaarbindung vor. Diese ist aber nach außen hin unpolar, weil das Kohlenstoffatom in der Mitte eines Tetraeders angeordnet ist, bei dem die Ecken von den Wasserstoffatomen gebildet werden. Damit ist dieser Teil des Essigsäuremoleküls hydrophob. Zwischen den beiden C-Atomen besteht eine reine Atombindung, die EN-Differenz ist Null. Die C-Atome und die O-Atome sind ebenfalls durch eine polare Elektronenpaarbindung gebunden, die nach außen hin nicht polar ist, da die EN-Differenz nur 1,0 beträgt. Zwischen Wasserstoff und Sauerstoff besteht jedoch eine polare Elektronenpaarbindung, da die Differenz der EN-Werte 1,4 ist, Das bedeutet, dass zwei Pole existieren: eine positive Teilladung am Wasserstoffatom und eine negative Teilladung am Sauerstoffatom. Somit ist dieser Teil des Ethansäuremoleküls hydrophil. Wasser ist ebenfalls ein Dipolmolekül und darin liegt begründet, dass Essig in Wasser mischbar ist, da sich Wasserstoffbrückenbindugen ausbilden. Darauf soll unter Punkt 2.3. näher eingegangen werden.
2.3. Physikalische Eigenschaften der Essigsäure
- Farbe: farblos
- Geruch: stechend, typischer Essiggeruch
- Siedepunkt: 117,9 °C
- Schmelzpunkt: 16,7 °C
- Dichte bei 25°C: 1.044g/cm3
- Löslichkeit in Wasser: mischbar
- Selbstentzündungstemperatur: 427 °C
- Ab 16 °C zähflüssig, als Eisessig bezeichnet
- Elektrisch leitend
Mischbarkeit mit Wasser
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Wassermoleküle besitzen aufgrund der Differenz der EN-Werte von Wasserstoff und Sauerstoff Teilladungen, bei Sauerstoff ist es eine negative, denn Sauerstoff zieht die Elektronen näher zu sich heran und. Die positive Ladung befindet sich an beiden Wasserstoffatomen, da die sie die Elektronen nicht stark genug an sich heranziehen können. Damit ist Wasser ebenso ein Dipolmolekül wie Essigsäure. Beide Moleküle bilden Wasserstoffbrückenbindungen aus.
Es kann auch zu einer Reaktion zwischen beiden kommen, was unter Punkt 2.4. näher beschrieben werden soll.
2.4. Chemische Eigenschaften der Essigsäure
- Reagiert mit Metallen zu Salzen
- Ätzend
- Reagiert mit Wasser zu Acetation und Hydroniumion
- Oxidiert zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff
Vollständige Verbrennung der Essigsäure [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
Essigsäure verbrennt vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff, der entweicht.
Reaktion von Essigsäure mit Wasser
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Das Wasserstoffproton wird von der Essigsäure abgespalten und vom Wassermolekül gebunden. Somit ist das entstehende Acetation negativ und das Hydroniumion positiv geladen.
Auf diese Weise entsteht der handelsübliche Essig, also nichts anderes als mit Wasser verdünnte Essigsäure.
Reaktion von verdünnter Essigsäure mit Metallen
Magnesium
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Das Magnesiumatom besitzt zwei Außenelektronen. Es hat das Bestreben, jene abzugeben, damit es seinen stabilsten Zustand erreichen kann. Also gibt es sie ab und das Hydroniumion nimmt sie auf, da es ja positiv geladen ist. So kann das Hydroniumion Wasserstoff abspalten (dieser entweicht) und Wasser bleibt zurück. Da das Magnesiumion eine zweifach positive Ladung besitzt, bindet es sich mit dem Acetation, da dieses eine negative Ladung besitzt. Ein weiters kann sich anlagern, denn erst dann gleichen sich die Ladungen aus. Es entsteht das Magnesiumacetat, ein Salz.
Essigsäure kann mit den verschiedensten Metallen Salze bilden, die Reaktion läuft immer nach dem gleichen Schema ab.
Weitere Salze sind:
- Natriumacetat CH3COONa
- Kupferacetat CH3COO
- Zinkacetat (CH3COO)Zn
- Kaliumacetat CH3COOK
- Bleiacetat (CH3COO)4Pb
- Aluminiumacetat (CH3COOH)3Al
3. Darstellung von Essigsäure
3.1. Essigsäuregärung
Ausgangsstoffe: Ethanolhaltige Flüssigkeiten (vergorene Früchte, Weine), Luft Hilfsstoffe: Enzyme der Essigbakterien (z.B. Bacterium aceti)
Chemische Reaktion: Ethanol wird biokatalytisch auf Buchenholzspänen zu Essigsäure oxidiert:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3.2. Oxidation von Acetaldehyd
Ausgangsstoffe: Acetaldehyd, Sauerstoff Hilfsstoffe: keine
Chemische Reaktion: Oxidation
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3.3. Umsetzung von Methanol mit Kohlenstoffmonoxid
Ausgangsstoffe: Methanol, Kohlenstoffmonoxid Hilfsstoffe: Cobaltiodid als Katalysator Chemische Reaktion: Addition
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3.4. Oxidation niederer Paraffine (Butan oder Leichtbenzin)
Ausgangsstoffe: Butan, Sauerstoff
Hilfsstoffe: Mangansalze als Katalysator, 150°C-180°C, 40-60 bar Chemische Reaktion: Oxidation
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3.5. Reaktion von Wasserstoff mit Kohlenstoffmonoxid
Ausgangsstoffe: Wasserstoff, Kohlenmonoxid Hilfsstoffe: Rhodium als Katalysator Chemische Reaktion: Addition
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
4. Gefahren im Umgang mit Essig
4.1. Essigsäure in Konzentrationen über 90%
Gefahrenhinweise:
- Entzündlich bis hochentzündlich.
- Reagiert heftig mit Wasser unter Bildung entzündlicher Gase.
- Explosionsgefährlich in Mischung mit brandfördernden Stoffen.
- Selbstentzündlich an der Luft.
- Bei Gebrauch Bildung explosionsfähiger/leichtentzündlicher Dampf-Luftgemische möglich.
- Kann explosionsfähige Peroxide bilden.
- Gesundheitsschädlich bis sehr giftig beim Einatmen, bei Berührung mit der Haut und beim Verschlucken.
- Entwickelt bei Berührung mit Wasser oder Säure giftige Gase bis sehr giftige Gase.
- Verursacht Verätzungen (auch schwere).
- Reizt die Augen, Atmungsorgane und die Haut.
Sicherheitsratschläge:
- Unter Verschluss aufbewahren.
- Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen.
- Gas/Rauch/Dampf/Aerosol nicht einatmen.
- Bei Berührung mit den Augen gründlich mit Wasser ausspülen und Arzt konsultieren.
- Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt hinzuziehen.
4.2. Essigsäure in Konzentrationen zwischen 25% und 90%
Gefahrenhinweise
- Verursacht schwere Verätzungen.
Sicherheitsratschläge
- Unter Verschluss aufbewahren.
- Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen.
- Gas/Rauch/Dampf/Aerosol nicht einatmen.
- Bei Berührung mit den Augen gründlich ausspülen und Arzt konsultieren.
- Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt hinzuziehen.
4.3. Essigsäure in Konzentrationen zwischen 10% und 25%
Gefahrenhinweise
- Reizt die Augen, Atmungsorgane und die Haut.
Sicherheitsratschläge
- Gas/Rauch/Dampf/Aerosol nicht einatmen.
- Bei Berührung mit den Augen gründlich ausspülen und Arzt konsultieren.
Trotz all dieser Gefahren ist der Umgang mit Essig eher ungefährlich.
Das Trinken von hohen Essig in Konzentrationen ist jedoch lebensgefährlich!
5. Essigsäure im Alltag
5.1. Anwendungsbereiche
In der Textilindustrie
- Acetatfasern (z.B. Reyon)
- Acetatseide (Kunstseide)
In der Pharmacie
- Verwendung in Arzneimitteln (z.B. Aspirin)
- Essigsaure Tonerde (Aluminiumacetat) wirkt als Umschlag desinfizierend
In der Lebensmittelindustrie
- in Backwaren enthalten (Salze)
In der Haushaltschemie
- Reinigungsmittel
- Zum Entkalken
In der chemischen Industrie
- Lösungsmittel
- Verwendung für verschiedenste Kunststoffe
- fotografische Filme
- Trockenmittlel
- Herstellung von Farbstoffen
- Riechstoff
Im Haushalt
- zum Einlegen (Marinaden, Gemüse)
- Konservierung
- Säuerung (Salate)
- Gewürz
4.2. Essigsäurekonzentrationen im Handel
- 2,5% einfacher Speiseessig
- 5% Einlegeessig
- 10,5% Essigsprit
- 40% Essigessenz
4.3. Interessante Aspekte des Essiggebrauches
Die Essigbereitung zählt zu den ältesten Lebensmittelherstellungsverfahren der Menschheit. In unserer Zeit hat sich der Essig immer mehr vom Getränk zu einem häufig verwendeten Würzmittel gewandelt.
Dabei kann Essig in unserem täglichen Leben viele Bereiche verfeinern. Guter Essig sollte in beinahe jedem Haushalt aus verschiedenen Gründen immer am Tisch sein:
Der gesundheitliche Aspekt:
Essig zählt sicherlich zu den gesündesten Nahrungsmitteln, die wir kennen. Die Wirkung des Essig auf den menschlichen Organismus ist genau so vielseitig wie seine Anwendung: Essig wirkt entschlackend. Er führt zu einer Anpassung der Darmflora und wirkt damit diätetisch. Essig kann desinfizierend angewendet werden. Seite positiver medizinische Einfluß auf unserem Organismus wirkt zum Beispiel fiebersenkend.
Der geschmackliche Aspekt:
Nachdem beinahe aus allen Obst-, Getreide und Zuckerarten Essig hergestellt werden kann, bietet sich dem Konsumenten eine Vielzahl an Möglichkeiten, Speisen zu verfeinern. Besonders die Verwendung spezieller Speiseöle, zum Beispiel Kernöl in Verbindung mit feinsten Essigen führt immer wieder zu einem neuen Geschmackserlebnis. Daneben sollte Essig auch in einem umweltbewußten Haushalt immer vorhanden sein. Dabei ist hauptsächlich die desinfizierende und die reinigende Wirkung hervorzuheben. Gleichzeitig ist Essig voll biologisch abbaubar und belastet daher nicht die Umwelt.
Deräußerliche Aspekt:
Essig in seiner Vielseitigkeit der Anwendung dient der Schönheitspflege in vielfacher Weise. Von seiner reinigenden und desinfizierenden Wirkung bis hin zur Behandlung hartnäckiger Hautkrankheiten. Gleichzeitig verleiht er einen jugendlichen zarten Hautton.
6.Autoren und Quellen
Autoren
Diese Arbeit wurde angefertigt von: Ines Rositzka und Constanze Quade
Quellen
- Wissensspeicher Chemie (Volk und Wissen)
- Lehrbuch der organischen Chemie (Hans Beyer)
- Chemie in Übersichten
- Formeln und Tabellen (Paetec)
- Internet:
- http://fb9-tc2.chemie.uni-oldenburg.de/Produktionskunde/essig1.htm
- http://www.rrz.uni-hamburg.de/biologie/b_online/d16/essig.htm
- http://www.ghs-bondorf.tue.bw.schule.de/chemie/chemie10.htm
- http://www.chemieunterricht.de/dc2/haus/v009.htm
- http://www.krref.krefeld.schulen.net/referate/chemie/r0010t00.htm
- http://cdrom2.ub.uni-leipzig.de/TBChem/daten/auto/part_
- Kochbuch "Wir kochen gut"
Häufig gestellte Fragen
Was sind Carbonsäuren?
Carbonsäuren bestehen aus Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenwasserstoff und enthalten als funktionelle Gruppe eine oder mehrere Carboxylgruppen. Sie haben die Formel R-COOH.
Was ist eine homologe Reihe der Alkansäuren?
Die Alkansäuren bilden eine homologe Reihe der Summenformel CnH2n+1COOH, mit einer Differenz der CH2 Gruppe, prinzipiell gleicher Struktur, und ähnlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften.
Welche allgemeinen Eigenschaften haben Alkansäuren?
Die Eigenschaften werden von der polaren Carboxylgruppe und dem unpolaren Alkylrest bestimmt. Alkansäuren mit 1 bis 4 C-Atomen sind mit Wasser mischbar. Höhere Alkansäuren sind nicht wasserlöslich.
Wie lautet die allgemeine Formel für Alkansäuren?
Die allgemeine Formel ist R-COOH.
Was sind verschiedene Schreibweisen für Ethansäure (Essigsäure)?
Die Strukturformel und verschiedene Darstellungsweisen der Essigsäure werden im Dokument gezeigt.
Wie sind die Struktur und Bindungsverhältnisse im Essigsäuremolekül?
Es gibt polare Elektronenpaarbindungen zwischen Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen sowie zwischen Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen. Die O-H-Bindung ist ebenfalls polar, was zu Dipoleigenschaften führt.
Welche physikalischen Eigenschaften hat Essigsäure?
Essigsäure ist farblos, hat einen stechenden Geruch, einen Siedepunkt von 117,9 °C, einen Schmelzpunkt von 16,7 °C, eine Dichte von 1.044g/cm3 bei 25°C, ist mit Wasser mischbar und elektrisch leitend.
Wie erfolgt die Mischbarkeit von Essigsäure mit Wasser?
Sowohl Essigsäure als auch Wasser sind Dipolmoleküle, die Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden können, was ihre Mischbarkeit erklärt.
Welche chemischen Eigenschaften hat Essigsäure?
Essigsäure reagiert mit Metallen zu Salzen, ist ätzend, reagiert mit Wasser zu Acetation und Hydroniumionen und oxidiert zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff.
Wie wird Essigsäure dargestellt?
Essigsäure kann durch Essigsäuregärung, Oxidation von Acetaldehyd, Umsetzung von Methanol mit Kohlenstoffmonoxid, Oxidation niederer Paraffine und Reaktion von Wasserstoff mit Kohlenstoffmonoxid hergestellt werden.
Welche Gefahren bestehen im Umgang mit Essigsäure?
Essigsäure in hohen Konzentrationen (über 90%) ist entzündlich, ätzend und gesundheitsschädlich. Konzentrationen zwischen 25% und 90% verursachen schwere Verätzungen. Konzentrationen zwischen 10% und 25% reizen die Augen, Atmungsorgane und die Haut.
Wo wird Essigsäure im Alltag eingesetzt?
Essigsäure findet Anwendung in der Textilindustrie, Pharmazie, Lebensmittelindustrie, Haushaltschemie, chemischen Industrie und im Haushalt (z.B. zum Einlegen, Konservieren, Säuern).
Welche Essigsäurekonzentrationen sind im Handel erhältlich?
Im Handel gibt es einfachen Speiseessig (2,5%), Einlegeessig (5%), Essigsprit (10,5%) und Essigessenz (40%).
Was sind interessante Aspekte des Essiggebrauchs?
Essigbereitung zählt zu den ältesten Lebensmittelherstellungsverfahren. Essig hat gesundheitliche Aspekte, dient zur Geschmacksverfeinerung, und hat reinigende Wirkung im Haushalt, außerdem wird er für die Schönheitspflege benutzt.
Wer sind die Autoren und Quellen dieser Arbeit?
Die Arbeit wurde von Ines Rositzka und Constanze Quade angefertigt. Die Quellen sind Wissensspeicher Chemie, Lehrbuch der organischen Chemie, Chemie in Übersichten, Formeln und Tabellen, Internetquellen, Kochbuch "Wir kochen gut" und Microsoft Encarta.
- Arbeit zitieren
- Conny Quade (Autor:in), Ines Rositzka (Autor:in), 2000, Essigsäuren, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/96857
