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chemie artikel (Interpretation und charakterisierung)

Carbonsäure alles wichtige


1. Atom
2. Erdöl



Carbonsäuren / Genauso wie die Alkohole bauen auch die Carbonsäuren auf den Alkanen auf. Sie haben die allgemeine Formel CnH2n+1COOH. Diese Fromel gilt lediglich für die Methansäure nicht. Charakteristisch ist jedoch die COOH-Gruppe. Sie heißt Carboxyl-Gruppe. Bei der Nomenklatur hängt man an das entsprechende Alkan nur das Wort \"säure\" ran. Es gibt jedoch für verschiedene Carbonsäuren auch Trivialnamen, da sie z. T. schon sehr lange bekannt sind.

Alkane

Carbonsäuren

Methan (CH4)
Methansäure (HCOOH)
Ethan (C2H6)

Ethansäure (H3CCOOH)

Propan (C3H8)
Propansäure (C2H5COOH)
Butan (C4H10)

Butansäure (C3H7COOH)



Das sind die ersten Alkane und Carbonsäuren. Dadrunter befindet sich die Strukturformel der Ethansäure. Schnell erkennt man, dass in der Carboxyl-Gruppe eine Doppelbindung vorliegt. Die Schmelz- und Siedepunkte liegen aufgrund der Polarität in der Carboxyl-Gruppe auch viel höher als bei denen Alkanen. Es ist genauso wie bei den Alkoholen. Auch die Wasserlöslichkeit ist nur bei den kurzen Carbonsäuren gut und später nimmt sich auch ab. Das Wasserstoffatom aus der Carboxyl-Gruppe ist hierbei dasjenige das dissoziiert. Wenn man also beispielsweise die Ethansäure in Wasser löst entsteht als Säurrest-Anion H3CCOO-. Generell sind Carbonsäuren (organische Säuren) deutlich schwächer als anorganische Säuren. Das ist auf den relativ geringen Protolysegrad zurückzuführen. Die Trivialnamen der vier ersten Carbonsäuren lauten Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure. Aus Carbonsäuren lassen sich leicht Seifen machen. Wenn man beispielsweise Ethansäure (H3CCOOH) mit Natronlauge (NaOH) reagieren lässt erhält man Natriumacetat (H3CCOONa) und als Nebenprodukt Wasser. Natriumacetat ist ein Salz der Ethansäure und kann als Seife verwendet werden. Meistens nimmt man jedoch für Seifen längerkettige Salze der Carbonsäuren. Außer ihrer sauren Eigenschaft sind Carbonsäuren nicht giftig.

Methansäure (Ameisensäure): Sie riecht sehr stark und wirkt ätzend. Der Schmelzpunkt liegt bei 8 Grad Celsius und der Siedepunkt liegt bei 100 Grad Celsius. Sie verbennt mit einer blauen Flamme. Sie heißt Ameisensäure, da Ameise diese Säure in sich tragen. Daher ist ein Ameisenbiß mit einer Verätzung verbunden und ist daher schmerzhaft. Methansäure kommt auch in Brennesseln vor. Sie ist die einfachste und stärkste Carbonsäure. Sie ist im Stande unedle Metalle aufzulösen. Methansäure entsteht als Nebenprodukt bei der Herstellung der Essigsäure. Man kann Methansäure jedoch auch aus Kohlenstoffmonoxid (CO) und Methanol (CH3OH) oder aus Natriumhydroxid (NaOH) und Kohlenstoffmonoxid (CO) herstellen. Methansäure wird zur Konservierung von Lebensmitteln verwendet, wie auch für Latex verwendet.

Ethansäure (Essigsäure): Auch diese Säure riecht ziemlich stark und ist ätzend, jedoch nicht so stark wie die Methansäure. Ethansäure heißt Essigsäure, weil eine Gemisch aus Wasser und Essigsäure Essig ergibt. Bei Speiseessig liegt der Essigsäuregehalt bei 5% bis 8%. Der Schmelzpunkt der Essigsäure liegt bei 16 Grad Celsius und der Siedepunkt liegt bei 118 Grad Celsius. Ethansäure bildet sich z. B. wenn Ethanol oxidiert wird (mit Sauerstoff umgesetzt wird). Daher bildet sich Ethansäure oft im Wein und sorgt für einen unangenehmen sauren Geschmack. Ethansäure wird technisch bei der Reaktion von Buten (C4H8) und Sauerstoff (O2) hergestellt oder bei der Reaktion von Kohlenstoffmonoxid (CO) und Methanol (CH3OH). Ethansäure wird für Essig verwendet und auch für Konservierungsmittel und für die Textilindustrie.

Mehrprotonige Carbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, aromatische Carbonsäuren, Aminosäuren: Es gibt auch mehrprotonige Carbonsäuren wie z. B. die Ethandisäure (Oxalsäure). Sie hat die chemische Formel (COOH)2. Es gibt auch Hydroxycarbonsäuren. Diese enthalten neben Carboxylgruppen Hydroxylgruppen. Die Dihydroxybutandisäure (Weinsäure) enthält neben zwei Carboxylgruppen auch zwei Hydroxylgruppen. Auch die Zitronensäure und die Milchsäuren sind Hydroxycarbonsäuren. Es existieren auch auf dem Benzolring aufbauende, also aromatische, Carbonsäuren. Die einfachste von ihnen ist die Benzoesäure. Dabei wird beim Benzol ein Wasserstoffatom durch eine Carboxylgruppe ersetzt. Sie hat die Formel C6H5COOH. Ersetzt man am benachbarten Kohlenstoffatom das Wasserstoffatom durch eine Hydroxylgruppe so erhält man die Salicylsäure. Wenn diese Hydroxylgruppe mit Ethansäure verestert wird erhält man Acetylsalicylsäure (ASS). Dieser Ester hat den Handelsnamen Aspirin. Schließlich gibt es noch die Aminosäuren. Alle bisherigen Gruppen (Carboxylgruppe und Hydroxylgruppe) und Strukturen (Benzolring) können diese Säuren enthalten, aber als wesentliches kommt die Aminogruppe (NH2-Gruppe) hinzu. Es gibt nur 20 Aminosäuren. Sie spielen in der Genetik eine sehr wichtige Rolle, denn Proteine bestehen aus Aminosäuren. Bekannt ist z. B. die Glutaminsäure. Natriumglutamat und Kaliumglutamat (Salze der Glutaminsäure) werden in chinesischen Gerichten als Geschmacksverstärker benutzt.

 
 




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