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Transkript Warum ist Essigsäure schwach?

Hallo, liebe Chemieinteressierte. Hier ist wieder Andre, mit einem Video zur Chemie. Heute mit der Frage: Warum ist Essigsäure schwach sauer? Essigsäure findet man in Essigessenz, in verdünnter Form, in reiner Form kommt Essigsäure als sogenannter Eisessig vor. Er schmilzt bei einer Temperatur von 17 Grad Celsius. Die kürzeste, brauchbare Summenformel lautet: CH3COOH Und schon haben wir alles, was wir für unser kleines Studium brauchen. Wir werden in 5 Schritten vorgehen. Als Erstes werden wir die Frage beantworten: Was bedeutet sauer? Als Nächstes ist zu klären, was man unter dem Begriff schwach sauer versteht. Als 3. benötigen wir eine Erklärung des sauren Verhaltens prinzipiell. Als 4. werden wir den Vergleich mit anderen Säuren anstellen und 5., daran gleich anschließend, werden wir eine Erklärung der relativen Säurestärke der von uns gewählten Vergleichskandidaten bringen. Was bedeutet sauer? Wie ihr sicher wisst, kann man das saure Verhalten einer chemischen Verbindung durch einen Indikator anzeigen. Die meisten Indikatoren liefern dann eine rote beziehungsweise orange Farbe. Wer ist die Ursache dafür? Wir können die Reaktionsgleichung der Essigsäure formulieren. Essigsäure dissoziiert in wässriger Lösung in ein positiv geladenes Wasserstoff-Ion und in ein negatives geladenes Säurerest-Ion. Das saure Verhalten einer Lösung wird stets durch das Wasserstoff-Ion ausgelöst. So, nun noch schnell den Rechtschreibfehler im Wort "orange" verbessert und wir kommen zum 2. Punkt. Was bedeutet schwach sauer? Die Dissoziationsgleichung der Essigsäure, in wässriger Lösung, ist uns für die Beantwortung dieser Frage nützlich. Es zeigt sich, dass nur 0,4 Prozent der Essigsäuremoleküle dissoziieren. Daher sagen wir, dass Essigsäure nur schwach sauer ist. 3. Erklärung des sauren Verhaltens prinzipiell Wir üben noch einmal die Dissoziationsgleichung der Essigsäure. Essigsäure dissoziiert in wässriger Lösung in ein positiv geladenes Wasserstoff-Ion und ein negativ geladenes Säurerest-Ion. Welche Faktoren sind für das saure Verhalten der Essigsäure zuständig? Nun, zunächst einmal muss es so sein, dass das Essigsäuremolekül gern zerfällt. Und als Zweites sollte sich das Säurerest-Ion gerne bilden. Betrachten wir zunächst das Essigsäuremolekül. Ich habe es in ausführlicher Strukturformel aufgezeichnet. Mit blauer Schrift habe ich die Elektronegativitäten an einige Atome angeschrieben. Zur Erinnerung: Elektronegativität bedeutet die Fähigkeit, Elektronenpaare in einer chemischen Bindung anzuziehen. Es kommt, wie ihr euch vorstellen könnt, zu einem richtigen Elektronensog. Die entsprechende Richtung dieser Bewegung habe ich durch rote Pfeile gekennzeichnet. Im Ergebnis verliert das Wasserstoffatom, das sich am Sauerstoffatom befindet, sein Elektronenpaar. Es bildet sich ein nacktes Proton. Jetzt das Säurerest-Ion rechts. Damit es sich gern bildet, muss es zu einer Stabilisierung kommen. Wie das vor sich geht, werden wir jetzt sehen. Das Säurerest-Ion wird hier auch als Acetat-Anion bezeichnet. Links hab ich eine Valenzformel für dieses Ion aufgezeichnet. Genauso kann man eine dazu völlig entsprechende Äquivalenzformel auf der rechten Seite formulieren. Doppelbindung und Einfachbindung, sowie die Ladung an den beiden Sauerstoffatomen, haben ihre Plätze getauscht. Wenn ein chemisches Teilchen durch mehrere unterschiedliche Valenzstrukturen geschrieben werden kann, nennt man diese unterschiedlichen Darstellungen auch mesomere Grenzstrukturen. Die tatsächliche Struktur des Acetat-Ions habe ich unterhalb der geschweiften Klammer gezeichnet. Im Ergebnis kommt es zu einer Stabilisierung des Ions. Das verwendete Strukturmodell bezeichnet man auch als Mesomerie. Wir können somit resümieren. Das Essigsäuremolekül gibt gern ein Proton ab. Das Säurerest-Ion (Acetat-Ion) ist durch Mesomerie stabilisiert. 4. Vergleich mit anderen Säuren Als nächsten Schritt wollen wir 2 chemische Verbindungen, die beide über Wasserstoffatome verfügen, mit der Essigsäure vergleichen. Ich habe links und rechts ihre Formeln neben die Formel der Essigsäure aufgezeichnet. Zur Erinnerung: Im Molekül der Essigsäure kommt es durch die unterschiedlichen Elektronegativitäten der Atome zu einem gewissen Elektronensog, in dessen Ergebnis ein Wasserstoff-Ion abgelöst werden kann. Verantwortlich dafür ist das Sauerstoffatom, das mit Doppelbindung am Kohlenstoffatom sitzt. Bei dem linken Molekül hab ich es als Geisteratom skizziert. Es ist nicht vorhanden. Damit ist anzunehmen, dass die linke Verbindung weniger sauer als Essigsäure ist, und tatsächlich handelt es sich um keine Säure. Wisst ihr, was es ist? Richtig. Es ist Ethanol. Bei der rechten Verbindung, HCl, gibt es einen direkten Kontakt eines elektronegativen Atoms, des Chloratoms, zum Wasserstoffatom. Das Elektronenpaar kann hier direkt abgezogen werden. Daher ist anzunehmen, dass es sich um eine stark saure Verbindung handelt. Tatsächlich haben wir es hier mit einer starken Säure zu tun. Ihr kennt sie bestimmt auch. Es ist Chlorwasserstoff. Gelöst in Wasser heißt Chlorwasserstoff Salzsäure. Unsere Essigsäure ist eingekeilt zwischen einer Verbindung, die nicht sauer ist, und einer starken Säure. Daher ist es eine schwache Säure. Somit haben wir auch die Erklärung für die relativen Säurestärken erbracht. Ja, das war es auch wieder für heute. Vielleicht hat euch dieses kleine Video ein wenig Spaß bereitet. Vielleicht sehen und hören wir uns bald wieder. Na dann, alles Gute. Tschüss!      

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