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Essigsäure aus Kohle, Kalk und Wasser 06:29 min

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Transkript Essigsäure aus Kohle, Kalk und Wasser

Hallo liebe Chemieinteressierte. Hier ist wieder André. In diesem Video möchte ich euch vorstellen, wie man aus anorganischen Verbindungen Kohle, Kalk und Wasser, die organische Substanz Essigsäure herstellen kann. Bei Essigsäure handelt es sich um eine farblose, hydroskopische Flüssigkeit, mit stechendem Geruch. Sie ist mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar und erstarrt bereits bei 16,5 Grad Celsius zu weißen Kristallen. Die Strukturformel seht ihr im Zentrum des Bildes. Essigsäure besteht aus den chemischen Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Diese drei chemischen Elemente müssen durch Kohle, Kalk und Wasser gebildet werden. Zwei Kohlenstoffatome sind in der Essigsäure miteinander verbunden. Das bedeutet, dass bei ihrer Herstellung eine sogenannte „C2-Einheit“ aufgebaut werden muss. Der erste Schritt dafür ist das sogenannte „Kalkbrennen“. Dabei wird Kalkstein, eine feste chemische Verbindung, bei etwa 1000 Grad Celsius zu Branntkalk, ebenfalls einer festen Verbindung, und Kohlenstoffdioxid, einem Gas, umgesetzt. Die entsprechende Formelgleichung lautet CaCO3 reagiert zu CaO + CO2. CaO ist Calciumoxid, Branntkalk. Hier handelt es sich wieder um eine feste chemische Verbindung, die weiß ist. Wir benötigen sie im nächsten Schritt. Der zweite Reaktionsschritt ist die sogenannte „Carbidherstellung“. Hierbei reagiert das Calciumoxid mit Kohle in speziellen Elektroöfen bei einer Temperatur von etwa 2000 Grad Celsius zum Calciumcarbid, wobei als Nebenprodukt Kohlenstoffmonoxid entsteht. Die entsprechende Formelgleichung lautet CaO + 3C reagieren zu CaC2 + CO. Man sieht, dass in der ungewöhnlichen Struktur des Calciumcarbids, CaC2, die C2-Einheit bereits ausgebildet ist. Der dritte Schritt ist die „Acetylenherstellung“. Die chemische Verbindung Acetylen trägt auch den systematischen Namen „Ethin“. Die Reaktion ist einfach durchführbar. Calciumcarbid wird mit Wasser in Berührung gebracht. Dabei entsteht Acetylen. Als Nebenprodukt erhält man Calciumhydroxid. Calciumhydroxid wird auch als „Löschkalk“ bezeichnet. Nachdem die C2-Einheit im Acetylen vorliegt, können wir mit ihrer Modifizierung beginnen. Der vierte Reaktionsschritt ist eine katalytische Wasseranlagerung an Acetylen. Zunächst entsteht ein instabiles „Enol“, welches sich in das stabilere Acetaldehyd umlagert. Acetaldehyd ist ab 20 Grad Celsius gasförmig und trägt den systemischen Namen „Ethanal“. Nun haben wir es fast geschafft. Der fünfte und abschließende Schritt ist die Oxidation des Acetaldehyds mit Luftsauerstoff. Acetaldehyd und Sauerstoff ergeben Essigsäure. Die entstandene Formelgleichung lässt sich schon nicht mehr verlesen. Eine kleine Aufgabe für euch ist es, die Gleichung auszugleichen. Richtig, vor dem Essigsäuremolekül und dem Acetaldehydmolekül muss jeweils eine zwei stehen. Die erhaltene Struktur stimmt tatsächlich mit dem Eingangs dargestellten Molekül überein. Das Molekül, das wir am Anfang dargestellt haben, ist nur in etwas räumlicherer Struktur abgebildet. Außerdem sind die CO-Doppelbildungen und die OH-Bindungen an verschiedenen Seiten des Kohlenstoffatoms angebracht. Das ist aber nicht weiter schlimm. Nun möchte ich gerne eine Übersicht der gewählten Herstellungsstrategie für Essigsäure angeben. Der erste Schritt ist das Kalkbrennen. Calciumcarbonat reagiert zu Calciumoxid und Kohlenstoffdioxid. Bei der Carbidherstellung reagiert Calciumoxid mit Kohlenstoff zu Calciumcarbid und Kohlenstoffmonoxid. Beim Zusammentreffen von Calciumcarbid und Wasser entstehen Calciumhydroxid und Acetylen. Im vierten Reaktionsschritt wird an Acetylen katalytisch Wasser angelagert. Es entsteht Acetaldehyd. Bei der abschließenden fünften Reaktion reagiert Acetaldehyd mit dem Luftsauerstoff zu Essigsäure. Die dargestellte Methode, zur Herstellung von Essigsäure, ist ein schönes Beispiel für die Umsetzung von anorganischen Substanzen zu einer organischen Verbindung. Ich hoffe, es hat euch wieder ein bisschen Spaß bereitet. Na dann bis zum nächsten Mal. Tschüss.