EL-MO II Moleküle, Schulbuch

42 3 OrganIsCHe SauersToFFVerbIndungen Reaktionen der Alkohole II Bei den Reaktionen der Alkohole erfolgt die Bindungsspaltung an der funktionellen Gruppe entweder zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff oder zwischen Sauerstoff und Wasserstoff. Bei der CO-Spaltung wird im ersten Reaktionsschritt in der Regel ein Oxonium-Ion gebildet. Die Spaltung der CO-Bindung wird daher durch starke Säuren begünstigt. Bei der Spaltung der OH-Bindung verläuft die Reaktion zumeist über ein Alkoholat-Ion. An welcher Stelle die Bindungsspaltung erfolgt, hängt von der Art des Alkohols (primär, sekundär oder tertiär), vom Reaktionspartner, vom Lö - sungsmittel und von den äußeren Bedingungen ab. (Siehe auch Kap. 5) Durch Mar - kierung mit 18 O-Atomen konnte gezeigt werden, dass bei der Esterbildung mit Car - bonsäuren bevorzugt die OH-Bindung, mit anorganischen Säuren bevorzugt die CO-Bindung gelöst wird. Halogenalkane aus Alkoholen Durch nucleophile Substitution kann die OH-Gruppe durch Halogene (insbesondere Chlor) ersetzt werden. Die Reaktivität der OH-Gruppe steigt vom primären zum ter - tiären C-Atom an. Die Bildung von Halogenalkanen kann daher auch zur Unterschei - dung von primären, sekundären und tertiären Alkoholen verwendet werden. Als Nachweislösung verwendet man das Lukas-Reagenz (wasserfreies ZnCl 2 in konzen - trierter Salzsäure gelöst). Im Lukas-Reagenz lösen sich alle Alkohole mit einer Ket - tenlänge von bis zu 5 C-Atomen. Durch die Substitution entsteht ein unlöslicher Chlorkohlenwasserstoff, den man an der Trübung der klaren Lösung erkennt. Primä - re Alkohole zeigen keine Reaktion, da keine Substitution erfolgt. Bei sekundären Alkoholen tritt nach ca. 5 Minuten eine Trübung auf und tertiäre Alkohole reagieren sofort. Das Aufstellen von Redox-Gleichungen Auch organische Redox-Reaktionen können nach dem Schema, das im Band Ele - mente, Seite 81, besprochen wurde, schrittweise aufgestellt werden. In organischen Verbindungen besitzen die C-Atome eines Moleküls zumeist unterschiedliche Oxi - dationszahlen. Es ist daher zweckmäßig, die Oxidationszahl anhand der Struktur - formel zu bestimmen. In der Regel ist es ausreichend, nur die Oxidationszahl des C-Atoms mit der funktionellen Gruppe zu bestimmen. Bsp.: Oxidation von Ethanol mit Kaliumdichromat/Schwefelsäure: Reaktion schematisch: CH 3 CH 2 OH + K 2 Cr 2 O 7 CH 3 –CHO + Cr 3+ Redox-Gleichung: Red.: Cr 2 O 7 2– + 6 e – + 14 H + → 2 Cr 3+ + 7 H 2 O Ox.: CH 3 CH 2 OH → CH 3 –CHO + 2 e – + 2 H + / • 3 Cr 2 O 7 2– + 8 H + + 3 CH 3 CH 2 OH → 2 Cr 3+ + 7 H 2 O + 3 CH 3 –CHO Die Redox-Gleichung ist jetzt prinzipiell fertig. Sie wird meist in dieser Form verwen - det. Durch Ergänzen der Gegen-Ionen kann man eine vollständige Gleichung mit kompletten Salzformeln erhalten: K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 + 3 CH 3 CH 2 OH → Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + 7 H 2 O + 3 CH 3 –CHO [H 2 SO 4 ] ■ 42.1: Bestimm die Oxidationszahl der C-Atome in den Verbindungen von Übung 41.2! ■ 42.2: Erstell die Redox-Gleichung über Halbreaktionen für die Oxidation von Propan-2-ol mit Kalumdichromat/Schwefelsäure! ■ 42.3: Erstell die Reaktionsgleichung für die Reaktion des tertiären Alkohols aus Versuch 42.1 mit Lukas-Reagenz! ÜBUngEn ■ 42.1: Nachweis der Alkohole mit Lukas- Reagenz Das Lukas-Reagenz wird aus 0,5 mol was - serfreiem ZnCl 2 und 0,5 mol conc. HCl ge - bildet und ist daher stark ätzend. Die Zu - bereitung muss vom Lehrer durchgeführt werden, da beim Lösen von ZnCl 2 in HCl sehr viel Wärme frei wird. Misch jeweils 1 mL Butan-1-ol, Butan-2-ol und Methyl-pro - pan-2-ol mit ca. 6 mL Lukas-Reagenz! Schüttel das Reaktionsgemisch und notier die Beobachtungen! Entsorgung: Kanister Cl SCHÜlerVersuCH Abb. 42.1: Die Spaltung der –OH-Gruppe mit organischenSäuren mit anorganischen Sauerstoff-Säuren Spaltung Spaltung H O C H O C C O O C O O Cl H Abb. 42.2: Bestimmung der Oxidationszahlen der Atome in den Molekülen Ethanol und Etha- nal: Die Bindungselektronenpaare werden zur Gänze dem elektronegativeren Bindungspartner zugeordnet. Dann wird die Differenz der Elektronenzahl zum ungelade- nen Zustand ermittelt. (C ungeladen: 4 Elektronen) H C H H C H H O H +1 +1 +1 +1 +1 +1 –3 –1 –2 H C H H C +1 +1 +1 +1 H O +1 –3 –2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv