Vom Ethan zur Ethansäure
(Foto: Blume)
Es ist lehrreich, den Oxidations-Weg vom Kohlenwasserstoff zur Carbonsäure zu verfolgen.
Wir gehen hier ganz formal vor und betrachten zudem auch nur eines der beiden C-Atome des Ethans.
Der Fortgang der Oxidation lässt sich auch anhand der Oxidationszahlen
des Kohlenstoffs belegen.
Oxidation von Ethan
CH3-CH3 + ½ O2 ———> CH3-CH2OH
Oxidation von Ethanol
CH3-CH2OH + ½ O2 ———> {CH3-CH(OH)2} ———> CH3-CHO + H2O
Oxidation von Ethanal (Acetaldehyd)
CH3-CHO + ½ O2 ———> CH3-COOH
Endoxidation von Ethansäure (Essigsäure)
CH3-COOH + 2 O2 ———> 2 CO2 + 2 H2O
Im Einzelnen kann man das schlecht untersuchen. Denn wenn wir zum Beispiel Ethan anzünden, verbrennt es (wie auch die anderen Verbindungen) vollständig zu CO2 und H2O. Kann man aber trotzdem etwas über die Reaktionen aussagen? Zumindest können wir die Reaktionsenergien ermitteln. Das beruht auf der Tatsache, dass die Reaktionsenergien sich einfach addieren lassen. Es gilt: Die Summe der einzelnen Energien ist gleich der Gesamtenergie. Wir sprechen von einer kolligativen Eigenschaft.
Wenn wir also die Energie der Umsetzung von Ethan nach Ethanol ermitteln wollen, brauchen wir jeweils nur ein Mol Ethan sowie ein Mol Ethanol zu verbrennen und die Reaktionswärme zu messen. Die Differenz der beiden Energiewerte ist die Energie der Umsetzung von Ethan nach Ethanol.
Diesen Zusammenhang hat zuerst ein Chemiker namens Hermann Hess im Jahre 1840 erkannt. Er formulierte das in seinem Hess'schen Satz etwas anders:
Die beim Übergang eines chemischen Systems von einem bestimmten Anfangs- in einen bestimmten Endzustand abgegebene oder aufgenommene Energie ist unabhängig vom Weg der Umsetzung.
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