Das letzte Mal, als Sie ein bisschen säuerliches Dressing auf einem Salat oder vielleicht nur einen Schuss Balsamico-Essig genossen haben, Sie waren wahrscheinlich zu sehr damit beschäftigt, das prickelnde Geschmackserlebnis zu genießen, um das zugrunde liegende zu schätzen Chemie.
Eine beeindruckende Auswahl an Geschmacksrichtungen und Essigsorten pfeift den Markt und Ende der 2010er Jahre sogar „Trinkessig“ hatte seinen Weg in die Regale von Reformhäusern und Lebensmittelgeschäften in den Vereinigten Staaten gefunden Zustände. Eines haben sie jedoch alle gemeinsam: Die Zutat, die diesen Dressings und Saucen ihren unverwechselbaren „Zing“ verleiht, ist ein Molekül namens Essigsäure.
Die Verwendung von Essigsäure ist nicht auf die Welt der Gewürze beschränkt, obwohl dies sicherlich der erste Gang im Supermarkt ist, in dem Sie suchen sollten, wenn Sie sich plötzlich selbst finanzieren und diese Verbindung benötigen. In Bezug auf seine Säure-Base-Chemie ist es keine besonders starke Säure, daher sind die Gefahren durch Essigsäure banaler als die von ätzenderen Säuren wie Schwefelsäure.
Bevor Sie jedoch gezielt in Essigsäure eintauchen (mit einem Neoprenanzug!), sollten Sie sich mit der Säure-Basen-Chemie vertraut machen allgemein und wie Säuren und Basen verwendet werden können, um sich gegenseitig, Wasser und den pH-Wert (Säure oder Basizität) von. zu manipulieren Lösungen. Dann erhalten Sie Beispiele, wie Essigsäure verwendet und hergestellt wird und wo sie in der Welt vorkommt. Wenn Sie fertig sind, sollten Sie als letztes einen bitteren Geschmack im Mund spüren!
Säuren und Basen in der Chemie
Im Laufe der Jahrhunderte wurden verschiedene Definitionen von Säuren und Basen vorgeschlagen, und diese ergänzen sich größtenteils, indem sie auf Vorkenntnissen aufbauen, anstatt sie zu ersetzen.
Diese Verbindungen wurden vor vielen Jahrhunderten mit einzigartigen Eigenschaften identifiziert (einige Säuren haben insbesondere die Fähigkeit, Metall zu korrodieren), aber erst Ende des 19. Jahrhunderts wurde eine formale Definition vorgeschlagen. Zu dieser Zeit, Svante Arrhenius definierte eine Säure als eine Substanz, die die Wasserstoffionenkonzentration in Wasser erhöht.
Wenn eine Säure zu Wasser hinzugefügt wird, dissoziiert sie in ein Proton und was auch immer übrig bleibt (mehr dazu gleich). Denn Wasser existiert nicht nur als Meer aus intaktem H2O-Moleküle, sondern als Kombination von H2O und einige "freie" H+ und OH– Ionen.
Dies bedeutet, dass es sowohl als Säure als auch als Base dienen kann. H2O selbst kann als Base fungieren, indem es ein Proton aufnimmt, um ein sogenanntes Hydroniumion (H3Ö+). Sie können sehen, dass die Zugabe eines Hydroniumions zu einem Hydroxidion den richtigen Rohstoff für 2 Moleküle H. ergibt2O zu bilden.
Andere Definitionen von Säuren und Basen helfen, Sonderfälle zu berücksichtigen, die auf den ersten Blick keinen Sinn ergeben, wie die Tatsache, dass Ammoniak (NH3) kann als Base dienen, obwohl sie keine Hydroxylgruppe abgeben kann.
Dies liegt daran, dass Säuren alternativ gesehen werden können als Protonenspender und Basen wie Protonenakzeptoren; besser noch, Säuren können behandelt werden als Elektronenpaar-Akzeptoren und Basen wie Elektronenpaar-Donatoren.
Was ist eine Lösung?
All dieses Gerede von Lösungen setzt voraus, dass die Leser wissen, was diese sind. Unabhängig davon schadet es nie, ein grundlegendes Konzept der Chemie zu überprüfen, das für Essigsäure und unzählige andere Verbindungen relevant ist.
Die meisten Reaktionen, über die Sie im Labor lesen oder sogar versuchen werden, treten in einem wässrige Lösung, was ein schicker Name für eine feste Verbindung (ein gelöster Stoff) ist, die in Wasser gelöst ist (allgemeiner gesagt, eine Lösung erfordert ein flüssiges Lösungsmittel, aber es muss nicht Wasser sein).
Wenn bestimmte Feststoffe, insbesondere ionische Verbindungen, in Lösung gebracht werden, lösen sie sich leicht auf, was häufig auf die spezifischen Eigenschaften des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels zurückzuführen ist. Wasser zum Beispiel ist ein polares Molekül und enthält auch starke Wasserstoffbrücken.
Wenn Kochsalz oder NaCl in Wasser gegeben wird, sind seine ionischen Bindungen den elektrochemischen Eigenschaften von Wasser nicht gewachsen und sie lösen sich auf. Dann ein+ und Cl– Ionen finden dann ihren Weg in die Zwischenräume zwischen den intakten Wassermolekülen.
Bei Säuren und Basen sind die treibenden Kräfte für die Auflösung unterschiedlich, aber das Ergebnis ist immer noch die Bildung von Ionen. Das Hydronium-Ion (aus dem gespendeten Proton) stellt das Kation dar, während das Anion als bezeichnet wird konjugieren base. In der Nomenklatur kommt das Suffix "ate" daher: Wenn Essigsäure in ihre Komponentenionen dissoziiert, heißt die in Lösung verbleibende konjugierte Base Acetat.
Essigsäure: Struktur, Formel und andere Grundlagen
Essigsäure ist auch bekannt als Essigsäure und seltener als Methancarbonsäure. Es hat die chemische Formel C2H4Ö2, obwohl es normalerweise CH. geschrieben wird3COOH, um anzuzeigen, dass es sich um eine Carbonsäure handelt.
Dies sind Säuren, die eine Carboxylgruppe enthalten, die ein endständiges Kohlenstoffatom ist, das sowohl an Sauerstoff als auch an eine Hydroxylgruppe doppelt gebunden ist. Das H-Atom der Hydroxylgruppe ist das saure Proton der Verbindung.
Essigsäure hat ein Molekulargewicht von 60,05 Gramm pro Mol (g/mol). Die Dichte von Essigsäure beträgt 1,053 g/mol bei Raumtemperatur in flüssiger Form, kann aber auch als Feststoff vorliegen. Der pKa-Wert von Essigsäure beträgt 4,76, was der pH-Wert ist, bei dem die Hälfte der Säure intakt und die andere Hälfte in ionischer Form vorliegt.
- Die Formel für das Acetation (die konjugierte Base der Essigsäure) ist CH3GURREN-.
Verwendung und Synthese von Essigsäure
Essigsäure kann mit Zuckern, Gewürzen und anderen Lebensmitteln zu verschiedenen Essigen kombiniert werden, ist aber auch außerhalb der kulinarischen Welt wichtig. Polymerverbindungen wie Vinylacetat werden bei der Herstellung von Kunststoffen verwendet, während Celluloseacetat in der fotografischen Industrie verwendet wird.
Acetat ist eine wichtige Verbindung in der Biochemie, da es mit einem Molekül namens Coenzym A (CoA) kombiniert werden kann, um Acetyl-CoA, eine wichtige Chemikalie bei der Zellatmung (insbesondere dem Krebs-Zyklus oder Zitronensäure-Zyklus, der in den Mitochondrien auftritt).
Essigsäure wird auf verschiedene Weise hergestellt: durch die Oxidation von Acetaldehyd, durch die Oxidation von Ethanol (Ethylalkohol) und durch die Oxidation von Butan oder Buten. Es kann auch in großem Maßstab aus dem Ein-Kohlenstoff-Alkohol hergestellt werden Methanol.
Gefahren durch Essigsäure
Säuren sind ätzend und können Haut, Augen und andere organische Gewebe schädigen. Behandeln Sie die Tatsache, dass Essig trinkbar ist oder Essigsäure als "schwach" bezeichnet wird, nicht als Entschuldigung für Nachlässigkeit. Wenn nur 1 Teil von 20 der meisten Essige Essigsäure und der Rest Wasser ist, stellen Sie sich vor, wie es sich in voller Stärke anfühlen würde.
Säuren können nicht nur die Haut schädigen, da einige flüchtig sind und leicht verdunsten; Dies bedeutet, dass Sie möglicherweise Chemikalien einatmen, die die Schleimhäute Ihrer Nasenwege und Ihres Rachens reizen könnten.
Als allgemeine Richtlinie gilt, beim Arbeiten mit Säuren und Basen immer Augen- und Handschutz zu tragen, unabhängig von der Molarität oder Identität der Säure oder Base. In der Tat, um nicht mit einer "saueren" Note zu enden, aber Sie sollten in Chemielabors immer Sicherheitsvorkehrungen treffen, besonders wenn Sie mehr davon machen möchten!