Frage von jeromion, 53

Vllständige verbrennungsgleichung von alkoholen?

Ich muss in chemie klasse 10 eine vollständige verbrennungs gleichung von alkoholen aufstellen, mr, m und n berchnen können und reduktion und oxidation angeben. Kann mir bitte jemand erklären wie das geht am besten mit einem bespiel. Danke :)

Expertenantwort
von DedeM, Community-Experte für Chemie, 16

Moin,

Beispiel vollständige Verbrennung von Ethanol ("Trinkalkohol"):

Eine vollständige Verbrennung ist im Grunde nichts anderes als die Reaktion eines Stoffes mit maximal viel Sauerstoff (Oxidation). Bei organischen Stoffen wie Alkohol entstehen dabei Kohlenstoffdioxid und Wasser. Darum solltest du zunächst das Grundgerüst der Reaktionsgleichung aufstellen:

CH3–CH2–OH + O2 ---> CO2 + H2O

Nun musst du das ganze noch ausgleichen. Weil Ethanol zwei C-Atome enthält, muss mindestens 2 x CO2 entstehen. Und weil es im Ethanolmolekül 6 H-Atome gibt, kann man auf mindestens 3 x H2O schließen

CH3–CH2–OH + O2 ---> 2 CO2 + 3 H2O

Zum Schluss musst du nur noch überprüfen, wie viel Sauerstoff du dann dafür brauchst. Auf der rechten Seite hast 2 • 2 = 4 Sauerstoffteilchen im CO2 und 3 • 1 = 3 Sauerstoffteilchen im H2O. Macht zusammen 7 Sauerstoffteilchen auf der rechten Seite des Reaktionspfeils. Links hast du nur 3 Sauerstoffteilchen. Hier kommst du ebenfalls auf 7, wenn du vor den elementaren Sauerstoff (vor das O2-Molekül) den Faktor "3" setzt:

CH2–CH2–OH + 3 O2 ---> 2 CO2 + 3 H2O

et voilá, das ist deine vollständige Verbrennungsgleichung von Ethanol.

Dabei werden die beiden C-Atome des Ethanols oxidiert, denn ihre Oxidationszahlen werden erhöht. Das C-Atom der CH3-Gruppe hat eine Oxidationszahl von –III, das C-Atom in der CH2–OH-Gruppierung hat eine Oxidationszahl von –I. Wie man darauf kommt? - Nun, ganz einfach: Schau dir die Strukturformel des Moleküls an:

     H  H
      I   I
H–C–C–O–H
      I   I
     H  H

Nun betrachtest du die Elektronegativitätswerte (EN-Werte) der Bindungspartner: Die EN von H beträgt 2,2. Die EN von C beträgt 2,5 und die von O 3,5. Die Elektronenpaare der Atombindungen werden immer dem elektronegativeren Bindungspartner zugesprochen, ganz egal, wie groß die EN-Differenz ist. Wenn du das machst, dann hat das linke C-Atom 7 Elektronen. Die drei bindenden Elektronenpaare zu den Wasserstoffatomen werden vollständig dem C-Atom zugesprochen, weil es elektronegativer ist; das macht schon einmal 6 Elektronen. Hinzu kommt ein Elektron aus der Bindung zum anderen C-Atom, weil hier beide Bindungspartner die gleiche EN haben, so dass dieses Elektronenpaar brüderlich geteilt wird. Und jetzt vergleichst du die Anzahl der zugeteilten Elektronen mit der Anzahl von Valenzelektronen, die ein C-Atom normalerweise hat. Ein C-Atom hat normalerweise 4 Elektronen (den Kohlenstoff steht in der 4. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente: 4. HG heiß 4 Valenzelektronen!).
Bei dem Vergleich stellst du fest, dass dieser Kohlenstoff nach der Zuteilung nun drei Elektronen mehr hat als er ursprünglich Valenzelektronen besaß. Drei Elektronen mehr sind drei negative Ladungsträger mehr. Deshalb die Oxidationszahl –III.
Beim rechten C-Atom kommst du auf –I, weil das bindende Elektronenpaar zum anderen C-Atom wieder geteilt wird. Hinzu kommen 2 x 2 Elektronen aus den Bindungen zu den Wasserstoffen. Macht fünf Elektronen. Das bindende Elektronenpaar zum Sauerstoff wird dagegen vollständig dem Sauerstoff als elektronegativerem Bindungspartner zugesprochen. Daher hat der rechte Kohlenstoff 5 Elektronen nach der Aufteilung. Das ist ein Elektron mehr als es Valenzelektronen gab. Darum –I.

Im CO2-Molekül hat der Kohlenstoff aber die Oxidationszahl +IV, weil alle bindenden Elektronenpaare dem elektronegativeren Sauerstoff zugesprochen werden. Das heißt die Oxidationszahlen der Kohlenstoffatome erhöht sich in beiden Fällen. Einmal von –III auf +IV und einmal von –I auf +IV.

Eine Erhöhung der Oxidationszahl erfolgt durch die (gedankliche) Abgabe von Elektronen. Eine Abgabe von Elektronen entspricht aber einer Oxidation. Darum werden die C-Atome oxidiert.

Eine Reduktion liegt vor, wenn Elektronen aufgenommen werden bzw. wenn sich die Oxidationszahl verringert (reduziert!). Das passiert beim elementaren Sauerstoff. Im O2-Molekül haben beide Sauerstoffatome die Oxidationszahl 0 (Null). Im CO2 und im H2O haben die Sauerstoffatome aber die Oxidationszahl –II. Das heißt, in beiden Fällen verringert sich die Oxidationszahl von 0 auf –II.

Fazit: Die C-Atome werden oxidiert, die O-Atome werden reduziert.

Was das letzte angeht, da benötigst du mindestens zwei Angaben, um eine dritte Größe dann berechnen zu können. Die Formel lautet jedenfalls

n = m / Mr oder auch (umgeformt) m = n • Mr oder Mr = m / n.

Mr kannst du leicht errechnen, indem du die relativen Atommassen von den Atomen addierst, die in dem Molekül vorkommen. Im Ethanol wären das 2 x C, 6 x H und 1 x O, also 2 x 12 + 6 x 1 + 1 x 16 = 46 u (oder g / mol). Und nun müsste man dir noch eine weitere Größe vorgeben, zum Beispiel die Masse m, dann könntest du die Stoffmenge n berechnen. Oder du kennst die Stoffmenge, dann könntest du die Masse m berechnen. An dieser Stelle hat es keinen Sinn, alle denkbaren Varianten beispielhaft vorzurechnen, weil das den Rahmen sprengen würde. Möglich wäre zum Beispiel, dass du die Stoffmenge n des Alkohols vorgesetzt bekommst und die Masse des resuktierenden Kohlenstoffdioxids berechnen sollst. Dann musst du mit Hilfe der Reaktionsgleichung schauen, wie viel mol CO2 bei der Reaktion in Bezug auf die eingesetzte Stoffmenge Ethanol entstehen, und diese dann mit Hilfe der relativen Molekülmasse von CO2 in die Masse des Stoffes umzurechnen. Wie gesagt, es gibt hier zu viele Varianten, um sie alle durchzuexerzieren.

Alles klar, soweit?

LG von der Waterkant.

Kommentar von jeromion ,

Vielen dank, hab alles verstanden :)

Echt gut und ausführlich erklärt, eigendlich sogar besser als mein lehrer ;)

Danke für die mühe!!

Kommentar von DedeM ,

Gern geschehen. Schön, dass es dir geholfen hat...

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community

Weitere Fragen mit Antworten