5.8 Vom Ethanol zum Ethanal 123 B4 Strukturformel eines Ethanal-Moleküls Alkotest-Röhrchen enthalten ein Gemisch aus reaktionsträgem Kieselgel, gelb-orangem Kaliumdichromat und konzentrierter Schwefelsäure (B1). Die wesentlichen Komponenten werden auch in LV1 eingesetzt. In der Reaktion mit Ethanol werden Dichromat(VI)-Ionen zu Chrom(III)-Ionen, die die grüne Farbe verursachen, reduziert. Da kein weiterer Reaktionspartner vorhanden ist, muss Ethanol oxidiert werden. Zur Identifizierung des Oxidationsproduktes von Ethanol lässt man Ethanol in LV2 mit dem gebräuchlichen Oxidationsmittel Kupfer(II)-oxid reagieren. Während dieses zu Kupfer reduziert wird, wird Ethanol zu dem Aldehyd Ethanal (B3, B4) oxidiert. Oxidation von Ethanol zu Ethanal Für die Oxidation von Ethanol gilt folgende Gleichung: -III -I -III I H3C–CH2OH (l) + 2 H2O(l) + 2 e – + 2 H3O + (aq) (1) Ethanol Ethanal Das entstandene Ethanal kann genau wie Methanal (vgl. S. 121) mit Schiff-Reagenz nachgewiesen werden. Vergleicht man die Oxidationszahlen der beiden Kohlenstoff-Atome des Ethanal-Moleküls mit denen der beiden Kohlenstoff-Atome des EthanolMoleküls, stellt man fest, dass die Oxidationszahlen der KohlenstoffAtome der Methyl-Gruppen gleich (-III) sind. Die Methyl-Gruppe ist also an der Oxidation nicht beteiligt. Dagegen hat das Kohlenstoff-Atom der funktionellen Gruppe des Ethanal-Moleküls, der Carbonyl-Gruppe, eine höhere Oxidationszahl (I) als das (entsprechende) Kohlenstoff-Atom im Ethanol-Molekül (-I), das die Hydroxy-Gruppe trägt. An der Oxidation des Ethanol-Moleküls ist also nur die ·CH2OH-Gruppe beteiligt. In den drei Versuchen werden Dichromat(VI)-Ionen zu Chrom(III)-Ionen (LV1), Kupfer(II)-oxid zu Kupfer (LV2) und Permanganat(VII)-Ionen zu Mangan(II)-Ionen (LV3) reduziert. In allen Fällen wirkt Ethanol als Reduktionsmittel und wird selbst zu Ethanal oxidiert. Nicht nur Methanol (vgl. S. 121) und Ethanol lassen sich zu den entsprechenden Aldehyden oxidieren: Aus allen primären Alkoholen können die entsprechenden Alkanale (Aldehyde) durch Oxidation hergestellt werden. Sekundäre und tertiäre Alkohole können nicht zu Aldehyden oxidiert werden. Eigenschaften der Alkanale Die Siedetemperaturen der Aldehyde liegen im Vergleich zu denen der Alkane mit Molekülen mit der gleichen Anzahl an Kohlenstoff-Atomen deutlich höher, im Vergleich zu denen der Alkohole vergleichbarer Kettenlänge aber niedriger. Ursächlich hierfür ist, dass zwischen den durch die Carbonyl-Gruppe polaren Alkanal-Molekülen starke Dipol-DipolWechselwirkungen wirken, aber im Unterschied zu den Alkoholen keine Wasserstoffbrücken bestehen. O H H C H H C B3 Eigenschaften von Ethanal Ethanal • in der Regel gasförmig • farblos • stechend riechend • unbegrenzt mischbar mit Wasser • Schmelztemperatur: –123°C • Siedetemperatur: 20,4°C • Dichte: 0,78 g/cm³ (bei 20°C) • hoher Dampfdruck (1013 hPa bei 20°C) Schlüsselbegriffe Ethanal, Aldehyd, Alkanal (l)CH3C O H N u r zu P rü fz w e c k e n E ig n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s