Carbonsäuren sind organische Verbindungen mit einer oder mehreren Carboxylgruppen und können aufgrund des schwachen sauren Charakters verschiedene Reaktionen eingehen.
Carbonsäuren haben eine Carboxylgruppe (−COOH). Die Carboxylgruppe ist die funktionelle Gruppe, prägt also deren Reaktionsverhalten. Sie besteht aus einem zentralen Kohlenstoffatom, zwei Sauerstoffatomen mit (vom Kohlenstoff ausgehend) jeweils einer Einfach- und Doppelbindung und einem Wasserstoffatom.
1. Essigsäure, 2. Benzoesäure
Schwache Säuren
Carbonsäuren sind schwache Säuren, weil sie in Wasser teilweise dissoziieren.
RCOOH⇌RCOO−+H+
Das Gleichgewicht liegt auf der linken Seite, da der grösste Teil der Carbonsäure nicht dissoziiert. Konzentrierte Carbonsäuren können aber sehrgefährlich sein.
Wasserstoffbrücken
Da die Carboxylgruppe polarisiert ist, bilden sich Wasserstoffbrücken zwischen den teilweise negativen Sauerstoffatomen und den teilweise positiven Wasserstoffatomen. Dadurch können kleinere Carbonsäuren in Wasser löslich sein, da sie Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen bilden können.
Essigsäure
Essigsäure wird auch Ethansäure genannt und ist eine einfache Carbonsäure und hat, wie der Name schon sagt, einen stechenden Geschmack und Geruch wie Essig (mit Wasser verdünnte Essigsäure). Die Flüssigkeit ist stark ätzend, brennbar und farblos und kann in ihrer reinen Form aus Methanol und Kohlenstoffmonoxid oder durch die Oxidation von Ethanal hergestellt werden. Ausserdem leitet reine Ethansäure keinen Strom, da sie keine frei beweglichen Ionen hat.
Summenformel: C2H4O2
Schmelzpunkt: 16,64°C, unter dieser Temperatur liegt die Essigsäure als eisähnlicher Kristall vor, weshalb sie dann auch Eisessig genannt wird.
Siedepunkt: 117,9°C
Säure-Base-Reaktion
Löst Du beispielsweise Ethansäure in Wasser auf, läuft eine Säure-Base-Reaktion ab, bei der ein Proton von der Carboxylgruppe auf ein Wassermolekül übertragen wird. Dabei wird die Carboxylgruppe zur Carboxylatgruppe und es entsteht ein Ethanoat-Ion. Ausserdem entsteht ein Oxonium-Ion, welches die saure Reaktion von Essigessenz und Essig verursacht. Essig und Essigessenz können Strom dann aufgrund der entstandenen Ionen leiten.
Salze der Essigsäure
Die Salze der Essigsäure werden auch als Acetate bezeichnet und sind farblose kristalline Salze. Sie bestehen aus einem einwertigen Kation, zum Beispiel Na+, und einem Acetat-Anion (CH3COO−).
Wenn Du unedle Metalle in einer Redoxreaktion mit Essigsäure reagieren lässt, werden die Metallatome zu Metall-Kationen oxidiert und Oxonium-Ionen werden zu Wasserstoffmolekülen und Wassermolekülen reduziert.