Übersicht

• Saure Reaktion
• Bestimmung des pK_s – Wertes durch Halbtitration
• Einfluss von Substituenten auf die Säurestärke
• Veresterung und Verseifung
• Aufgaben

Saure Reaktion

Ein Proton wird von der Carboxylgruppe leicht abgespalten,
da die Bindung O – H stark polar ist, und da das entstehende Carboxylat – Anion mesomeriestabilisiert ist.

Ursache der Polarität der O – H – Bindung:

1. – I – Effekt der Carbonylgruppe,
2. Elektronegativität des Sauerstoffatoms.

Halbtitration

Man titriert eine bestimmte Menge Säure mit Natronlauge.
Zur gebildeten Salzlösung gibt man die gleiche Menge untitrierter Säure und misst den pH – Wert des Gemisches.

pH = pK_s

Begründung im Gemisch ist die Konzentration an Säure HA
gleich der Konzentration an Säureanion A^-.

Das Massenwirkungsgesetz vereinfacht sich dadurch zu
K_s = c(H₃O)⁺.

Einfluss von Substituenten auf die Säurestärke

Elektronen – ziehende Gruppen ( - I – Effekt) erhöhen die Säurestärke und verringern den pK_s.
Elektronen – Donor – Gruppen (+ I –Effekt) verringern die Säurestärke; Erhöhung des pK_s – Wertes.
Begründung: Erhöhung bzw. Verringerung der Polarität der
O – H – Bindung.

Starke Carbonsäuren

- Halogencarbonsäuren, Oxalsäure

Veresterung und Verseifung

Aufgaben

1. Salicylsäure (2 – Hydroxybenzolcarbonsäure) kann sowohl mit Methanol als auch mit Essigsäure reagieren. Die beiden Reaktionsprodukte entstehen nach demselben Reaktionsmechanismus und gehören derselben Stoffklasse an. Im ersten Fall entsteht ein im Kaugummi enthaltener naturidentischer Aromastoff, im zweiten Fall der im Aspirin vorhandene schmerzstillende Wirkstoff.
a) Stellen Sie die Strukturformeln für die beiden organischen Reaktionsprodukte auf und geben Sie den Namen des gemeinsamen Reaktionsmechanismus an!
b) Bei der Aufklärung des Reaktionsmechanismus kann man folgendermaßen vorgehen: Es wird in getrennten Versuchen b₁) der Sauerstoff der alkoholischen Hydroxygruppe der Salicylsäure bzw. b₂) der Sauerstoff der O – H – Gruppe der Essigsäure ¹⁸O – markiert.
Legen Sie dar, inwiefern diese Isotopenmarkierung Auskunft über den Reaktionsmechanismus geben kann, und formulieren Sie die Einzelschritte des Mechanismus mit ‚Strukturformeln.

2. Der pK_s – wert ist ein Maß für die Stärke einer Säure.
Ordnen  Sie die Verbindungen 3-Methylphenol, 3-Nitrophenol und 4-Nitrophenol nach steigendem pK_s-Wert und begründen sie die Reihenfolge unter Mitverwendung von mesomeren Grenzstrukturformeln.

3. Beschreiben Sie die experimentelle Durchführung des Halbtitrations – Verfahrens und leiten Sie her, wie der pK_s-Wert einer schwachen Säure berechnet werden kann. Gehen Sie von einer Protolysegleichung aus.

4. Die beiden untenstehenden Kurven zeigen den Verlauf der Titration einer Essigsäurelösung bzw. einer Salzsäurelösung mit Natronlauge.
a) Ordnen Sie die Titrationskurven der jeweiligen Säure zu und begründen Sie Ihre Entscheidung!
b) Berechnen Sie die Anfangskonzentrationen der beiden Säuren! Die hierzu benötigten Zahlenwerte sind der Grafik zu entnehmen. Der Rechengang muss klar ersichtlich sein.

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