Organische Reaktionen und Elektrochemie: Halogenierung, Alkene und die Volta'sche Säule

Organische Reaktionen

Halogenierung von Alkanen

Substitutionsreaktionen:

• CH₄ + Cl₂ → HCl + CH₃Cl

Gewinnung des Alkohols aus Halogeniden:

• CH₃-CH₂-CH₂-CH₂Cl + KOH → CH₃-CH₂-CH₂OH + KCl

Reaktionen Neben Doppel- und Dreifachbindungen:

Hydrierung:

Wasserstoff gibt Alkinen zu Alkenen und Alkanen in Gegenwart eines Metallkatalysators.

• CH₃-CH=CH-CH₃ + H₂ → CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

Halogenierung:

Alkene und Alkine reagieren mit Halogenen unter Bildung von halogenierten Produkten.

• CH₃-CH=CH₂ + Br₂ → CH₃-CHBr-CH₂Br

Addition von Halogenwasserstoffsäuren:

Halogenwasserstoff wird an die Doppelbindung addiert, wobei das Halogenatom an das Kohlenstoffatom mit weniger Wasserstoffatomen gebunden wird (Markownikow-Regel).

• CH₂=CH₂ + HCl → CH₃-CH₂Cl

Addition von Wasser:

Wasser wird zu Alkenen in Gegenwart eines Säurekatalysators addiert (entsprechend der Markownikow-Regel).

Die Volta'sche Säule

Definition

Die Volta'sche Säule ist ein Gerät, das einen elektrischen Strom aus einer spontanen Redoxreaktion ermöglicht.

Das Daniel-Element (Daniell-Element):

Das galvanische Element ist eine Kupfer-Zink-Zelle mit folgenden wesentlichen Komponenten:

• Eine Zink-Elektrode (Blech), eingeführt in eine wässrige Lösung eines löslichen Zinksalzes, z.B. ZnSO₄. Diese Elektrode ist der Minuspol, die Anode, wo die Oxidation auftritt. Während des Prozesses verringert sich die Masse des Metalls durch Auflösung: Zn (s) → Zn²⁺ (aq) + 2e⁻.
• Eine Kupferelektrode (Platinblech), eingebettet in eine Lösung eines löslichen Kupfersalzes, z.B. CuSO₄. Dies ist die positive Elektrode, die Kathode, wo die Reduktion auftritt und die Masse des Kupfers zunimmt: Cu²⁺ (aq) + 2e⁻ → Cu (s).
• Ein metallischer Außenleiter, der den stetigen Fluss der Elektronen von der Anode zur Kathode ermöglicht.
• Ein Voltmeter, das zur Messung der elektromotorischen Kraft (EMK) der Batterie zwischengeschaltet wird.
• Eine Salzbrücke, deren Aufgabe es ist, den Stromkreis zu schließen und die elektrische Neutralität der beiden Lösungen konstant zu halten.

Die Hydrolyse eines Salzes

Die Hydrolyse eines Salzes ist die Säure-Base-Reaktion, die auftritt, wenn die Salzionen in Wasser reagieren.

• Salze aus einer starken Säure und einer starken Base: Es tritt keine Hydrolysereaktion auf, und die Lösung ist neutral (pH = 7).
• Salze aus einer starken Base und einer schwachen Säure: Die Lösung ist basisch (pH > 7).
• Salze aus einer schwachen Base und einer starken Säure: Es tritt eine saure Hydrolyse auf, und die Lösung ist sauer (pH < 7).
• Salze aus einer schwachen Säure und einer schwachen Base: Sie zeigen saure und basische Hydrolyse, und der pH-Wert der Lösung hängt von der relativen Stärke der Säure und Base ab, aus denen sie stammen.