Estergleichgewicht

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um das Estergleichgewicht. Der Film ist vorgesehen für das Gymnasium, die Kursphase und den dortigen Grundkurs. Der Film ist folgendermaßen gegliedert: 1. Veresterung 2. Gleichgewichtsreaktion 3. Massenwirkungsgesetz 4. Analytik 5. Zusammenfassung   1. Veresterung Die Veresterung in der organischen Chemie ist die Reaktion einer Carbonsäure mit einem Alkohol. Hier soll Ethansäure (Essigsäure) mit Ethanol (Alkohol) reagieren. Die Reaktion läuft unter saurer Katalyse ab. Von der Ethansäure spaltet sich eine OH-Gruppe ab. Vom Ethanol spaltet sich ein Wasserstoffatom ab. Es bildet sich ein Ester und Wasser. Der Ester hier ist Ethylacetat, HOH ist Wasser. Allgemein reagieren Säure+Alkohol zu Ester und Wasser. Ich werde im Weiteren Abkürzungen verwenden: S+A->E+W. 2. Gleichgewichtsreaktion S+A->E+W. Diese Reaktion beschreibt die Esterbildung. Auch die umgekehrte Reaktion ist möglich: E+W->S+A. Das ist der Esterzerfall. Die Esterbildung läuft mit einer Geschwindigkeit von VH ab. Das ist die Geschwindigkeit der Hinreaktion. Der Esterzerfall läuft mit einer Geschwindigkeit von VR ab. Das ist die Geschwindigkeit der Rückreaktion. Wenn die Geschwindigkeiten VH und VR gleich sind, ist das chemische Gleichgewicht dieser Reaktion erreicht. 3. Massenwirkungsgesetz Das Massenwirkungsgesetz für den Gleichgewichtszustand der Veresterung lautet: ([E]×[W])/([S]×[A])=K. K ist die Gleichgewichtskonstante. Die eckigen Klammern bedeuten, dass es sich um Konzentrationen handelt. Die Gleichgewichtskonstante ist eine Konstante - sie hängt nur ab von der Temperatur. Für die unter 1.) dargestellte Reaktion beträgt die Gleichgewichtskonstante 4 bei einer Temperatur von 25 °C.  Betrachten wir dazu einige Beispiele. Ich möchte daran erinnern, dass die Konzentrationen in der Chemie in mol/l ausgedrückt werden. Die Konzentration des Esters soll 6 mol/l betragen, die Konzentration des Wassers 4 mol/l, die Konzentration der Säure 3 mol/l und die Konzentration des Alkohols 2 mol/l. Es wäre auch der Fall 14 - 10 - 5 - 7 möglich, jeweils in mol/l. Auch 1 - 10 - 2,5 - 1 sind denkbar. Man erhält jeweils 4.  4. Analytik Wir wollen hier betrachten, wie man die Konzentration des Esters ([E]) berechnen kann. Zu Beginn der Reaktion sei die Konzentration der Säure 10 mol/l, die Konzentration des Alkohols 2 mol/l, die Konzentration des Esters ist dann 0 mol/l und die Konzentration des Wassers ebenfalls 0 mol/l, denn es haben sich ja noch keine Reaktionsprodukte gebildet. Nach Einstellung des chemischen Gleichgewichts beträgt die Konzentration der Säure [10-x] mol/l, die Konzentration des Alkohols [2-x] mol/l, die Konzentration des Esters und des Wassers jeweils [x] mol/l. Wir setzen nun diese Terme in das Massenwirkungsgesetz ein: x²/((10-x)×(2-x))=4. Die Umformung dieser Bruchgleichung führt auf eine quadratische Gleichung. Die sinnvolle Lösung ergibt x=1,89. Also die Konzentration des Esters [E] beträgt 1,89 mol/l. Zusammenfassung Wir haben die Reaktion Säure+Alkohol->Ester+Wasser als Gleichgewichtsreaktion betrachtet. Die Konzentration der Säure, des Alkohols, des Esters und des Wassers sind bei Einstellung des chemischen Gleichgewichtes konstant. Die Anwendung des Massenwirkungsgesetzes auf dieses Gleichgewicht ergibt: ([E]×[W])/([S]×[A])=K. K ist die Gleichgewichtskonstante, für die von uns betrachtete Reaktion =4. Das Massenwirkungsgesetz kann in der Analytik für verschiedene Dinge verwendet werden, z. B. für die Berechnung der Konzentration des Esters ([E]), also für Umsatzberechnungen. Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.