Tool: Oxidierbarkeit organischer Verbindungen

Oxidierbarkeit organischer Verbindungen

Ob sich ein Alkanol (Alkohol) oxidieren lässt, entscheidet das C-Atom, das die Hydroxygruppe trägt. Bei der Oxidation gibt dieses C-Atom ein H-Atom ab, die Hydroxygruppe ihr H-Atom. Beide H-Atome nimmt das Oxidationsmittel auf; mit Kupfer(II)-oxid entsteht dabei Wasser. Das C-Atom gibt bei der Oxidation Elektronen ab; seine Oxidationszahl steigt um zwei.

Primäre, sekundäre und tertiäre Alkanole

Primäre Alkanole (–CH₂OH) werden in zwei Schritten oxidiert: zuerst zum Alkanal (Aldehyd, –CHO), dann zur Alkansäure (–COOH). Beim Ethanol steigt die Oxidationszahl des C-Atoms von −I über +I auf +III. Sekundäre Alkanole werden zum Alkanon (Keton) oxidiert, die Oxidationszahl steigt von 0 auf +II. Beim Alkanon ist Schluss: Das C-Atom der Carbonylgruppe trägt kein H-Atom mehr, und eine C–C-Bindung spalten diese Oxidationsmittel nicht. Bei tertiären Alkanolen trägt das C-Atom mit der Hydroxygruppe kein H-Atom; sie werden von diesen Oxidationsmitteln nicht oxidiert.

Oxidationsmittel und Beobachtung

Kupfer(II)-oxid, Dichromat und Permanganat sind milde Oxidationsmittel: Sie oxidieren Alkanole und Alkanale, aber keine Alkanone und keine tertiären Alkanole. Oxidierbar sind diese trotzdem, zum Beispiel beim Verbrennen mit Sauerstoff. Das Oxidationsmittel wird bei der Reaktion reduziert. Daran erkennt man, dass eine Oxidation stattgefunden hat:

• Kupfer(II)-oxid, erhitzt: Das schwarze Kupfer(II)-oxid wird zu rotem Kupfer, Cu²⁺ → Cu.
• Kaliumdichromat in saurer Lösung: Die orange Lösung wird grün, Cr₂O₇²⁻ → Cr³⁺.
• Kaliumpermanganat in neutraler Lösung: Die violette Lösung entfärbt sich, und es fällt brauner Braunstein aus, MnO₄⁻ → MnO₂.

Fehling-Probe und Tollens-Probe

Beide Proben weisen Alkanale nach. Ag⁺- und Cu²⁺-Ionen sind schwache Oxidationsmittel: Sie oxidieren Alkanale zu Alkansäuren, Alkanole und Alkanone dagegen nicht. Bei der Tollens-Probe werden Ag⁺-Ionen zu Silber reduziert, das sich als Silberspiegel an der Glaswand abscheidet. Bei der Fehling-Probe werden Cu²⁺-Ionen zu Cu⁺-Ionen reduziert; es fällt rostrotes Kupfer(I)-oxid aus. Auch einige andere Stoffe reagieren positiv, zum Beispiel Fructose und Methansäure.

Merkhilfe

Entscheidend ist immer ein H-Atom am C-Atom der funktionellen Gruppe: Trägt es eines, kann das Molekül mit diesen Oxidationsmitteln oxidiert werden. Alkanale tragen dieses H-Atom noch, Alkanone und tertiäre Alkanole nicht.