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Inhalt
Darstellung der chemischen Reaktion
Oxidation
Stille Oxidation
Oxidationsmittel
Reduktion
Redoxreaktion
Allgemeiner Oxidationsbegriff
Beispiele von Redoxreaktionen
Oxidationszahl
Darstellung der chemischen Reaktion
Fe + O ------> Fe2+ + O2-
------> bedeutet chemische Reaktion; sprich \"reagiert zu\". Weiter kann dieses Zeichen als Gleichheitszeichen betrachtet werden, d.h. beide Seiten haben gleichviel Elektronen. bzw. beide. Seiten weisen die gleiche Ladung auf. Die Hochzahl gibt die Ladung der Verbindung oder der Ione an.
Der Begriff Oxidation ist von der Reaktion mit Sauerstoff (Oxygen) entstanden. Zunächst wollen wir diesen Vorgang näher Ansehen.
Oxidation
Sauerstoff Ist ein sehr reaktionsfähiges Element. Er verbindet sich leicht mit Metallen, Nichtmetallen und Verbindungen.
Die Verbindungen mit Sauerstoff heissen Oxide
Beispiele:
2 Mg + O2 -----> 2MgO Magnesiumoxid
4 Al + 3O2 ------> 2Al2O3 Aluminiumoxid
Oxidationen verlaufen nach dem Zünden meist sehr heftig, besonders mit reinen Sauerstoff. Gemische von Luft oder Sauerstoff mit brennbaren Gasen oder feinverteilten leicht oxidierbaren Feststoffen können sogar explodieren (z.b: Staubexplosion).
Stille Oxidation
Reaktionen mit Sauerstoff, die sehr langsam verlaufen, nennt man stille Oxidation. Hierbei wird die Reaktionswärme nur langsam abgegeben.
Beispiel: Das Rosten von Eisen ist eine stille Oxidation.
Oxidationsmittel
Nicht nur mit elementarem Sauerstoff, sondern auch mit sauerstoffreichen Verbindungen können andere Stoffe oxidiert werden. Solche sauerstoffreichen Verbindungen heissen Oxidationsmittel.
Oxidationsmittel:
- Kaliumchlorat KClO3
- Kaliumnitrat KNO3
Beispiel:
C + 2KNO3 ---Explosion----> CO2 +2KNO2
Reduktion
Oxidationen lassen sich wieder rückgängig machen.
2HgO -----> 2Hg + O2
Einzelne Oxide lassen sich durch einfaches Erhitzen reduzieren. Meist ist jedoch ein Reduktionsmittel erforderlich, das dem Oxid den Sauerstoff entzieht.Reduktionsmittel: Kohlenstoff C , Kohlenmonoxid CO, Wasserstoff H
Beispiele: Einige Metalle werden durch Reduktion ihrer in der Natur vorkommenden Oxide hergestellt:
Zinkoxid ZnO + C -----> Zn + CO
Eisentrioxid Fe2O3 + 3C -----> 2Fe + 3CO
Redoxreaktion
Bei der Reduktion eines Oxides nimmt das Reduktionsmittel Sauerstoff auf, d.h. es wird oxidiert. Reduktion und Oxidation laufen gleichzeitig ab. Derartige kombinierte Vorgänge nennt man Redoxreaktionen.
Redoxreaktion in Teilschritten:
Reduktion:
2FeO3 -O3
------->
2Fe
Oxidation:
3CO + 3O
------>
3CO2
Redox:
Fe2O3 + 3CO
------->
2Fe + CO2
Allgemeiner Oxidationsbegriff
Eisen wird oxidiert:
Fe + O ------> Fe2+ O2-
Das Eisen gibt bei diesem Vorgang 2 Elektronen ab. Bei chemischen Reaktionen bei denen kein Sauerstoff im Spiel ist, spricht man ebenfalls von einer Oxidation .
Fe + S -------> Fe2+ S2-
Daraus ist zu schliessen, dass die Oxidation eine Abgabe von Elektronen ist.
Die Teilreaktion Oxidation ist in diesem Falle: Fe - 2e- ------> Fe2+
Wo eine Abgabe von Elektronen stattgefunden hat, muss auch eine Aufnahme (Reduktion) gewesen sein.
Die Teilreaktion Reduktion In unserem Beispiel: O + 2e- -------> O2-
Die Beiden Teilreaktionen Oxidation und Reduktion bilden zusammen die Gesamtreaktion Redox reaktion Unser Beispiel in Teilschritten:
Oxidation:
Fe - 2e-
------>
Fe2-
Reduktion:
O + 2e-
------>
O2+
Redox:
Fe + O
------>
FeO
Die chemische Reaktion ist immer eine Oxidation und eine Reduktion bzw. eine Redoxreaktion
Beispiele von Redoxreaktionen
In den folgenden animierten Bildern könnt Ihr die Redoxreaktion anhand praktischer Beispiele beobachten:
Aetzen von Leiterplatten
Elektrochemische Korossion
Oxidationszahl
Um auch komplierte Redoxvorgänge, an denen Moleküle oder Komplexione beteiligt sind, erfassen zu können, wurden die Oxidationszahlen eingeführt.
Die Oxidationszahl gibt an, welche Ladung ein Element in einer bestimmten Verbindung tragen würde, wenn alle am Aufbau beteiligten Elemente in Form von Ionen vorlägen. Sollen die Oxidationszahlen für die am Aufbau eines Moleküls beteiligten Elemente angegeben werden, so muss man sich das Molekül als in Ionen aufgespalten vorstellen.
Molekül Wasser
Wasser, als in Ionen aufgespalten vorgestellt
O: Oxidationszahl = -2 H: Oxidationszahl = +1
Bei jeder chemischen Verbindung ist die Summe der Oxidationszahlen, mit denen die beteiligten Elemente auftreten, gleich Null
Die Summe aller Oxidationszahlen eines Komplexions ist stets gleich der Ladung, die das Komplexion nach aussen trägt.
Zur Ermittlung der Oxidationszahlen gelten, von wenigen Ausnahmen abgsehen, folgende Regeln:
1. Alle Metalle haben positive OZ
2. F erhält OZ von -1
3. O erhält OZ von -2
4. B und Si erhalten pos. OZ
5. H erhält OZ von +1
6. Alle anderen OZ müssen berechnet werden.
Die möglichen Oxidationzahlen könnt Ihr im Periodensystem nachschauen.
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