Anorganische Chemie
Elektrochemie
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Die Reduktion ist eine chemische Reaktion. Wie eine Reduktion abläuft, erklären wir dir hier anhand von Beispielen. %Schau dir unser Video zu dem Thema an, um es noch schneller zu verstehen!

Was ist eine Reduktion?

Klimaschützer verwenden immer wieder den Begriff der CO2-Reduktion. Damit meinen sie, dass wir den CO2-Ausstoß auf unserer Erde verringern müssen. 

Aber was bedeutet eine Reduktion in der Chemie? Auch hier gibt es Stoffe, die reduziert werden. Das funktioniert, indem der Stoff Elektronen aufnimmt. Du nennst ihn deshalb einen Elektronenakzeptor. Meistens wird er dabei von einem Reduktionsmittel (Stoff, der andere Stoffe reduziert) unterstützt. Durch die Elektronenaufnahme reduziert sich die Oxidationszahl des Stoffes.

Die Elektronen, die der Stoff aufnimmt, erhält er aus der Gegenreaktion zur Reduktion – der Oxidation. Beide Teilprozesse laufen immer gemeinsam ab und werden als Redoxreaktion bezeichnet.

Reduktion Definition

Die Reduktion ist eine chemische Reaktion, bei der ein zu reduzierender Stoff Elektronen aufnimmt. Der Stoff wird dabei von einem Reduktionsmittel reduziert.

Wie läuft eine Reduktion ab?

Bei einer Reduktion nimmt ein Stoff (Red) also Elektronen auf. Dabei handelt es sich um Elektronen, die ein anderer Stoff (Ox) bei der Oxidation abgegeben hat (n e). Der Buchstabe n steht hier für eine natürliche Zahl wie 1,2,3 etc. Die allgemeine Reduktionsgleichung kannst du deshalb so formulieren:

Ox + n e \longrightarrow Red

Betrachten wir dafür noch ein kleines Beispiel. Reagiert Natrium (Na) mit Chlor (Cl), entsteht Natriumchlorid (NaCl), also Kochsalz.

2 Na + Cl2 \longrightarrow 2 NaCl

Bei der Reaktion wird Chlor zu einem Anion reduziert.

Cl2 + 2 e \longrightarrow 2 Cl

Geschichte Reduktionsbegriff

Bevor die Reduktion als Elektronenaufnahme / Verringerung der Oxidationszahl definiert wurde, gab es auch andere Definitionen. Eine davon war die Abgabe von Sauerstoff. Das heißt, dass bei der Reaktion Sauerstoff frei wird. Das ist zum Beispiel bei der Reduktion von Quecksilberoxid (HgO) zu Quecksilber (Hg) der Fall.

2 HgO \longrightarrow 2 Hg + O2

Früher wurde noch nicht beachtet, dass hier vom Quecksilber trotzdem auch Elektronen aufgenommen wurden.

Die andere Definition war, dass bei einer Reduktion Wasserstoffatome aufgenommen werden. Auch hier werden aber trotzdem zusätzlich noch Elektronen aufgenommen.

Schauen wir uns dazu direkt das Beispiel der Reduktion eines Aldehyds an.

Reduktion Aldehyd

Aldehyde können also durch Aufnahme von Wasserstoff und Elektronen zu Alkoholen reduziert werden. Betrachten wir dabei das Acetaldehyd, das du auch Ethanal nennst. Durch Elektronenaufnahme wird es zu Ethanol reduziert:

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Reduktion Aldehyd
 

Wasserstoff (H2) nimmt die Rolle als Reduktionsmittel – also sozusagen als Antreiber der Reduktion – ein. Nur deshalb kann die Reaktion auch stattfinden. Die Oxidationszahl des C-Atoms vom Aldehyd war erst +1 und nach der Reaktion -1. Daran kannst du erkennen, dass es zwei Elektronen aufgenommen hat. Wenn du nicht mehr weißt, wie du die Oxidationszahlen bestimmen kannst, schau dir unser Video dazu an!

Zum Video: Oxidationszahlen bestimmen
Zum Video: Oxidationszahlen bestimmen

Reduktion Sauerstoff

Hast du dich schon einmal gefragt, wie Kupfer (Cu) entsteht? Du erhältst es, wenn Kupferoxid (CuO) mithilfe von Wasserstoff (H2) reduziert wird. Bei der Reaktion ist also Sauerstoff beteiligt und aus einem schwarzen Pulver wird kupferfarbenes, festes Material. Wasserstoff fungiert hier als Reduktionsmittel und treibt deshalb die Reaktion auch an. 

CuO + H2 + 2 e \longrightarrow Cu + H2O

Das Kupfer in Kupferoxid hat vor der Reaktion eine Oxidationszahl von +2 und nach der Reaktion ist sie 0. Deshalb nimmt es zwei Elektronen auf. Das kannst du nochmal deutlicher sehen, wenn du dir die Teilreaktion anschaust.

CuO + 2 e \longrightarrow Cu + O2-

Du kannst Kupfer aber auch herstellen, indem Kohlenstoff (C) als Reduktionsmittel dient:

2 CuO + C + 2 e \longrightarrow 2 Cu + CO2

Auch hier nimmt Kupfer zwei Elektronen auf. Die Oxidationszahlen sind nämlich die selben wie bei der Reduktion mit Wasserstoff. Also vor der Reaktion +2 und nachher 0.

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Reduktion Kupferoxid

Reduktion Chemie

In der Chemie gibt es viele Reduktionen, die nach bekannten Chemikern benannt sind. Wir haben ein paar für dich aufgelistet:

  • Clemmensen-Reduktion: benannt nach Erik Christian Clemmensen; Ketone und Aldehyde können durch Zink in Salzsäure zu Alkanen reduziert werden.
  • Wolff-Kishner-Reduktion: genau wie Clemmensen-Reduktion, aber sie %sie? findet nicht in einer Säure , sondern in einer Base statt; benannt nach Ludwig Wolff und Nikolai Kishner.
  • Luche-Reduktion: von Jean-Louis Luche entdeckt; selektive Reduktion mit NaBH4 (Natriumborhydrid) von Ketonen und Aldehyden.
  • Birch-Reduktion: Arthur Birch hat entdeckt, dass man Aromaten mit Alkalimetallen (z.B. Natrium, Lithium) in nicht-aromatische Verbindungen reduzieren kann.
  • Grignard-Reduktion: tritt als Nebenreaktion bei der von Victor Grignard entdeckten Grignard-Reaktion auf; sterisch (räumlich) gehinderte Ketone können hier zu Alkoholen reduziert werden.

Oxidation Reduktion

Fassen wir noch einmal zusammen: Bei der Reduktion werden von einem Stoff ein oder mehrere Elektronen aufgenommen. Deshalb kannst du den Stoff als Elektronenakzeptor bezeichnen. 

Die Elektronen, die der zu reduzierende Stoff aufnimmt, kommen aus dem Gegenprozess der Reduktion – der Oxidation. Bei der Oxidation gibt nämlich ein Stoff Elektronen ab.

Die Gesamtreaktion aus Oxidation und Reduktion bezeichnest du als Redoxreaktion

%Schau dir jetzt noch unser Video zur Oxidation an, damit du über beide Teilreaktionen der Redoxreaktion Bescheid weißt! %Thumbnail Oxidation

 

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