Chemie Grundlagen

Anorganische Chemie
Redoxreaktion

Hallo! Du fragst dich warum man Streichhölzer nur an der Schachtel zünden kann? Das hängt mit den sogenannten Redoxreaktionen zusammen. Was diese genau sind, erklären wir dir in diesem Beitrag.

Elektronen-Übertragung durch Oxidation und Reduktion

Redoxreaktionen sind chemische Reaktionen, bei denen Elektronen von einem Stoff auf einen anderen übergehen. Sie bestehen aus zwei Teilreaktionen. Bei der Reduktion nimmt ein Stoff Elektronen auf und bei der Oxidation gibt er Elektronen ab.

Redoxreaktion Beispiel

Schauen wir uns als Beispiel eine Redoxreaktion an. Zuerst betrachten wir die Gesamtreaktion, die wir dann in die Teilreaktionen aufteilen.

Hier kannst du erkennen, dass das Eisen-drei-oxid seinen Sauerstoff an das Aluminium abgibt. Das Aluminium wird also oxidiert und das Eisen durch die Abgabe von Sauerstoff reduziert.

Gesamtreaktion der Redoxreaktion
Gesamtreaktion der Redoxreaktion

Schauen wir uns jetzt die Teilgleichungen an. Dann siehst du anhand der Elektronenübergänge welcher Stoff oxidiert bzw. reduziert wird. Die zwei Teilgleichungen sind:

Hier kannst du erkennen, dass das Aluminium 6 Elektronen abgibt, die dann vom Eisen aufgenommen werden. Die Aluminiumreaktion ist also die Oxidation und die Eisenreaktion die Reduktion.

Teilgleichungen der Redoxreaktion
Teilgleichungen der Redoxreaktion

Als Oxidationsmittel fungieren Elemente, die eine hohe Elektronegativität besitzen und somit Elektronen stark an sich ziehen wollen. In unserem Fall ist das Oxidationsmittel Sauerstoff. Generell gelten aber die Elemente der 6. und 7. Hauptgruppe als starke Oxidationsmittel. Folglich sind Elemente, die gerne Elektronen abgeben, starke Reduktionsmittel. Dies sind vor allem Alkali- und Erdalkalimetalle.

Oxidationsmittel
Oxidationsmittel

Redoxgleichungen aufstellen

Die Grundlagen haben wir jetzt geklärt, aber was, wenn du in der Klausur selbst eine Redoxreaktion aufstellen musst? Keine Sorge! Wir zeigen dir jetzt anhand einer Redoxreaktion Übung ein einfaches Rezept, mit dem du Reaktionsgleichungen aufstellen kannst.

Du bekommst folgende Aufgabe gestellt: Zink reagiert mit Salzsäure zu Zinkchlorid und Wasserstoff. Stellen wir jetzt zuerst die Gesamtreaktion auf. Diese sieht so aus: Wenn du die Gesamtgleichung kennst, kannst du für jede Redoxreaktion immer folgendes Rezept anwenden, um die Teilreaktionen herauszufinden:

Oxidationszahlen bestimmen

Als erstes musst du die Oxidationszahlen der beteiligten Stoffe bestimmen. Das ist ganz einfach. Diese sind gleichzusetzen mit der Ladung eines Stoffes. Wenn also ein Stoff ungeladen ist, müssen sich die einzelnen Oxidationszahlen auf null addieren, bzw. auf minus eins für ein einfach geladenes Anion. Reine Elemente haben deshalb immer die Oxidationszahl null und Verbindungen sind insgesamt auch immer neutral.

Es gibt aber noch ein paar Regeln. Sauerstoff hat zum Beispiel fast ausnahmslos die Oxidationszahl minus zwei und Wasserstoff die eins.

In unserem Beispiel hat Zink die Oxidationszahl null, das Wasserstoffatom plus eins und das Chloratom minus eins, damit HCl (H C L) insgesamt neutral ist. Auf der rechten Seite ist der Wasserstoff jetzt elementar und hat deshalb die Oxidationszahl null, die zwei Chloratome haben weiterhin minus eins. Damit das Zinkchlorid insgesamt neutral ist, muss Zink nun die Oxidationszahl zwei haben. Daran lässt sich auch schon erkennen, dass Zink oxidiert wird. Vorher hatte es die Oxidationszahl null und danach plus zwei. Es hat also zwei Elektronen abgegeben.

Oxidationszahlen bestimmen
Oxidationszahlen bestimmen

Elektronenausgleich

Mit diesem Wissen können wir jetzt den zweiten Schritt angehen. Wir erstellen nun die beiden Teilgleichungen und machen den Elektronenausgleich. Dafür schauen wir, um wie viel sich die Oxidationszahl von Zink bei der Oxidation geändert hat. Nämlich um zwei. Also müssen wir unsere Oxidation mit zwei Elektronen ausgleichen. Das selbe machen wir nun auch für die Reduktion. Aus unseren zwei einfach positiven Wasserstoffatomen wird ein neutrales Wasserstoffmolekül. Jedes Wasserstoffatom nimmt jeweils ein Elektron auf, also zwei Elektronen insgesamt. Damit haben wir diese zwei Teilreaktionen:

Redoxgleichungen
Redoxgleichungen

Jetzt weißt du, dass man Streichhölzer nur an der Reibfläche zünden kann, weil für die Redoxreaktion zwei Teilreaktionen nötig sind. Wenn du noch mehr über die Redoxreaktionen erfahren möchtest, schau dir doch unseren nächsten Beitrag an!

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