Um eine Redoxreaktion aufzustellen, musst du die Oxidationszahlen bestimmen können. Wie du Oxidationszahlen bestimmst und welche Regeln es gibt, zeigen wir dir hier oder im Video .
Die Oxidationszahl gibt einfach gesagt die formale Ladung eines Atoms in einem Molekül oder Ion an. Du bestimmst die Oxidationszahl eines Atoms in Molekülen oder Ionen, indem du die Elektronegativitäten vergleichst.
Die Summe aller Oxidationszahlen ist gleich der Gesamtladung eines neutralen Moleküls oder mehratomigen Ions.
Allerdings ist die Oxidationszahl eine Modellvorstellung, die nicht unbedingt der realen Ladung entspricht. Bei einatomigen Ionen jedoch entspricht die Oxidationszahl der tatsächlichen Ladung. Die Oxidationszahl des Natriumkations (Na+) ist +I.
In der Chemie verwendest du Oxidationszahlen hauptsächlich, um den Ablauf von Redoxreaktionen zu erkennen und zu zeigen. Die Redoxreaktion erkennst du daran, dass sich die Oxidationszahl ändert:
In chemischen Reaktionsgleichungen schreibst du die Oxidationszahl über das Elementsymbol. Dafür verwendest du römische Ziffern (I, II, III, IV …).
Damit du einfach die Oxidationszahlen bestimmen kannst, helfen dir folgende fünf Regeln:
Das Plus besagt hier, dass das Natriumkation eine positive Ladung hat und das Minus, dass das Chloridanion eine negative Ladung trägt.
Neben den allgemeinen Regeln gibt es weitere Hilfsregeln, die häufig gelten. Sie vereinfachen es dir, die Oxidationszahlen zu bestimmen.
Das Fluoratom hat die höchste Elektronegativität und zieht daher die Bindungselektronen stärker zu sich. Folglich hat es immer die Oxidationszahl -I.
+I -I
Die meisten anderen Halogene haben ebenfalls eine hohe Elektronegativität und haben daher in den allermeisten Fällen auch die Oxidationszahl -I.
+I-I +I-I +I-I
Sauerstoff hat in den meisten Verbindungen die Oxidationszahl -II; Ausnahmen davon sind die Hyperoxide (O2--Ion; Oxidationszahl: -0,5) und Peroxide (O22--Ion, Oxidationszahl -I).
+VI-II +I -I +I -0,5
Metalle haben in ionischen Verbindungen immer eine positive Oxidationszahl, da sie elektropositiv sind. Die Oxidationszahl entspricht meist der Nummer der Hauptgruppe.
+I -I +III-I +II-I
Wasserstoff hat fast immer die Oxidationszahl +I. Eine Ausnahme ist, wenn Wasserstoff Verbindungen mit Metallen eingeht. Sie nennst du auch Metallhydride. Dort hat der Wasserstoff die Oxidationszahl -I .
+I-I +I-II +I-I
Hier noch ein paar weitere Beispiele, um die Grundregeln noch ein bisschen mehr zu vertiefen:
1. Oxidationszahl Kaliumpermanganat: (K= +I; Mn= +VII; O= -II)
2. Oxidationszahl Braunstein: (Mn= +IV; O= -II)
3. Oxidationszahl Hydroxid: (O= -II; H= +I)
4. Oxidationszahl Phosphorsäure: (H= +I; P= +V; O= -II)
5. Oxidationszahl Bariumoxid: (Ba= +II; O= -I)
6. Oxidationszahl Thiosulfat: (S= +V; O= -II)
7. Oxidationszahl Wasser: (H= +I; O= -II)
8. Oxidationszahl Wasserstoffperoxid: (H= +I, O= -I)
Vor allem für kovalente Verbindungen, wie Kohlenwasserstoffe oder Verbindungen, bei denen du dir unsicher ist, bietet sich eine grafische Bestimmung der Oxidationszahlen an. Diese ist auch konsistent zu den oben genannten Regeln. Dabei gehst du, beispielsweise für das Bestimmen der Oxidationszahlen von Ethanol, folgendermaßen vor:
Zeichne als Erstes die Strukturformel deiner Verbindung mit allen Bindungen.
Nun schlage für jedes einzelne Element in der Verbindung im Periodensystem nach, welche Elektronegativitäten (Pauling) sie haben. Eine übersichtliche Tabelle haben wir hier für dich zusammengestellt.
Vergleiche dann für jede Bindung die Elektronegativitäten der Bindungspartner miteinander und übertrage die Bindungselektronen demjenigen Bindungspartner zu, der die höhere Elektronegativität hat. Falls beide dieselbe Elektronegativität haben, teilen die Partner sich die Bindungselektronen.
Jetzt summierst du für jedes Atom in der Verbindung die Elektronen, die es nach der Zuweisung hat.
Abschließend ziehst du von der Valenzelektronenzahl jedes Atoms die Elektronenzahl aus dem vorigen Schritt ab. Daraus erhältst du die Oxidationszahl.
Hier kann man noch die gängigen Oxidationszahlen einiger wichtiger Elemente finden:
Element | Elementsymbol | Oxidationszahlen |
---|---|---|
Lithium | Li | +I |
Natrium | Na | +I, -I |
Kalium | K | -I, +I |
Wasserstoff | H | +I, -I |
Beryllium | Be | +II |
Magnesium | Mg | +II |
Kalzium | Ca | +II |
Bor | B | +III |
Aluminium | Al | +III |
Kohlenstoff | C | -IV, -III, -II, -I, 0, +I, +II, +III, +IV |
Silizium | Si | -IV, -II. -I, +II, +IV |
Stickstoff | N | -III, -II, -I, , 0, +I, +II, +III, +IV, +V |
Phosphor | P | -III, -II, -I, 0. +I, +II, +III, +IV, +V |
Sauerstoff | O | -II, -I, +I, +II |
Schwefel | S | -II, -I, 0, +I, +II, +III, +IV, +V, +VI |
Fluor | F | -I |
Chlor | Cl | -I, +I, +III, +IV, +V, +VII |
Brom | Br | -I, +I, +III, +V, +VII |
Iod | I | -I, +I, +III, +V, +VII |
Helium | He | 0 |
Neon | Ne | 0 |
Argon | Ar | 0 |
Eisen | Fe | -II, -I, 0, +I,+II, +III. +IV, +V, +VI |
Kupfer | Cu | +I, +II, +III, +IV |
Gold | Au | -I, +I, +II, +III, +V |
Silber | Ag | +I, +II, +III, +IV |
Platin | Pt | -II, -I, 0, +II, +IV. +V, +VI |
Cobalt | Co | -I, 0, +II, +III, +IV, V |
Zink | Zn | +I, +II |
Wenn du das Gelernte gleich bei den Redoxgleichungen anwenden möchtest, dann schaue gerne bei unserem Beitrag dazu vorbei!
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