Oxidationszahlen bestimmen
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 .
Oxidationszahl einfach erklärt
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.
Oxidationszahlen Nutzen und Angabe
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:
- Oxidation: bei Abgabe von Elektronen steigt die Oxidationszahl
- Reduktion: durch Aufnahme von Elektronen sinkt die Oxidationszahl
In chemischen Reaktionsgleichungen schreibst du die Oxidationszahl über das Elementsymbol. Dafür verwendest du römische Ziffern (I, II, III, IV …).
Oxidationszahlen bestimmen Regeln
Damit du einfach die Oxidationszahlen bestimmen kannst, helfen dir folgende fünf Regeln:
- Die Oxidationszahl von Atomen im elementaren Zustand ist gleich null (0).
- Bei einatomigen Ionen ist die Oxidationszahl gleich der Ionenladung; das Chloridanion (Cl–) hat die Oxidationszahl -I.
- Für mehratomige Ionen gilt, dass die Gesamtladung des Ions der Summe der Oxidationszahlen entspricht.
- Die Summe der Oxidationszahlen eines Moleküls ist gleich null (0).
- In kovalenten Verbindungen bestimmst du die Oxidationszahl, indem du die Elektronegativitäten vergleichst; die Bindungselektronen werden dem elektronegativeren Atom zugeordnet.
Das Plus besagt hier, dass das Natriumkation eine positive Ladung hat und das Minus, dass das Chloridanion eine negative Ladung trägt.
Oxidationszahlen bestimmen Hilfsregeln
Neben den allgemeinen Regeln gibt es weitere Hilfsregeln, die häufig gelten. Sie vereinfachen es dir, die Oxidationszahlen zu bestimmen.
Fluor und andere Halogene
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
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
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
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
Oxidationszahlen bestimmen Übungen mit Lösungen
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)
Grafisch Oxidationszahlen bestimmen
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.
Oxidationszahlen Tabelle
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 |
Redoxgleichungen
Wenn du das Gelernte gleich bei den Redoxgleichungen anwenden möchtest, dann schaue gerne bei unserem Beitrag dazu vorbei!
