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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.
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Oxidationszahlen NaCl

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

HF

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

HCl                  HI                 HBr

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

SO_3^{2-}                                H_2O_2                                        NaO_2

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

      KCl                                  AlCl_3                            MgCl_2

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

HI                                        H_3O^+                                NaH

Oxidationszahlen bestimmen Übungen mit Lösungen

Hier noch ein paar weitere Beispiele, um die Grundregeln noch ein bisschen mehr zu vertiefen:

1. Oxidationszahl Kaliumpermanganat:     KMnO_4 \longrightarrow (K= +I; Mn= +VII; O= -II)

2. Oxidationszahl Braunstein:                         MnO_2 \longrightarrow(Mn= +IV; O= -II)

3. Oxidationszahl Hydroxid:                             OH^- \longrightarrow (O= -II; H= +I)

4. Oxidationszahl Phosphorsäure:               H_3PO_4 \longrightarrow (H= +I; P= +V; O= -II)

5. Oxidationszahl Bariumoxid:                       BaO_2 \longrightarrow  (Ba= +II; O= -I)

6. Oxidationszahl Thiosulfat:                          S_2O_3^{2-} \longrightarrow (S= +V; O= -II)

7. Oxidationszahl Wasser:                                H_2O \longrightarrow (H= +I; O= -II)

8. Oxidationszahl Wasserstoffperoxid:    H_2O_2 \longrightarrow  (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.

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Ethanol Strukturformel und 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.

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Ethanol Pauling-Elektronegativitäten

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.

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Ethanol Elektronegativitäten vergleichen

Jetzt summierst du für jedes Atom in der Verbindung die Elektronen, die es nach der Zuweisung hat.

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Ethanol Elektronenanzahl

Abschließend ziehst du von der Valenzelektronenzahl jedes Atoms die Elektronenzahl aus dem vorigen Schritt ab. Daraus erhältst du die Oxidationszahl.

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Oxidationszahl Ethanol

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!

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