Redoxreaktionen

(c) Fachschaft Chemie am Rhön-Gymnasium 03/2010
Refurbished 10/2014


Hallo du!

Der nun folgende kleine Kurs richtet sich in erster Linie an Schüler der Oberstufe, die Probleme mit dem Erstellen von Redox-Gleichungen haben, aber auch an Schüler, die ihr Wissen auffrischen wollen.
Er beginnt quasi bei Null, und manchem von euch werden die Inhalte zu banal erscheinen. Dann seid ihr die Glücklichen, die dieses Kapitel kapiert haben - Glückwunsch!


So schlecht kann der Kurs nicht sein, wir wurden dafür im Juli 2009 von der Seite "Learning Chemisty Top Site Awards" mit dem "Link des Monats" dafür ausgezeichnet:

Sieh hier

Der Kurs beinhaltet nur das Notwendigste und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Meckerer können es ja besser machen, keine Frage. Gut gemeinte Verbesserungsvorschläge sind aber erwünscht:


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Für Übungen benötigst du Stift und Papier. Wenn du glaubst, alles im Kopf machen zu können, dann wirst du dich sehr bald selbst betrügen, und der Kurs war für die Katz. Das Prinzip "Learning by doing" gilt auch noch im Zeitalter der Computertechnologie.


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Was sind eigentlich Redoxreaktionen ?

Der Begriff "Redox" beinhaltet die Abkürzung zweier Bezeichnungen. "Red.." steht für Reduktion, "..ox" für den Begriff Oxidation. Im folgenden Beispiel ist eine einfache Redox-Reaktion dargestellt:

Die Reaktion von Zink in Kupferlösung:
Red : Cu2+ + 2 e- Cu
Ox : Zn Zn2+ + 2 e-

Redox : Cu2+ + Zn Cu + Zn2+

Betrachte bitte obige Gleichung.
Das Zink-Atom (in Wirklichkeit viele Atome) hat zwei Elektronen abgegeben, das Kupfer-Ion hat zwei Elektronen aufgenommen. Nach dieser Reaktion liegen jetzt ein Zink-Ion und ein Kupfer-Atom vor. (In Wirklichkeit reagieren hier natürlich viele gleichartige Teilchen, allerdings im Zahlenverhältnis obiger Gleichung, miteinander).

Wenn man einen Zinknagel z.B. in "Kupfersulfatlösung" (eine Salzlösung) taucht, dann lagert sich auf dem Nagel wirklich festes Kupfer ab.
In obiger Gleichung wurden die Sulfat-Ionen übrigens vernachlässigt, da sie nicht an der Reaktion teilnehmen.

Mit einem Zinknagel kann man in einer wässrigen Lösung des Salzes "Bleinitrat" übrigens eine ähnliche Beobachtung machen.
Auch hier erfolgt eine Ablagerung, allerdings von Blei.

Bevor wir zur ersten Übung kommen, noch etwas ganz Wichtiges:

"Links und rechts eines Reaktionspfeiles steht immer die gleiche Summe der einzelnen Teilchen !"

Klar! Wir können ja weder Teilchen vernichten, noch können wir welche hervorzaubern.
Die Elektronen der Oxidationsreaktion (Ox:) links des Reaktionspfeiles werden ja vom Kupfer-Ion aufgenommen und sind rechts vom Reaktionspfeil dann im Kupfer-Atom enthalten. Dieses ist deshalb auch nach außen hin neutral.

Übung 1:
Vervollständige die folgende Redoxgleichung mit den Teilgleichungen!


Die Reaktion von Zink in Bleilösung:
Red : +
Ox : Zn Zn2+ + 2 e-

Redox : + Zn + Zn2+
Zur Lösung




Weshalb werden die Elektronen überhaupt abgegeben ?

Das ist eigentlich auf den ersten Blick nicht einzusehen, schließlich wird dann der Raktionspartner, ein Atom, zum Ion (Kation) oxidiert, weil von ihm die Elektronen stammen.
Da hat sich insgesamt doch nichts geändert ?
Du musst dir aber vorstellen, dass die Kationen ein unterschiedliches Bedürfnis haben, Elektronen aufzunehmen. Manche, wie z.B. Kupfer-Ionen (Cu2+) nehmen Elektronen sehr gerne auf. Entsprechend geben Kupfer-Atome (Cu) Elektronen auch nur schlecht ab.

Andere, wie z.B. Zink-Ionen (Zn2+), besitzen kein so großes Bedürfnis nach weiteren Elektronen. Zink-Atome (Zn) geben dann also auch leicht zwei Elektronen ab.

Wenn jetzt Kupfer-Ionen mit Zink-Atomen in Kontakt kommen, dann reagieren beide entsprechend diesen Bedürfnissen mit einer Redox-Reaktion.
Blei-Ionen (Pb2+) liegen in ihrer "Elektronenliebe" übrigens zwischen den Kupfer- und den Zink-Ionen. Entsprechend werden Blei-Ionen von Zink-Atomen reduziert, von Kupfer-Atomen aber nicht.

Wenn man nun Atome und ihre Ionen gegeneinander durchtestet, dann kann man eine richtige Reihe erstellen ( die nennt man "Spannungsreihe"), aus der ersichtlich ist, wer mit wem reagiert.

Übung 2:
Welche Aussage kannst du über eine Reaktion eines Kupfernagels in einer Lösung von Bleinitrat machen?
Zur Lösung

Wie ist das aber, wenn nicht nur Metalle beteiligt sind?

Im Prinzip genauso wie vorher besprochen. Allerdings ist es nicht so leicht ersichtlich, wieviele Elektronen abgegeben, bzw. aufgenommen werden, da häufig Molekül-Ionen beteiligt sind.
Die Anzahl der Elektronen ist für die Erstellung der Gleichung aber außerordentlich wichtig, und mit Hilfe der "Oxidationszahlen" ist sie auch leicht zu ermitteln.
Wie man diese ermittelt, folgt auf der nächsten Seite!