Was sind Oxidation und Reduktion?
Bei einer Redoxreaktion ändert sich die Oxidationszahl eines Elements. Die beiden Vorgänge laufen immer gemeinsam ab.
| Begriff | Elektronen | Oxidationszahl |
|---|---|---|
| Oxidation | abgegeben | steigt |
| Reduktion | aufgenommen | sinkt |
| Reduktionsmittel | gibt sie ab und wird selbst oxidiert | steigt |
| Oxidationsmittel | nimmt sie auf und wird selbst reduziert | sinkt |
In der Reaktion Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 steigt die Oxidationszahl von Zink von 0 auf +2, Zink wird also oxidiert. Die Oxidationszahl von Wasserstoff sinkt von +1 auf 0, Wasserstoff wird also reduziert. Deshalb ist Zink das Reduktionsmittel und HCl das Oxidationsmittel.
Schritte der Elektronenbilanz
Als Beispiel gleichst du die Reaktion von Kupfer mit konzentrierter Salpetersäure aus: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O.
- Finde die Elemente, deren Oxidationszahl sich ändert: Cu geht von 0 auf +2, N von +5 auf +4.
- Zähle die übertragenen Elektronen: Kupfer gibt 2 Elektronen ab, Stickstoff nimmt 1 Elektron auf.
- Das kleinste gemeinsame Vielfache der beiden Zahlen ist 2. Schreib also 1 vor Kupfer und 2 vor NO2.
- Gleiche die übrigen Atome aus. Das Salz enthält zwei Nitratgruppen, also brauchst du insgesamt 4 HNO3: Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.
- Prüfe mit Sauerstoff: links 12, rechts 6 + 4 + 2 = 12.
Drei Arten von Redoxreaktionen
| Art | Beispiel | Merkmal |
|---|---|---|
| Intermolekular | Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 | Das oxidierte und das reduzierte Element liegen in verschiedenen Stoffen vor |
| Intramolekular | 2KClO3 → 2KCl + 3O2 | Beide Elemente liegen im selben Stoff vor |
| Disproportionierung | 2H2O2 → 2H2O + O2 | Dasselbe Element wird gleichzeitig oxidiert und reduziert |
Gleiche Redoxreaktionen in der App Nalukh chem aus
Übe an 20 Reaktionen, von leicht bis fortgeschritten. Dieser Simulator gehört zum Vollzugriff. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung nutzbar.
Wie benutzt du den Simulator?
- Wähle oben links eine Stufe: Leicht, Mittel oder Fortgeschritten. Sie haben 7, 8 und 5 Reaktionen.
- Tippe in der Liste auf eine Reaktion. Das rechte Feld zeigt die oxidierten und reduzierten Elemente, die Gesamtzahl der Elektronen und die Art der Reaktion.
- Ändere den Koeffizienten mit den Pfeilen nach oben und unten an jeder Formel.
- Lies in der Tabelle unten für jedes Element die Zahl der Atome auf den Seiten Links und Rechts ab. Übereinstimmende Zahlen sind grün, abweichende rot.
- Wenn alle Elemente ausgeglichen sind, erscheint Ausgeglichen! ⚖️. Die Koeffizienten müssen die kleinsten ganzen Zahlen sein: Wenn du alle verdoppelst, zählt der Simulator die Reaktion nicht als ausgeglichen.
- ↺ Nochmal setzt die Koeffizienten auf 1 zurück, und 💡 Antwort trägt die richtige Lösung ein.
Aufgaben für den Simulator
- Gleiche auf der Stufe Leicht die Reaktion Verbrennung von Magnesium aus. Erkläre mit den Koeffizienten, warum als Gesamtzahl 4 Elektronen angegeben sind.
- Schreib auf der Stufe Mittel bei der Aufgabe Hochofenreaktion die Änderungen der Oxidationszahlen von Kohlenstoff und Eisen auf und prüfe, ob die abgegebenen und die aufgenommenen Elektronen jeweils 6 ergeben.
- Gleiche auf der Stufe Fortgeschritten die Aufgabe Permanganat und Säure aus. Der Koeffizient von HCl ist 16, aber nur 10 Chloratome werden oxidiert. Finde heraus, in welchen Stoff die anderen 6 Chloratome gelangen.
- Prüfe bei der Aufgabe Peroxid zersetzt sich, ob die Oxidationszahl von Sauerstoff von −1 auf 0 und −2 wechselt.
Häufige Fehler
- Einen Index ändern. Ändere nur den Koeffizienten vor einer Formel. Wenn du H2O zu H2O2 machst, wird daraus ein anderer Stoff.
- Die zwei Rollen der Säure vergessen. Bei der Reaktion mit Kupfer wirken 2 der 4 HNO3 als Oxidationsmittel, und 2 gehen in das Salz. Die Elektronenbilanz liefert dir nur die 2.
- Die Atome nicht prüfen. Auch wenn die Elektronen ausgeglichen sind, können die Atomzahlen abweichen. Zähle am Ende jedes Element.
