Redoxreaktion
Eine Redoxreaktion ist eine chemische Reaktion bestehend aus den Teilreaktionen Oxidation und Reduktion.Redoxreaktionen sind chemische Reaktionen, bei denen gleichzeitig eine Reduktion (Elektronenaufnahme), und eine Oxidation (Elektronenabgabe) stattfindet; insgesamt werden ein oder mehrere Elektronen übertragen. Da in einem chemischen System keine freien Elektronen vorliegen können, ist die Reduktion eines Stoffes zwangsläufig von der Oxidation eines anderen Stoffes begleitet. Gleichzeitig ändern sich die Oxidationszahlen der Reaktionspartner: Das Reduktionsmittel gibt Elektronen ab und wechselt selbst in eine höhere Oxidationsstufe (es wird somit oxidiert); das Oxidationsmittel nimmt Elektronen auf und wechselt in eine niedrigere Oxidationssstufe (es wird somit reduziert).
Redox-Reaktionen sind Gleichgewichtsreaktionen. Die Lage des Gleichgewichts kann durch Veränderung der Temperatur, der Konzentration der teilnehmenden Stoffe und durch Änderung des pH-Wertes bestimmt sein.
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2 Allgemeines |
Ein einfaches Beispiel für eine Redox-Reaktion ist die Verbrennung von Methan (etwa im Erdgas enthalten) mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser:
Methan (das Reduktionsmittel) wird zu Kohlenstoffdioxid oxidiert. Der Kohlenstoff ändert dabei seine Oxidationszahl von -IV nach +IV.
Sauerstoff (das Oxidationsmittel) wird reduziert (Oxidationszahl von 0 nach -II).
Die Reaktion von metallischem Natrium mit Wasser unter Bildung von Natronlauge und Wasserstoff:
Bei der Reaktion überträgt das Na sein Valenzelektron auf den Wasserstoff und geht von der Oxidationsstufe 0 in die Oxidationsstufe +1 über, ein im Wasser gebundenes Wasserstoffatom von der Oxidationsstufe +1 in die Oxidationsstufe 0:
Mit Hilfe des Redoxpotenzials der einzelnen Elemente lässt sich errechnen, welcher Stoff reduziert und welcher oxidiert wird:
Man kann eine Spannungsreihe bilden, die zeigt, in welche Richtung der Elektronenübergang erfolgt.
Siehe auch: Redox-Potential, freie Enthalpie''
Beispiele
Verbrennung vom Methan
Natrium und Wasser
Das elementare Natriummetall liegt in der Oxidationsstufe 0 vor.
Der Wasserstoff liegt im Wasser zunächst in der Oxidationsstufe +1 vor.Allgemeines
Bei der Erstellung komplexerer Redoxgleichungen ist es unerlässlich, sich der Hilfe von Oxidationszahlen zu bedienen.
Wenn man folgende einfache Regeln beachtet, so kann man alle Redoxgleichungen aufstellen.
Folgendes Beispiel der Reaktion von Permanganat-Ionen mit Sulfit-Ionen zu Mn(II)-Kation und Sulfat-Ionen ist auf die genannte Weise gelöst:
Oxidation bedeutet Erhöhung der Oxidationszahl
Reduktion bedeutet Erniedrigung der Oxidationszahl
Differenz der Oxidationszahlen = Anzahl der aufgenommenen/abgegebenen Elektronen
- in alkalischer Lösung mit OH-
- in saurer Lösung durch H3O+