Redoxreaktionen: Oxidation und Reduktion
Du verstehst Oxidation als Elektronenabgabe und Reduktion als Elektronenaufnahme, stellst Teilgleichungen auf und erkennst Oxidations- und Reduktionsmittel.
Die Grundlagen
Ursprünglich bedeutete Oxidation die Reaktion mit Sauerstoff und Reduktion den Entzug von Sauerstoff. Heute fasst man beide Begriffe allgemeiner über die Elektronen.
Die moderne Definition
- Oxidation: Abgabe von Elektronen. Mg → Mg²⁺ + 2 e⁻
- Reduktion: Aufnahme von Elektronen. Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu
Weil abgegebene Elektronen nicht einfach verschwinden, laufen Oxidation und Reduktion immer gemeinsam ab. Die Gesamtreaktion heißt Redoxreaktion. Eselsbrücke: „OIL RIG“ (Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain) oder „Oxidation: Elektronen weg“.
Oxidations- und Reduktionsmittel
- Das Reduktionsmittel gibt Elektronen ab und wird dabei selbst oxidiert (im Beispiel Magnesium).
- Das Oxidationsmittel nimmt Elektronen auf und wird dabei selbst reduziert (im Beispiel Kupfer-Ionen).
Teilgleichungen aufstellen
Beispiel: Ein Eisennagel in Kupfersulfatlösung bekommt einen roten Kupferüberzug.
- Oxidation: Fe → Fe²⁺ + 2 e⁻
- Reduktion: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu
- Redoxreaktion: Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu
Die Zahl der abgegebenen und aufgenommenen Elektronen muss gleich sein. Ist sie es nicht, multipliziert man die Teilgleichungen mit passenden Faktoren.
Redoxreihe der Metalle
Metalle unterscheiden sich darin, wie leicht sie Elektronen abgeben. Unedle Metalle wie Magnesium, Zink und Eisen geben sie leicht ab. Edle Metalle wie Kupfer, Silber und Gold halten sie fest. Ein unedleres Metall reduziert die Ionen eines edleren Metalls, umgekehrt nicht. Ein Kupferblech in einer Eisensalzlösung bleibt deshalb unverändert.
Oxidationszahlen
Bei komplizierteren Reaktionen helfen Oxidationszahlen. Sie geben die gedachte Ladung eines Atoms an. Steigt die Oxidationszahl, wird das Atom oxidiert, sinkt sie, wird es reduziert.
Beispiele aus dem Alltag
Rosten, Verbrennung, Zellatmung, Batterien und die Gewinnung von Eisen im Hochofen sind Redoxreaktionen.
Kurz gemerkt
Oxidation ist Elektronenabgabe, Reduktion ist Elektronenaufnahme. Beide laufen immer gekoppelt ab. Das Reduktionsmittel wird oxidiert, das Oxidationsmittel reduziert. Unedle Metalle reduzieren die Ionen edler Metalle.
Durchgerechnete Beispiele
Beispiel 1
- Oxidation: Zn → Zn²⁺ + 2 e⁻
- Reduktion: Ag⁺ + e⁻ → Ag, für zwei Elektronen mal 2: 2 Ag⁺ + 2 e⁻ → 2 Ag
- Zusammen: Zn + 2 Ag⁺ → Zn²⁺ + 2 Ag
Ergebnis Zn + 2 Ag⁺ → Zn²⁺ + 2 Ag, Zink ist das Reduktionsmittel, Silber-Ionen das Oxidationsmittel.
Beispiel 2
- Silber ist edler als Kupfer.
- Ein edleres Metall reduziert die Ionen eines unedleren nicht.
Ergebnis Nein, es findet keine Reaktion statt.
Übungen
Ist Na → Na⁺ + e⁻ eine Oxidation oder Reduktion?
Lösung anzeigen
Eine Oxidation (Elektronenabgabe).
Welcher Stoff ist bei Mg + Cu²⁺ → Mg²⁺ + Cu das Oxidationsmittel?
Lösung anzeigen
Die Kupfer-Ionen Cu²⁺.
Gleiche aus: Al + Cu²⁺ → Al³⁺ + Cu
Lösung anzeigen
2 Al + 3 Cu²⁺ → 2 Al³⁺ + 3 Cu (6 Elektronen werden übertragen)
Darauf solltest du achten
Das Reduktionsmittel wird für den Stoff gehalten, der reduziert wird.
Das Reduktionsmittel reduziert den Partner und wird selbst oxidiert.
Teilgleichungen mit unterschiedlicher Elektronenzahl werden einfach addiert.
Vorher so multiplizieren, dass gleich viele Elektronen abgegeben und aufgenommen werden.
Hinweis zur Klassenstufe
Dieses Thema steht in vielen Bundesländern in Klasse 9 auf dem Lehrplan. Je nach Land und Schulform kann es früher oder später kommen.