=== Grundlagen ===Sofern nicht mehr geläufig, solltest Du zunächst die folgenden Fachbegriffe wiederholen: * [[Wertigkeit]]* [[Elektronegativität]]
* [[Oxidation]]
* [[Reduktion]]
* [[Redoxreaktion]]
===Redoxreaktion=Allgemeine Definition von Oxidationszahlen ==Eine Redoxreaktion ist eine gleichzeitige Abspaltung '''und''' eine Aufnahme von [[Elektron]]en (Elektronenübertragung), also Oxidation und Reduktion innerhalb einer Reaktion.
'''DennUnter der Oxidationszahl (auch:''' Wo Oxidationsstufe) eines [[Element]]s versteht man die Ladung, die ein Atom des Elements hätte, wenn die [[Elektron]]en '''abgegeben''' aller von diesem Atom ausgehenden Bindungen dem jeweils stärker [[elektronegativ]]eren Atom zugeordnet werden, müssen sie auch wieder '''aufgenommen''' werden!. Die Oxidationszahl entspricht also vom Zahlenwert der [[Wertigkeit]] aber wird im Unterschied zu dieser mit Vorzeichen (+/-) angegeben.
Beispiel:== Schreibweise ==
Mg [[Bild:PfeilOxidationszahlen werden in römischen Ziffern über dem jeweilige Atom angegeben.gif]] Mg<sup>2+</sup> + 2e- OxidationBei negativer Ladung werden Vorzeichen gesetzt, Elektronenabgabe<br>Cl<sub>2</sub> + 2e- [[Bild:Pfeilbei positiver OZ kann darauf verzichtet werden.gif]] 2Cl<sup>-</sup> Reduktion, Elektronenaufnahme<br>____________________________________________________________<br>'''Mg + Cl<sub>2</sub>''' [[BildBeispiel Wasser:Pfeil.gif]] '''Mg<sup>2+</sup> + 2Cl<sup>-</sup> Redoxreaktion, Elektronenübertragung'''
{{oxi| I -II|H<brsub>---- 2<br/sub>O}}=== Allgemeine Definition von Anwendung der Oxidationszahlen===Oxidationszahlen helfen,Unter der Oxidationszahl * die Ladungsverschiebung innerhalb eines Moleküls zu bestimmen* die Indices für die [[ElementSummenformel]]s versteht man die Ladungn innerhalb einer chem. Verbindung abzuleiten.* zu erkennen, die ein Atom des Elements hätte, wenn die welches Element oxidiert bzw. reduziert wurde: eine Elektronen-Abgabe geht mit einer Erhöhung der Oxidationszahl einher (= [[ElektronOxidation]]en aller von diesem Atom ausgehenden Bindungen dem jeweils stärker ), bei einer Elektronen-Aufnahme wird die Oxidationszahl verringert (= [[elektronegativReduktion]]eren Atom zugeordnet werden).
<br>----<br>=== Regeln zur Ermittlung von Oxidationszahlen ===
Ordnet man ''formal'' die Bindungselektronen dem [[elektronegativ]]eren Atom zu, ergeben sich folgende Regeln zur Ermittlung der Oxidationszahlen. Die Regeln sind '''hierarchisch''', d. h. in der vorgegebenen '''Reihenfolge''' anzuwenden:
# [[Elemente]] Atome im elementaren Zustand und ungeladene Moleküle haben die Ox. Oxidationszahl Null, z.B B.: C, Si, N<sub>2</sub>, Fe. # [[Fluor]] hat als [[elektronegativ]]stes [[Element]] in seinen Verb. Verbindungen die Oxidationszahl –I.# [[Metalle]] in ihren Verbindungen besitzen positive Oxidationsstufen.
# [[Wasserstoff]] hat in seinen Verbindungen die Oxidationszahl +I.<br>''Ausnahme: in Metall-[[Hydride]]n -I, weil erst die 3. Regel zu beachten ist. Beispiel: LiH.''
# [[Sauerstoff]] hat in Verbindungen die Oxidationszahl –II.<br>''Ausnahmen: in Verbindungen mit [[Fluor]] pos. Ox. Oxidationszahl wg. 2. Regel; in Peroxiden wie [[Wasserstoffperoxid|H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> ]] Ox. +I für H u. –I für O, weil die 4. Regel von höherem Rang ist.''# Die Ladung von [[Ionen]] entspricht ihrer Ox.Oxidationszahl, in mehratomigen [[Ionen]] als Summe der Oxidationszahlen aller Atome.
<br>== Bestimmung der Oxidationszahlen am Beispiel von Phosphorsäure ==
=== Anwendung der Oxidationszahlen ===# Als erstes wird die [[Strukturformel]] aufgezeichnet.Oxidationszahlen # Nun werden immer in römischen Ziffern über dem jeweilige die [[Elektronegativität]]en (EN) innerhalb der Verbindung bestimmt und durch Einzeichnen roter Klammern am [[elektronegativ]]eren Atom angegebenkenntlich gemacht:<br>Da [[Sauerstoff]] (O) eine höhere [[EN]] als [[Phosphor]] (P) und [[Wasserstoff]] (H) besitzt und somit die Elektronen stärker an sich heranziehen kann, folgt, dass Sauerstoff ''formal'' eine negative Ladung trägt. Bei negativer Ladung werden Vorzeichen gesetzt# Regeln 1-5 der Reihe nach abarbeiten:<br>Regeln 1-3 treffen für H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> nicht zu, da hier die entsprechenden Elemente nicht vorkommen.<br>Gemäß Regel 4 gilt, dass Wasserstoff die Oxidationszahl I hat. Nach der 5. Regel trägt Sauerstoff die Oxidationszahl -II.<br>Ausnahmen liegen nicht vor, da [[Phosphorsäure]] weder ein Metall-Hydrid noch ein Peroxid ist.<br>Da die Summe aller Oxidationszahlen gleich Null sein muss, kann man errechnen, bei positiver OZ wird darauf verzichtetdas Phosphor eine Oxidationszahl von V (fünf) hat. Probe:4{{*}}(-2) + 3{{*}}1 + 5 = 0
{{oxi| I -II|H<sub>2</sub>SOxidationszahlen des Kohlenstoffs}}
=== Bestimmung der Oxitationszahlen am Beispiel von Phosphorsäure ===H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub><br>http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/7/72/Oxidationszahlen_phosphors%C3%A4ure.png<br>==== Schritt 1 ====Als erstes wird hier die Strukturformel aufgezeichnet.<br>==== Schritt 2 ====Nun werden die [[Elektronegativität]]en (EN) der Verbindungen bestimmt (kenntlich durch Einzeichnen roter Klammern am elektronegativeren Atom). [[Sauerstoff]] (O) hat jeweils eine höhere EN als [[Phosphor]] (P) und [[Wasserstoff]] (H), und kann somit die Elektronen stärker an sich binden. Hieraus folgt, das Sauerstoff eine negative Ladung hat.<br>==== Schritt 3 ====Anhand der Regel 4 erfährt man, dass Wasserstoff die Oxidationszahl I hat, da [[Phosphorsäure]] kein Metall-Hydrid ist. Außerdem kann man an der 5. Regel erkennen, dass Sauerstoff die Oxidationszahl -II hat (siehe Schritt 2 [[Bild:Pfeil.gif]] Sauerstoff ''muss'' durch die EN eine negative Ladung haben), weil auch hier die Ausnahme bei Peroxiden nicht vorliegt. Da die Summe aller Oxidationszahlen gleich Null sein muss, kann man errechnen, das Phosphor eine Oxidationszahl von V hat.<br>----<br>=== Übungsaufgaben ===
Ermittle die Oxidationszahlen der folgenden Atome in folgenden Verbindungen und [[Ionen]]!
[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]
<br>==== Aufgabe 4 ====Ermittle die Oxidationszahlen für die folgenden Lebensvorgänge bzw. Stoffwechselreaktionen. Formuliere zunächst die Reaktionsgleichungen[[Reaktionsgleichung]]en:
* a) Atmung als Oxidation organischer Stoffe am Beispiel [[Glucose]].
* b) „Schwefelatmung“ der Archae-Bakterien, die [[Glucose]] mit [[Schwefel]] und Wasser zu Schwefelwasserstoff und [[Kohlendioxid]] umsetzen. Der [[Schwefel]] wird bei dieser Reaktion reduziert.
[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]
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<br>:[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]== Experiment ==Zur Veranschaulichung ein sehr empfehlenswertes Experiment, bei der die verschiedenen Oxidationsstufen von Mangan optisch unterschieden werden können:{{Ex-ch|136|2|Veranschaulichung der verschiedenen [[Oxidationsstufe]]n von Mangan durch oxidierende Wirkung der Permanganat-Ionen in Abhängigkeit vom pH-Wert [[Diskussion:Mangan|(Hinweis)]]}}
=== PowerPoint Präsentation ===
Hier findet ihr [[Bild:Pfeil.gif]]'''[[Media:Redoxrektionen und Oxidationszahlen2.ppt|unsere PowerPoint Präsentation zum Thema Oxidationszahlen]]'''.
=== Quellen ==={{cb|-168|130|230}}# Chemie heute - Sekundarbereich II, Schroedel Verlag, Kapitel 8.2 , S. 130-131{{www}}# * [http://www.tomchemie.de/Mathe/4/4.2.2.1%20Oxidationszahl%20und%20Elektronegativitaet%20-%20Grundlagen.htm www.tomchemie.de]# http://de.wikipedia.org/wiki/Oxidationszahl
