Oxidationszahl

Oxidationszahl
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Elektronegativität		Wertigkeit

Grundlagen

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Allgemeine Definition von Oxidationszahlen

Unter der Oxidationszahl eines Elements versteht man die Ladung, die ein Atom des Elements hätte, wenn die Elektronen aller von diesem Atom ausgehenden Bindungen dem jeweils stärker elektronegativeren Atom zugeordnet werden.

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Regeln zur Ermittlung von Oxidationszahlen

Ordnet man formal die Bindungselektronen dem elektronegativeren Atom zu, ergeben sich folgende Regeln zur Ermittlung der Oxidationszahlen. Die Regeln sind hierarchisch, d. h. in der vorgegebenen Reihenfolge anzuwenden:

1. Elemente haben die Oxidationszahl Null, z.B.: C, Si, N₂, Fe.
2. Fluor hat als elektronegativstes Element in seinen Verbindungen die Oxidationszahl –I.
3. Metalle besitzen positive Oxidationsstufen.
4. Wasserstoff hat in seinen Verbindungen die Oxidationszahl +I.
   Ausnahme: in Metall-Hydriden -I, weil erst die 3. Regel zu beachten ist. Beispiel: LiH.
5. Sauerstoff hat in Verbindungen die Oxidationszahl –II.
   Ausnahmen: in Verbindungen mit Fluor pos. Oxidationszahl wg. 2. Regel; in Peroxiden wie H₂O₂ Ox. +I für H u. –I für O, weil die 4. Regel von höherem Rang ist.
6. Die Ladung von Ionen entspricht ihrer Oxidationszahl, in mehratomigen Ionen als Summe der Oxidationszahlen aller Atome.

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Anwendung der Oxidationszahlen

Oxidationszahlen werden immer in römischen Ziffern über dem jeweilige Atom angegeben. Bei negativer Ladung werden Vorzeichen gesetzt, bei positiver OZ wird darauf verzichtet:

 I -II
H₂S

Bestimmung der Oxitationszahlen am Beispiel von Phosphorsäure

H₃PO₄

Schritt 1

Als erstes wird hier die Strukturformel aufgezeichnet.

Schritt 2

Nun werden die Elektronegativitäten (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.

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 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.

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Übungsaufgaben

Ermittle die Oxidationszahlen der folgenden Atome in folgenden Verbindungen und Ionen!

Aufgabe 1

Cl₂, H₂S, H₂O₂, CO₂, ClO₂, HNO₃, CH₄, SiH₄, NH₃, P₄O₁₀

Hier findet ihr die Lösungen

Aufgabe 2

Fe³⁺, NaH, H₃O⁺, KMnO₄, CrO₄^2-, Cr₂O₇^2-, KClO₃, S₂O₃^2-

Hier findet ihr die Lösungen

Aufgabe 3

Methanol, Formaldehyd, Ameisensäure, Benzol, Propan, Glucose, Propanon, Chloroform

Hier findet ihr die Lösungen

Aufgabe 4

Ermittle die Oxidationszahlen für die folgenden Lebensvorgänge bzw. Stoffwechselreaktionen. Formuliere zunächst die Reaktionsgleichungen:

• 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.

Hier findet ihr die Lösungen

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PowerPoint Präsentation

Hier findet ihr unsere PowerPoint Präsentation zum Thema Oxidationszahlen.

Quellen

Im Chemiebuch ...
findest Du weitere Informationen zum Thema Oxidationszahl:
Chemie FOS-T     auf Seite -	Chemie heute     auf Seite 130	Elemente Chemie     auf Seite {{{3}}}

1. Chemie heute - Sekundarbereich II, Schroedel Verlag, Kapitel 8.2 , S. 130-131
2. www.tomchemie.de
3. http://de.wikipedia.org/wiki/Oxidationszahl

Autoren

1. Lena 15:58, 10. Mär 2007 (CET)
   
2. Rike 15:58, 10. Mär 2007 (CET)

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