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Oxidationszahl

2007-03-14T22:04:42Z

Lena: /* Schritt 2 */

{{navi|Elektronegativität|Wertigkeit}}
=== Oxidation===
Eine Oxidation ist:
* einer vereinfachenden Definition nach eine Reaktion mit [[Sauerstoff]]
* verallgemeinert eine Reaktion, bei der '''[[Elektron]]en abgegeben''' werden, z. B. an den [[Sauerstoff]] oder an einen anderen Reaktionspartner mit einer höheren [[Elektronegativität]]

Beispiel:

Mg [[Bild:Pfeil.gif]] Mg2+ + 2e- 

 
----

 

===Reduktion===
Eine Reduktion ist:
*einer vereinfachenden Definition nach eine Reaktion unter Abspaltung von [[Sauerstoff]], z. B. die Reduktion von Eisenoxiden im [[Hochofenprozess|Hochofen]] zu Roheisen
*verallgemeinert eine Reaktion, bei der '''[[Elektron]]en aufgenommen''' werden

Beispiel: 

Cl2 + 2e- [[Bild:Pfeil.gif]] 2Cl- 

 
----

 

===Redoxreaktion===
Eine Redoxreaktion ist eine gleichzeitige Abspaltung '''und''' eine Aufnahme von [[Elektron]]en (Elektronenübertragung), also Oxidation und Reduktion innerhalb einer Reaktion.

'''Denn:''' Wo [[Elektron]]en '''abgegeben''' werden, müssen sie auch wieder '''aufgenommen''' werden!

Beispiel:

Mg         [[Bild:Pfeil.gif]] Mg2+ + 2e-      Oxidation, Elektronenabgabe 
Cl2 + 2e- [[Bild:Pfeil.gif]] 2Cl-                Reduktion, Elektronenaufnahme 
____________________________________________________________ 
'''Mg + Cl2''' [[Bild:Pfeil.gif]] '''Mg2+ + 2Cl-   Redoxreaktion, Elektronenübertragung'''

 
----

 

=== Allgemeine Definition von Oxidationszahlen===

Unter der Oxidationszahl eines [[Element]]s versteht man die Ladung, die ein Atom des Elements hätte, wenn die [[Elektron]]en aller von diesem Atom ausgehenden Bindungen dem jeweils stärker [[elektronegativ]]eren Atom zugeordnet werden.

 
----

 

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

 
----

 

=== Anwedung der Oxidationszahlen ===
Oxidationszahlen werden immer in römischen Ziffern über dem jeweilige Atom angegeben. Bei negativer Ladung werden Vorzeichen gesetzt, bei Positiver wird darauf verzichtet ( {{oxi|I  -II|H2S}} ).

 
----

 

=== Bestimmung der Oxitationszahlen anhand von Phosphorsäure (H3PO4) ===

 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/7/72/Oxidationszahlen_phosphors%C3%A4ure.png

 
==== Schritt 1 ====
Als erstes wird hier die Strukturformel aufgezeichnet.

 

==== 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 bekommt. 

==== 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.

 
----

 

=== Übungsaufgaben ===

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

==== Aufgabe 1 ====

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

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]

==== Aufgabe 2 ====
Fe3+, NaH, H3O+, KMnO4, CrO42-, Cr2O72-, KClO3, S2O32-

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]

==== Aufgabe 3 ====
[[Methanol]], [[Formaldehyd]], [[Ameisensäure]], [[Benzol]], [[Propan]], [[Glucose]], [[Propanon]], [[Chloroform]]

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|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.

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]

 
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=== PowerPoint Präsentation ===
Hier findet ihr unsere PowerPoint Präsentation zum Thema Oxidationszahlen:

 
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=== Quellen ===

# Chemie heute - Sekundarbereich II, Schroedel Verlag, Kapitel 8.2 , S. 130-131
# http://www.tomchemie.de/Mathe/4/4.2.2.1%20Oxidationszahl%20und%20Elektronegativitaet%20-%20Grundlagen.htm
# http://de.wikipedia.org/wiki/Oxidationszahl

{{cb|-|130}}

 
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=== Autoren ===

# [[Benutzer:Lena|Lena]] 15:58, 10. Mär 2007 (CET) 
# [[Benutzer:Rike|Rike]] 15:58, 10. Mär 2007 (CET)

[[Kategorie:Chemie]]

 
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Benutzer:Lena

2007-03-14T22:04:38Z

Lena:

Bearbeitete Artikel:

*[[Indikatoren]]
*[[Cellulose]]
*[[Oxidationszahl]]

Oxidationszahl

2007-03-14T22:03:17Z

Lena: /* Schritt 2 */

{{navi|Elektronegativität|Wertigkeit}}
=== Oxidation===
Eine Oxidation ist:
* einer vereinfachenden Definition nach eine Reaktion mit [[Sauerstoff]]
* verallgemeinert eine Reaktion, bei der '''[[Elektron]]en abgegeben''' werden, z. B. an den [[Sauerstoff]] oder an einen anderen Reaktionspartner mit einer höheren [[Elektronegativität]]

Beispiel:

Mg [[Bild:Pfeil.gif]] Mg2+ + 2e- 

 
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===Reduktion===
Eine Reduktion ist:
*einer vereinfachenden Definition nach eine Reaktion unter Abspaltung von [[Sauerstoff]], z. B. die Reduktion von Eisenoxiden im [[Hochofenprozess|Hochofen]] zu Roheisen
*verallgemeinert eine Reaktion, bei der '''[[Elektron]]en aufgenommen''' werden

Beispiel: 

Cl2 + 2e- [[Bild:Pfeil.gif]] 2Cl- 

 
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===Redoxreaktion===
Eine Redoxreaktion ist eine gleichzeitige Abspaltung '''und''' eine Aufnahme von [[Elektron]]en (Elektronenübertragung), also Oxidation und Reduktion innerhalb einer Reaktion.

'''Denn:''' Wo [[Elektron]]en '''abgegeben''' werden, müssen sie auch wieder '''aufgenommen''' werden!

Beispiel:

Mg         [[Bild:Pfeil.gif]] Mg2+ + 2e-      Oxidation, Elektronenabgabe 
Cl2 + 2e- [[Bild:Pfeil.gif]] 2Cl-                Reduktion, Elektronenaufnahme 
____________________________________________________________ 
'''Mg + Cl2''' [[Bild:Pfeil.gif]] '''Mg2+ + 2Cl-   Redoxreaktion, Elektronenübertragung'''

 
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=== Allgemeine Definition von Oxidationszahlen===

Unter der Oxidationszahl eines [[Element]]s versteht man die Ladung, die ein Atom des Elements hätte, wenn die [[Elektron]]en aller von diesem Atom ausgehenden Bindungen dem jeweils stärker [[elektronegativ]]eren Atom zugeordnet werden.

 
----

 

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

 
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=== Anwedung der Oxidationszahlen ===
Oxidationszahlen werden immer in römischen Ziffern über dem jeweilige Atom angegeben. Bei negativer Ladung werden Vorzeichen gesetzt, bei Positiver wird darauf verzichtet ( {{oxi|I  -II|H2S}} ).

 
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=== Bestimmung der Oxitationszahlen anhand von Phosphorsäure (H3PO4) ===

 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/7/72/Oxidationszahlen_phosphors%C3%A4ure.png

 
==== Schritt 1 ====
Als erstes wird hier die Strukturformel aufgezeichnet.

 

==== 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). Sauerstoff kann also die Elektronen stärker an sich binden. Hieraus folgt, das sauerstoff eine negative Ladung bekommt. 

==== 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.

 
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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

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]

==== Aufgabe 2 ====
Fe3+, NaH, H3O+, KMnO4, CrO42-, Cr2O72-, KClO3, S2O32-

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]

==== Aufgabe 3 ====
[[Methanol]], [[Formaldehyd]], [[Ameisensäure]], [[Benzol]], [[Propan]], [[Glucose]], [[Propanon]], [[Chloroform]]

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|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.

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]

 
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=== PowerPoint Präsentation ===
Hier findet ihr unsere PowerPoint Präsentation zum Thema Oxidationszahlen:

 
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=== Quellen ===

# Chemie heute - Sekundarbereich II, Schroedel Verlag, Kapitel 8.2 , S. 130-131
# http://www.tomchemie.de/Mathe/4/4.2.2.1%20Oxidationszahl%20und%20Elektronegativitaet%20-%20Grundlagen.htm
# http://de.wikipedia.org/wiki/Oxidationszahl

{{cb|-|130}}

 
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=== Autoren ===

# [[Benutzer:Lena|Lena]] 15:58, 10. Mär 2007 (CET) 
# [[Benutzer:Rike|Rike]] 15:58, 10. Mär 2007 (CET)

[[Kategorie:Chemie]]

 
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Oxidationszahl: Lösungen

2007-03-14T21:56:40Z

Lena: /* Aufgabe 2 */

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

== Aufgabe 1 ==

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

 
'''Lösungen:'''
 
{{oxi| 0|Cl2}} 
{{oxi|I  -II|H2S}} 
{{oxi|I  -I|H2O2}} 
{{oxi|IV -II|CO2}} 
{{oxi|IV  -II|ClO2}} 
{{oxi|I V -II|HNO3}} 
{{oxi|-IV I|CH4}} 
{{oxi|-IV  I|SiH4}} 
{{oxi|-III I| NH3}} 
{{oxi|V  -II|P4O10}} 

== Aufgabe 2 ==
Fe3+, NaH, H3O+, KMnO4, CrO42-, Cr2O72-, KClO3, S2O32-

 
'''Lösungen:'''
 
{{oxi| III|Fe3+}}

{{oxi| I  -I|NaH}}

{{oxi| I  -II|H3O+}}

{{oxi|I VII -II|KMnO4}}

{{oxi| VI  -II|CrO42-}}

{{oxi|I  V  -II|KClO3}}

{{oxi| II  -II|S2O32-}}

== Aufgabe 3 ==
[[Methanol]], [[Formaldehyd]], [[Ameisensäure]], [[Benzol]], [[Propan]], [[Glucose]], [[Propanon]], [[Chloroform]]

 
'''Lösungen:'''
 

====Methanol====
{{oxi|-II I -II I|CH3OH}}

 
====Formaldehyd====
{{oxi| I  -I|CH2O}}

 
====Ameisensäure====
{{oxi|  II  I  -II|CH2O2}}

 
====Benzol====
{{oxi| -I  I|C6H6}}

 
====Propan====
{{oxi|-III I  -II  I  -III  I|CH3-CH2-CH3}}

 

==== Glucose ====
{|
| {{oxi||C6H12O6}}
| [[Bild:Glucose oz.gif]]
|}

==== Propanon ====
{|
| {{oxi|   |C3H6O}}
| [[Bild:Propanon oz.gif]]
|}

 

==== Chloroform ====
{{oxi| II  I  -I|CHCl3}}

== Aufgabe 4 ==

 
Ermittle die Oxidationszahlen für die folgenden Lebensvorgänge bzw. Stoffwechselreaktionen. Formuliere zunächst die Reaktionsgleichungen:
* a) Atmung als Oxidation organischer Stoffe am Beispiel [[Glucose]]: '''C6H12O6 + 6O2 [[Bild:Pfeil.gif]] 6CO2 + 6 H2O'''
 
'''Lösung:'''
 
{{oxi| 0  I  -II|C6H12O6}} + {{oxi|  0|6O2}} [[Bild:Pfeil.gif]] {{oxi|  IV  -II|6CO2}} + {{oxi|  I  -II|6H2O}}

 
* b) „Schwefelatmung“ der Archae-Bakterien, die [[Glucose]] mit [[Schwefel]] und Wasser zu Schwefelwasserstoff und [[Kohlendioxid]] umsetzen. Der [[Schwefel]] wird bei dieser Reaktion reduziert: '''C6H12O6 + 12S + 6H2O [[Bild:Pfeil.gif]] 6CO2 + 12H2S'''
 
'''Lösung:'''
 
{{oxi|  0  I  -II|C6H12O6}} + {{oxi|  0|12S}} + {{oxi|  I  -II|6H2O}} [[Bild:Pfeil.gif]] {{oxi|  IV  -II|6CO2}} + {{oxi|  I  -II|12H2S}}
[[Kategorie:Chemie]]

Lena:

==Cellulose Chemisch==
• Ein Cellulosemolekül besteht aus mehreren tausend Glucose – Einheiten ( [[siehe Monosaccharide]] )

• In den Zellwänden liegt Glucose in Form von so genannten Molekülaggregaten bzw. Mikrofibrillen vor.

== Worin ist Cellulose enthalten ==
=== Cellulose & Kleidung ===

• Kleidung ist ein Grundbedürfnis des Menschen
 Die wichtigste Textilfaser ist Baumwolle, welche zu ca. 90 % aus Cellulose besteht.

• Naturfasern alleine können jedoch weder den Bedarf der Textilindustrie, noch die Ansprüche ebendieser an das Material decken.

 Deswegen werden moderne Stoffe oft aus Chemiefasern gefertigt. Zu diesen gehören auch die halbsynthetischen Cellulosefasern, zu deren Herstellung Zellstoff genutzt wird

Die wichtigsten Verfahren zur Herstellung von halbsynthetischen sind das '''Viskose-''' und das '''Acetat- Verfahren'''.

==Das Viskose- bzw. Nassspinnverfahren==

• 20 %ige Natronlauge wirkt auf den Zellstoff ein

• die Cellulose quillt auf und wird in kürzere Ketten zerlegt

• durch die Zugabe von Schwefelkohlenstoff entsteht Cellulose Xantogenat, welches in verdünnter Natronlauge zu zähflüssiger Viskose wird

• Diese zähflüssige Viskose wird durch Spinndrüsen in ein Säurebad gepresst und fällt dann als regenerierte Cellulose fadenförmig aus.

Eigenschaften von Viskosefasern:

• seidenartiger Glanz

• ansonsten ähnliche Eigenschaften wie Baumwolle

== Das Acetat- bzw. Trockenspinnverfahren ==

• Die drei Hydroxylgruppe der einzelnen Glucose – Einheiten von Cellulose werden mit Essigsäureanhydrid und unter Anwesenheit von Schwefelsäure zu Cellulosetriacetat

• Durch die Zugabe einer berechneten Menge Wasser geschieht eine hydrolytische Abspaltung eines geringen Teils der Acetat – Gruppen

 So entstehen kürzere Celluloseester (Auch Acetylcellulose genannt)

• Die Acetylcellulose wird durch Düsen in Heißluft gedrückt, wobei die Lösungsmittel verdunste

 Es entstehen Acetalfasern

• Eigenschaften der Acetalfasern:

- pflegeleicht ( leichter, weicher und weniger knitternd als
Baumwollfasern)

==Versuche==
===Versuch 1: [[Hydrolyse von Cellulose]]===

==Autoren==

#[[Benutzer:Lena|Lena]]
#[[Benutzer:Rike|Rike]]
19.5

[[Kategorie:Chemie]][[Kategorie:Chemikalien]]