Oxidationszahl: Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 14. März 2007, 23:04 Uhr
Oxidationszahl | ||
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Inhaltsverzeichnis
Oxidation
Eine Oxidation ist:
- einer vereinfachenden Definition nach eine Reaktion mit Sauerstoff
- verallgemeinert eine Reaktion, bei der Elektronen abgegeben werden, z. B. an den Sauerstoff oder an einen anderen Reaktionspartner mit einer höheren Elektronegativität
Beispiel:
Reduktion
Eine Reduktion ist:
- einer vereinfachenden Definition nach eine Reaktion unter Abspaltung von Sauerstoff, z. B. die Reduktion von Eisenoxiden im Hochofen zu Roheisen
- verallgemeinert eine Reaktion, bei der Elektronen aufgenommen werden
Beispiel:
Redoxreaktion
Eine Redoxreaktion ist eine gleichzeitige Abspaltung und eine Aufnahme von Elektronen (Elektronenübertragung), also Oxidation und Reduktion innerhalb einer Reaktion.
Denn: Wo Elektronen abgegeben werden, müssen sie auch wieder aufgenommen werden!
Beispiel:
Mg Mg2+ + 2e- Oxidation, Elektronenabgabe
Cl2 + 2e- 2Cl- Reduktion, Elektronenaufnahme
____________________________________________________________
Mg + Cl2 Mg2+ + 2Cl- Redoxreaktion, Elektronenübertragung
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.
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:
- Elemente haben die Ox. Null, z.B.: C, Si, N2, Fe.
- Fluor hat als elektronegativstes Element in seinen Verb. die Oxidationszahl –I.
- Metalle besitzen positive Oxidationsstufen.
- Wasserstoff hat in seinen Verbindungen die Oxidationszahl +I.
Ausnahme: in Metall-Hydriden -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 ( I -II
H2S
).
Bestimmung der Oxitationszahlen anhand 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 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 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
Aufgabe 2
Fe3+, NaH, H3O+, KMnO4, CrO42-, Cr2O72-, KClO3, S2O32-
Aufgabe 3
Methanol, Formaldehyd, Ameisensäure, Benzol, Propan, Glucose, Propanon, Chloroform
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.
PowerPoint Präsentation
Hier findet ihr unsere PowerPoint Präsentation zum Thema Oxidationszahlen:
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
Im Chemiebuch ... | ||
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