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Redoxreaktion

Definition

Redoxreaktion ist eine chemische Reaktion mit Elektronen Übergängen.
Eine Redoxreaktion besteht aus 2 Teilreaktion.
  • Oxidation:   ist die Teilreaktion mit Elektronenabgabe und Erhöhung der Oxidationszahl.
  • Reduktion:   ist die Teilreaktion mit Elektronenaufnahme und Abnahme der Oxidationszahl.

Oxidationsmittel:

ist derjenige Ausgangsstoff der reduziert wird, der Elektronen aufnimmt dessen Oxidationszahl kleiner wird.

Reduktionsmittel:

ist derjenige Ausgangsstoff der oxidiert wird, der Elektronen abgibt dessen Oxidationszahl größer wird.

Beispielreaktionen für eine Redoxreaktion:


2 Fe3+ + 6e- → 2 Fe    Reduktion
2 Al → 2 Al 3+ + 6e-   Oxidation


Zn Pfeil hin und zurück Zn2+ + 2e-   Oxidation
2 H+ + 2e- Pfeil hin und zurück H2   Reduktion

korrespondierende Redoxpaare:

Zn / Zn2+
H2 / H+
man unterscheidet:
  • starke Oxidationsmittel: hohes bestreben Elektronen aufzunehmen
  • schwache Oxidationsmittel: schwaches bestreben Elektronen aufzunehmen
  • starke Reduktionsmittel: hohes bestreben Elektronen abzugeben
  • schwache Reduktionsmittel: geringes bestreben Elektronen abzugeben

Beispiel:

  • starke Reduktionsmittel:
    • Elemente der ersten und zweiten Hauptgruppe
  • starke Oxidationsmittel:
    • Elemente der sechsten und siebenten Hauptgruppe
    • Wasserstoffperoxid (H2O2)
    • konzentrierte Schwefelsäure (H2SO4)
    • Perchlorsäure (HClO4)
    • Kaliumpermanganat (KMnO4)

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Redoxamphoter:

sind Stoffe, die je nach Reaktionspartner Oxidationsmittel oder Reduktionsmittel sein können

Beispiel:

Wasserstoffperoxid (H2O2)
Bei H2O2 hat der Sauerstoff die mittlere Oxidationsstufe (-1) kann in die höhere (±0) und niedrigere (-2) übergehen

Oxidationswirkung (Elektronenaufnahme)

-1                   -2
H2O2 + 2 H+ + 2e- → 2 H2O
                niedrigere Stufe
Die 2 Elektronen können z.B. vom Iodid (2 I -) kommen.

Reduktionswirkung (Elektronenabgabe)

  -1   ±0
H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-
     höhere Oxidationsstufe
Die 2 Elektronen können z.B. vom Permanganat aufgenommen werden.

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Redoxpotiential

Gibt die Kraft/Spannung an, mit der ein Elektron übertragen wird.
  • messbar in Volt
  • beruht auf Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität

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Oxidationszahlen

Oxidationszahl

ist die Angabe, welche Ionenladung ein Teilchen in einer Verbindung hätte, wenn die Verbindung aus einfachen Ionen aufgebaut wäre.
Ist die gedachte oder tatsächliche Ladung eines Teilchens einer Substanz.

Die Oxidationszahl ist gleichzusetzen mit der Ladung des Teilchens
z.B. bei dem Soff MgO hat das Magnesium-Ion die Oxidationszahl +2 und der Sauerstoff -2

Für Oxidationszahlen gibt es folgende Regeln

es gilt für die Festlegung Beispiel
Atome in Einelementverbindungen
im Elementaren Zustand		 Oxidationszahl= ± 0 ± 0   ± 0
Cu,     Cl2
Atome in Mehrelementverbindungen
    
  • Metallatome
 Oxidationszahl = stöchiometrische Wertigkeit +2  -2
Cu O
  • Wasserstoffatome
 Oxidationszahl meist = +1 +1 -2
H2 O
  • Sauerstoffatome
 Oxidationszahl meist = -2
Einfache Ionen Oxidationszahl = Ladung des Ions +1     -1
Na+;  Br-
Zusammengesetzte Ionen Summe aller Oxidationszahl = Ladung des Ions -3 (4×)+1
N    H4+
Moleküle Summe aller Oxidationszahlen
= ± 0		 +4  (2×)-2
C    O2
Elektrisch neutrale Atomgruppen in Molekülen organischer Verbindungen Summe aller Oxidationszahlen
= ± 0		 -3  (3×)+1
C    H3

Beispiele für das Setzen von Oxidationszahlen:

CO32- das Sauerstoff-Ion ist laut Regel -2. Also lässt sich ausrechnen, dass das Kohlenstoff-Ion +4 ist, weil das Ion (CO32-) die Oxidationszahl -2 haben muss
   
H3PO4 Als erstes immer die Oxidationszahlen von den Teilchen bestimmen, die laut Regel festgelegt sind. In diesem Fall der Sauerstoff, er bekommt -2 und der Wasserstoff er bekommt +1. Somit bleibt für das Phosphor-Ion +5 übrig, da die Verbindung insgesamt neutral ist, also ±0 als Summe aller Oxidationszahlen erscheinen muss

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Passivierung:

Passivierung bedeutet die Ausbildung einer schwerlöslichen Schutzschicht aus Hydroxiden oder anderen Salzen. Damit wird verhindert, dass Metalle welche mit Wasser zusammenkommen sich auflösen. Dies geschieht z.B. bei Zinkgießkannen es bildet sich eine matte Schicht aus Zinkhydroxid welches schwer löslich ist in Wasser und somit ist das darrunterliegende Zink vor dem Wasser geschützt.
Zn + H2O → Zn(OH)2 + H2
Mg + H2O → Mg(OH)2 + H2

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Synproportionierung:

Redoxreaktion bei der ein Stoff von einer Höheren und einer Niedrigeren Oxidationsstufe in eine mittlere übergeht.

Ich hab nur die Oxidationszahlen geschrieben die wichtig sind zum verstehen!

 +2     +5             +4
2 NO + 4 NO3- + 4 H+ → 3N2O4 + 2 H2O

+5        -1            ±0
 I O3- + 5 I- + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O

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Disproportionierung:

Redoxreaktion, bei der sich ein Stoff mit einer mittleren Oxidationsstufe teilt auf einen Teil mit höherer Oxidationsstufe und einem Teil mit niedrigerer Oxidationsstufe. Dabei wird ein Teil des Stoffes reduziert und der andere Teil oxidiert.

Ich habe nur die Oxidationszahlen geschrieben die wichtig sind zum verstehen!

±0            -1    +1
Cl2 + 2 OH- → Cl- + Cl O- + H2O

  +5         +7       -1
4 Cl O3- → 3 Cl O4- + Cl-

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