Grundlagen der Oxidationszahlen
Die Oxidationszahlen sind ein zentrales Konzept in der Chemie, um Elektronenübergänge zu verstehen und Redoxreaktionen zu identifizieren. Für die Bestimmung von Oxidationszahlen gelten spezifische Regeln, die zwischen elementaren Stoffen und Verbindungen unterscheiden.
Definition: Die Oxidationszahl eines Atoms in einer Verbindung gibt die gedachte Ladung an, die dieses Atom hätte, wenn alle Elektronen einer Bindung jeweils dem elektronegativeren Partner zugeordnet würden.
Für elementare Stoffe gilt grundsätzlich, dass reine Elemente die Oxidationszahl 0 haben. In Verbindungen werden Oxidationszahlen in römischen Zahlen angegeben und folgen bestimmten Regeln:
- Metallionen haben immer eine positive Oxidationszahl
- Bei Ionen entspricht die Oxidationszahl der Ladungszahl
- Wasserstoffatome haben in der Regel die Oxidationszahl +I
- Sauerstoffatome haben meist -II, mit Ausnahme von Peroxiden wie H₂O₂ (-I)
Highlight: Bei Molekülen und Elementargruppen ist die Summe der Oxidationszahlen aller Atome 0, bei Molekülionen entspricht sie der Ladung.
Für die Bestimmung von Oxidationszahlen in organischen Verbindungen ist die Verteilung der Bindungselektronen entscheidend:
- Homolytische Verteilung bei Elektronenpaarbindungen zwischen Kohlenstoffatomen
- Heterolytische Zuordnung bei unterschiedlichen Atomen zum stärker elektronegativen Atom
Vocabulary: Elektronegativität: O > C > H
Die Oxidationszahl berechnet sich aus der Anzahl der Valenzelektronen minus der Anzahl der zugeordneten Bindungselektronen.
Example: In Methanol (CH₃OH) hat der Kohlenstoff die Oxidationszahl -II, Wasserstoff +I und Sauerstoff -II.
Durch die Änderung der Oxidationszahlen im Verlauf einer chemischen Reaktion lässt sich erkennen, ob eine Redoxreaktion vorliegt. Eine Erhöhung der Oxidationszahl deutet auf eine Oxidation hin, eine Verringerung auf eine Reduktion.
