Grundlagen der Redoxchemie

Redoxreaktionen sind eigentlich ganz simpel: Ein Stoff gibt Elektronen ab (Oxidation), der andere nimmt sie auf (Reduktion). Das passiert immer gleichzeitig - wie beim Tanzen braucht man immer zwei Partner.

Das Oxidationsmittel schnappt sich die Elektronen und wird dabei selbst reduziert. Das Reduktionsmittel gibt seine Elektronen ab und wird oxidiert. Klingt verwirrend? Denk daran: Jeder macht das Gegenteil von dem, was sein Name vermuten lässt.

Oxidationszahlen helfen dir zu erkennen, was passiert. Elemente haben immer die OZ 0, Fluor fast immer -I, Wasserstoff meist +I und Sauerstoff normalerweise -II. Die Summe muss bei Molekülen null ergeben, bei Ionen der Ladung entsprechen.

Die Redoxreihe zeigt dir, wer stärker ist: Je weiter oben ein Metall steht, desto lieber gibt es Elektronen ab. Zink ist unedler als Kupfer und rostet deshalb schneller.

Merktipp: OIL RIG - Oxidation Is Loss (of electrons), Reduction Is Gain (of electrons)

Bei galvanischen Elementen läuft die Reaktion freiwillig ab und erzeugt Strom - wie in deiner Batterie. Bei der Elektrolyse zwingst du mit Strom eine Reaktion, die eigentlich nicht ablaufen will.

Faradaysche Gesetze und Korrosion

Die Faradayschen Gesetze sagen dir genau, wie viel Stoff bei einer Elektrolyse abgeschieden wird. Die Formel n = (I × t)/(z × F) ist dein bester Freund für Berechnungen. Mehr Strom oder längere Zeit bedeutet mehr abgeschiedener Stoff.

Korrosion ist die unerwünschte Zerstörung von Metallen durch chemische Einflüsse. Besonders fies wird es bei der elektrochemischen Korrosion, wo Wasser als Elektrolyt wirkt und Lokalelemente entstehen.

Bei verzinktem Eisenblech funktioniert der Zinküberzug wie ein Bodyguard: Selbst wenn er beschädigt wird, opfert sich das Zink für das Eisen. Bei verzinntem Blech ist es umgekehrt - wird der Zinnüberzug verletzt, rostet das Eisen sofort los.

Kohlendioxid macht alles schlimmer, weil es mit Wasser Kohlensäure bildet. Diese senkt den pH-Wert und beschleunigt die Korrosion erheblich - deshalb rosten Autos in der Stadt schneller als auf dem Land.

Praxistipp: Die Faraday-Konstante F = 96.485 As/mol brauchst du für fast jede Elektrolyse-Rechnung!