Oxidationszahlen und ihre Bestimmung

Oxidationszahlen sind ein wichtiges Konzept zum Verständnis und zur Analyse von Redoxreaktionen. Dieser Abschnitt erklärt die Regeln zur Bestimmung von Oxidationszahlen.

Definition: Die Oxidationszahl gibt den Ladungszustand eines Atoms in einer Verbindung an.

Grundlegende Regeln zur Bestimmung von Oxidationszahlen:

1. Elemente in ihrer elementaren Form haben die Oxidationszahl 0.
2. Wasserstoff hat in den meisten Verbindungen die Oxidationszahl +1 (Ausnahme: Metallhydride -1).
3. Sauerstoff hat normalerweise die Oxidationszahl -2 (Ausnahme: Peroxide -1).
4. Metalle haben in Verbindungen positive Oxidationszahlen.
5. Die Summe aller Oxidationszahlen in einer neutralen Verbindung ist 0.
6. Bei Ionen entspricht die Summe der Oxidationszahlen der Gesamtladung des Ions.

Highlight: Das Verständnis von Oxidationszahlen ist entscheidend für das Aufstellen von Redoxgleichungen.

Für organische Verbindungen gelten spezielle Regeln zur Bestimmung der Oxidationszahlen von Kohlenstoffatomen:

• -1 für jede Bindung zu einem weniger elektronegativen Atom und für negative Ladungen
• 0 für jede Bindung zu einem anderen Kohlenstoffatom
• +1 für jede Bindung zu einem elektronegativeren Atom und für positive Ladungen

Beispiel: In Methanol (CH₃OH) hat das Kohlenstoffatom die Oxidationszahl -2 (-3 für die Bindungen zu H, +1 für die Bindung zu O).

Vorgehen beim Aufstellen von Redoxgleichungen

Das Aufstellen von Redoxgleichungen ist ein wichtiger Schritt beim Verständnis und der Analyse von Redoxreaktionen. Hier wird ein systematisches Vorgehen in mehreren Schritten vorgestellt.

1. Schreiben der Teilchenformeln für Ausgangs- und Endstoffe
2. Bestimmung der Oxidationszahlen
3. Zuordnung von Oxidation und Reduktion
4. Aufstellen der Teilgleichungen: a) Schreiben der Redoxpaare mit Oxidationszahlen b) Ausgleichen der Änderung der Oxidationszahl durch Elektronen c) Ausgleichen der Elementarladungen (H⁺ in saurer, OH⁻ in alkalischer Lösung) d) Ausgleichen der Atombilanzen durch Wasser-Moleküle
5. Aufstellen der Gesamtredoxgleichung: a) Multiplizieren der Teilgleichungen zum Ausgleich der Elektronenzahl b) Addition der Teilgleichungen zur Gesamtgleichung

Beispiel: Reaktion von Iodid-Ionen mit Bromat-Ionen in saurer Lösung:

Oxidation: 2I⁻ → I₂ + 2e⁻ Reduktion: BrO₃⁻ + 6e⁻ + 6H⁺ → Br⁻ + 3H₂O

Gesamtgleichung: 6I⁻ + BrO₃⁻ + 6H⁺ → 3I₂ + Br⁻ + 3H₂O

Highlight: Die Fähigkeit, Redoxgleichungen aufzustellen, ist entscheidend für das Verständnis komplexer chemischer Prozesse und für Redoxreaktion Übungen.