RedOx Aufgabe II

Herzlich willkommen zum zweiten Video zum Thema RedOx-Gleichungen. Wir wollen uns hier einmal dieses Beispiel anschauen. Und zwar geht es hier um die Reaktion von elementarem Natrium mit Wasser zu Natronlauge beziehungsweise in Wasser gelöstem Natriumhydroxid und Wasserstoff. Die Redaktion ist vielleicht aus dem Unterricht bekannt, sie ist auch relativ simpel. Die Reaktionsgleichung hat jedoch ein, zwei Tücken, deshalb wollen wir uns das ganze Mal genauer anschauen. Wir beginnen wie immer damit, dass wir die Oxidationszahlen aller beteiligten Elemente bestimmen. Wir fangen beim Natrium an. Natrium liegt elementar vor und hat dadurch die Oxidationszahl 0. Hier im Wasser hat Sauerstoff die Oxidationszahl -II und Wasserstoff +I. Im Natriumhydroxid hat der Wasserstoff auch die Oxidationszahl +I, Sauerstoff -II und Natrium +I. Hier hinten der elementare Wasserstoff, das ist Wasserstoffgas, wie gesagt das ist elementar und hat demzufolge auch die Oxidationszahl 0. Wir wollen uns nun die Oxidationszahländerungen anschauen, um zu identifizieren, was ist Oxidationsreaktion, was ist Reduktionsreaktion. Beim Natrium erhöht sich die Oxidationszahl von 0 auf +I dementsprechend haben wir es hier mit einer Oxidation zu tun.  Im Fall des Wasserstoffes erniedrigt sich die Oxidationszahl, sie wird reduziert, von +I zu 0. Also haben wir es hier mit einer Reduktion zu tun. Dann haben wir auch noch hier Wasserstoff in Form des Natriumhydroxids, hier haben wir aber keine Änderungen der Oxidationsstufe. Demzufolge ist das hier unsere Reduktionsreaktion. Jetzt war die Aufgabe, dass die Änderung in der Oxidationszahl, den stöchiometrischen Faktor vor der anderen Teilreaktion darstellt. Damit haben wir sozusagen den Ausgleich der ausgetauschten Elektronen vorgenommen. Dann schauen wir uns das Ganze noch einmal genauer an.Bei dem Wasserstoff haben wir eine Oxidationszahländerung von +I zu 0, die Differenz beträgt 1. Demzufolge wird die 1 als stöchiometrischer Faktor vor die Oxidationsreaktion geschrieben, also hier überall, wo das Natrium auftaucht. Im Verlauf der Oxidationsreaktion haben wir auch eine Veränderung der Oxidationszahl um 1. Demzufolge muss ihr nun auch hier vor diese andere Reaktion, also die Reduktionsreaktion ebenfalls auch der stöchiometrische Faktor 1 geschrieben werden. Hier ist allerdings ein wenig Vorsicht geboten, denn in diesem Wassermolekül taucht zweimal Wasserstoff auf, dementsprechend benötigen wir dieses Molekül insgesamt nur ½-mal, bzw. benötigen wir ein halbes Mol davon, halbe Moleküle gibt es nicht, daher drücken wir das als Mol aus. Also benötigen wir nur ein halbes Mol Wasser. Und da auch hier die 2 tief gestellt sind, da Wasserstoffgas aus 2 Wasserstoffatomen besteht, wird hiervon auch nur ein halbes Mol gebildet. Damit wären wir nun am Ende des ersten Schrittes. Wir haben nun die ausgetauschten Elektronen angepasst, über die stöchiometrischen Faktoren. Wir können uns nun dem zweiten Punkt widmen. Der betraf die Summe der Ionenladung. Die Summe der Ionenladung  muss links und rechts identisch sein.  Wir wollen jetzt einmal die Ionenladung links bestimmen. Wir haben hier elementares Natrium - ist kein Ion -, hat keine Ladung und ist dementsprechend 0. Weiterhin reagiert hier nur das Wasser, das ist kein Ion und trägt keine Ladung. Die Summe der Ionenladung links ist einfach 0. Auf der rechten Seite haben wir Natriumhydroxid, auch das liegt nicht als Ion vor, demzufolge ist die Ladung auch 0. Dasselbe gilt nun auch hier beim Wasserstoff. Die Summe der Ionenladung ist sowohl links als auch rechts 0, wir müssen nichts weiter ausgleichen.Damit hätten wir Punkt 1 und 2 abgehakt und können uns dem dritten Punkt widmen. Der betraf die Anzahl der Atome auf beiden Seiten. Die Anzahl der Atome, bzw. auch die Art, muss identisch sein. Schauen wir uns einmal Element für Element an. Fangen wir beim Natrium an. Natrium taucht auf der linken Seite ein mal auf, auf der rechten Seite auch ein Mal. Hier ist der Ausgleich also vollzogen, das passt so weit - hier müssen wir nichts weiter betrachten. Dann geht es weiter zum Wasserstoff. Wasserstoff taucht auf der linken Seite 1-mal auf, also H2×½=1, auf der rechten Seite ½×H2=1, allerdings ist hier noch ein Wasserstoffatom im Natriumhydroxid, also haben wir auf der rechten Seite insgesamt 2 Wasserstoffatome. Das Einzige was übrig bleibt ist der Sauerstoff, der taucht auf der linken Seite ½ Mal auf und auf der rechten Seite taucht er 1-mal auf. Also haben wir wie gewohnt eine Differenz was Wasserstoff und Sauerstoff betrifft. Wir wissen, dass auf der linken Seite ½ Sauerstoff fehlt, und 1 Wasserstoff, um auf die Zahlen rechts zu kommen. Es fehlt wieder doppelt so viel Sauerstoff wie Wasserstoff, das bedeutet, links fehlt ein halbes Mol Wasser. Das können wir nun hier mit dazu schreiben, und dann  sind wir schon ein kleines Stückchen weiter. Also müssen wir hier auf die linke Seite ½ Mol Wasser dazu rechnen. Dann schaut unsere RedOx-Gleichung so aus: 1Na+1H2O->1NaOH+½H2.Jetzt sind wir im Grunde genommen schon so gut wie fertig, unsere 3 Bedingungen sind erfüllt, die Summe der ausgetauschten Elektronen passt, die Summe der Ionenladungen links und rechts passt auch - da gibt es ja auch gar keine - und die Anzahl der Atome links und rechts passt auch. Das hatten wir hier dadurch berücksichtigt, dass wir hier ein halbes Mol Wasser draufgerechnet haben. Jetzt gibt es eventuell noch ein kleines Problem, weil es oft nicht gerne gesehen wird, dass hier irgendwelche Brüche als stöchiometrische Faktoren dastehen. Man könnte auch sagen ein Mol Natrium reagiert mit einem Mol Wasser - man könnte aber auch sagen, ein Teilchen Natrium reagiert mit einem Teilchen Wasser - und dann würde am Ende ein halbes Teilchen Wasserstoffgas herauskommen. Und da es keine halben Teilchen gibt, gehen wir dem Problem einfach so aus dem Weg, in dem wir diese Gleichung, wie eine mathematische Gleichung erweitern - also alles mit 2 multiplizieren, dann sind hier überall ganzzahlige Faktoren vorhanden und das Ganze schaut so einfach besser aus. Die Gleichung möchte ich auch noch einmal formulieren, wie sie dann letztlich am Schluss ausschaut, dann steht da:2Na+2H2O->2NaOH+1H2.Das wäre nun die vollständige Reaktionsgleichung für das genannte Problem. Ich hoffe es war verständlich und wünsche noch viel Spaß beim Lernen.