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Oxidation und Reduktion – Definition 10:22 min

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Transkript Oxidation und Reduktion – Definition

Guten Tag und herzlich willkommen! In diesem Film geht es um Definitionen. Es geht um die Oxidation und Reduktion aus dem gleichnamigen Abschnitt. Als Vorkenntnisse solltet ihr die Begriffe Atom, Ion und Molekül gut verstehen. Euch sind Säuren, Basen und Salze bekannt. Ihr wisst Bescheid über Elektronen und die Elektronenhülle. Mein Ziel ist es, euch zu einer grundlegenden Klärung der Begriffe im klassischen und modernen Sinne zu verhelfen. Ich möchte, dass ihr den Begriff der Redoxreduktion versteht. Gliederung: 1. Das ursprüngliche Verständnis. 2. Elektronenfluss. 3. Erweiterung des Redoxbegriffes und 4. Reaktionspartner. 1. Das ursprüngliche Verständnis: Unter Oxidation versteht man gewöhnlich eine Verbrennung. Es gibt aber auch andere Möglichkeiten der Oxidation, wie zum Beispiel die Rostbildung. Somit kann man die Oxidation in Verbrennung und stille Oxidation unterteilen. Ein großer wissenschaftlicher Fortschritt war die Erkenntnis, dass es sich bei Oxidation um Sauerstoff-AUFNAHME handelt. Ein Beispiel für eine typische Oxidation: Magnesium + Sauerstoff → Magnesiumoxid (2Mg+O2→2MgO). Im Ergebnis der Reaktion wird Energie frei. Es geht aber auch umgekehrt, wie der folgende Fall beweist. Quecksilberoxid enthält schon Sauerstoff. Es nimmt keinen Sauerstoff mehr auf. Beim Erwärmen hingegen bildet sich aus Quecksilberoxid Quecksilber. Der Sauerstoff des Quecksilberoxids wird freigesetzt. In Formelschreibweise erhalten wir: 2HgO→2Hg+O2. Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine Reduktion. Eine Reduktion bedeutet immer Sauerstoff-ABGABE. Wir haben also zu unterscheiden zwischen der Oxidation eines Metalls wie der Oxidation von Magnesium zu Magnesiumoxid und der Reduktion eines Metalls wie der Abspaltung des Sauerstoffs vom Quecksilberoxid und dann Bildung von Quecksilber. Wir resümieren: Oxidation und Reduktion stehen zueinander wie Reaktion und Umkehrreaktion. Eine Reaktion, die man von beiden Seiten lesen kann, als Oxidation und als Reduktion, bezeichnet man als Redoxreaktion. Diese Reaktionen sind mit Sauerstoff-AUFNAHME und/oder Sauerstoff-ABGABE verbunden. 2. Elektronenfluss: Betrachten wir eine allgemeine Redoxreduktion, die vom Stoff I zum Stoff II führt. Es lässt sich zeigen, dass bei Redoxreduktionen immer Elektronen von einem zum anderen Stoff übertragen werden. Der Stoff, welcher Elektronen abgibt, wird als Elektronendonator bezeichnet. Entsprechend nennt man den Stoff, der Elektronen aufnimmt - Elektronenakzeptor. Diese Überlegungen gestatten 3. die Erweiterung des Redoxbegriffes: 2 Atome Magnesium → 2 Magnesiumionen. Dabei verlieren sie 4 Elektronen. Das ist eine Oxidation. Eine Oxidation ist eine chemische Reaktion, die unter Elektronenabgabe abläuft. 1 Sauerstoffmolekül → 4 Elektronen zu 2 2-fach negativ geladenen Sauerstoffionen. Eine solche Reaktion bezeichnet man als Reduktion. Sie wird von einer Elektronenaufnahme begleitet. Bilanziert man Oxidation und Reduktion, so ergibt sich die Gesamtreaktion - die Redoxreaktion. Diese ist uns bereits bekannt: 2Mg+2O2→2MgO. Magnesium + Sauerstoff --> Magnesiumoxid. Wir stellen fest, dass Redoxreaktionen immer mit Elektronen-ABGABE und Elektronen-AUFNAHME verbunden sind. Betrachten wir ein weiteres Beispiel, zunächst die Oxidation: 2 Natriumatome → 2 Natriumionen, wobei sie 2 Außenelektronen verlieren. Es kommt zur Elektronen-ABGABE, zur Oxidation. Und nun die Reduktion: 1 Chlormolekül nimmt 2 Elektronen auf und es entstehen 2 Chloridionen. Die Reduktion ist gekennzeichnet durch die Elektronen-AUFNAHME. Bilanzierung von Oxidation und Reduktion ergibt die Redoxreaktion. Auch diese Reaktion ist eine alte Bekannte: 2Na+Cl2→2NaCl. Wir können verallgemeinern: Oxidation bedeutet Elektronen-ABGABE. Reduktion ist Elektronen-AUFNAHME. Wir haben bereits gelernt, dass Oxidation und Reduktion, wenn sie gleichzeitig ablaufen, als Redoxreaktion bezeichnet werden. Wegen der Übertragung von Elektronen nennt man die Redoxreaktion auch Elektronentransfer-Reaktion. Eine Redoxreaktion besteht somit immer aus Oxidation und Reduktion. Dabei gilt immer die Bedingung der Elektronengleichheit. Das heißt, die Summe der abgegebenen Elektronen ist gleich der Summe der aufgenommenen Elektronen. 4. Reaktionspartner: Kehren wir noch einmal zurück zur Reaktion von Natrium mit Chlor: 2Na+Cl2→2NaCl. Wir haben bereits gelernt, dass Natriumatome, Natriumione unter Verlust von Elektronen bilden. 2Na→2Na^++2 Elektronen. Es kommt zur Elektronenabgabe, das heißt, es findet eine Oxidation statt. Natrium stellt Elektronen für die Redoxreaktion zur Verfügung, das heißt es handelt sich um ein sogenanntes Reduktionsmittel. Betrachten wir die 2. Teilreaktion: Cl2 nimmt 2 Elektronen auf. Es entstehen 2 Chloridionen. Elektronen-AUFNAHME bedeutet Reduktion. Da das Chlormolekül dem Reaktionspartner Elektronen entreißt, ist es ein Oxidationsmittel. Zwischen Reduktionsmittel und Oxidationsmittel kann man bei jeder Redoxreaktion unterscheiden. Oxidationsmittel oxidieren - sie werden reduziert. Typische Oxidationsmittel sind Sauerstoff und die Halogene. Reduktionsmittel reduzieren - sie werden oxidiert. Typische Reduktionsmittel sind Alkalimetalle und Erdalkalimetalle. Aus den letztgenannten Überlegungen ergibt sich noch ein interessanter Aspekt. Betrachten wir noch einmal die Abgabe eines Elektrons vom Natriumatom unter der Bildung eines Natriumions. Dieser Prozess läuft unter Elektronenabgabe ab - es ist eine Oxidation. Betrachtet man die Reaktion von rechts nach links, so wird ein Elektron aufgenommen - wir haben es mit einer Reduktion zu tun. Natrium liefert Elektronen - es ist ein Reduktionsmittel. Das Natriumion nimmt ein Elektron auf - es ist ein Oxidationsmittel. Mir kommt es hier nur auf das Prinzip an. Die Erfahrenen unter euch werden schon festgestellt haben "Na, ganz stimmt das nicht". Das Reduktionsmittel ist hier nämlich sehr stark, während das Oxidationsmittel eigentlich nur auf dem Papier vorhanden ist, es ist schwach. Solche Stoffe, die bei Redoxreaktion sich nur um 1 oder mehrere Elektronen voneinander unterscheiden, bezeichnet man als korrespondierende Redoxpaare. Im konkreten Fall sind dass das Natriumatom und das entsprechende Natriumion. Und damit möchte ich das nicht ganz einfache Thema für heute abschließen. Ich wünsche euch alles Gute - auf Wiedersehen!

32 Kommentare
  1. Sprich doch bitte das Oxid wie oxid und nicht wie oxüd aus, danke

    Von Ankefoerster, vor 6 Tagen
  2. Die Tatsache, dass in den Beispielen immer wieder der Faktor 2 vorkommt, liegt nur an den gewählten Beispielen. Natürlich gibt es auch andere Oxidationszahlen, z.B in der Reaktion Eisen reagiert mit Kupferoxid.

    Von Mondenkind11, vor 11 Monaten
  3. In einer Redoxreaktion haben wir zwei Teile, eine Oxidation und eine Reduktion. Der eine Stoff agiert als Elektronendonator, der andere als Elektronenakzeptor. Die beiden Reaktionen laufen gemeinsam ab. Dieses Konzept ist nicht zu verwechseln mit "Gleichgewichtsreaktionen", bei denen sich nach gewisser Zeit ein chemisches Gleichgewicht einstellt. Dies ist ein Zustand, in dem die Gesamtreaktion ruhend erscheint, also keine Veränderungen erkennbar sind. Die beobachtbare Reaktionsgeschwindigkeit ist null. Allerdings laufen die chemischen Reaktionen (Hin-und Rückreaktion) weiterhin ab und zwar gleich schnell in beide Richtungen.

    Von Mondenkind11, vor 11 Monaten
  4. Und mir ist nicht klar, warum es immer einen Multiplikator von 2 ist, der zur Anwendung kommt. So, als gäbe es nur diese eine Möglichkeit? Gibt es auch Oxidationen, bei der nicht die gesamte Außenschale aufgelöst wird?

    Von Itslearning Nutzer 2535 1139687, vor 12 Monaten
  5. Hm, sollte bei einer Redoxgleichung nicht zwei Pfeile, die in zwei unterschiedliche Richtung zeigen, gezeichnet werden? Bei der Redoxgleichung zu Magnesiumoxid erkenne ich nur eine Oxidationsgleichung ...

    Von Itslearning Nutzer 2535 1139687, vor 12 Monaten
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Oxidation und Reduktion – Definition Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Oxidation und Reduktion – Definition kannst du es wiederholen und üben.

  • Definiere die Begriffe Oxidation und Reduktion.

    Tipps

    Die Verbrennung von Magnesium zu Magnesiumoxid ist eine Oxidation.

    $2Na + Cl_2 \rightleftharpoons 2NaCl$ Dies ist ebenfalls eine Redoxreaktion.

    Lösung

    Der Begriff der Redoxreaktion stammt ursprünglich von Reduktions-Oxidationsreaktionen. Nach der Aufklärung von Verbrennungsvorgängen durch A. Lavoisier wurde die Reaktion mit Sauerstoffaufnahme als Oxidation bezeichnet. Der Entzug von Sauerstoff aus einer Verbindung wurde als Reduktion bezeichnet.

    Nach der Aufklärung des Atombaus wurde erkannt, dass einer Oxidationsreaktion immer eine Abgabe von Elektronen zugrunde liegt. Die abgegebenen Elektronen werden von einem anderen Atom aufgenommen. Diese Elektronenaufnahme ist die Reduktion. Die Redoxreaktion wird deshalb auch Elektronentransferreaktion genannt.

  • Bestimme das Oxidations- bzw. das Reduktionsmittel.

    Tipps

    Das Oxidationsmittel wird reduziert, während das Reduktionsmittel oxidiert wird.

    Lösung

    Eine Oxidation ist eine Reaktion unter Elektronenabgabe. Die Teilchen, die Elektronen abgeben, heißen Elektronendonatoren und werden also oxidiert. Sie selbst sind Reduktionsmittel, da sie Elektronen für eine mögliche Reduktion zur Verfügung stellen. Umgekehrt kannst du es auf die Reduktionen anwenden. Reduktionen sind Reaktionen unter Elektronenaufnahme. Diese Teilchen heißen Elektronenakzeptoren und werden reduziert. Es sind Oxidationsmittel.

    1. Im ersten Beispiel gibt Natrium Elektronen ab, welche das Chlor aufnimmt. Natrium ist also ein Elektronendonator und somit das Reduktionsmittel, während Chlor ein Elektronenakzeptor und somit das Oxidationsmittel ist.
    2. Im zweiten Beispiel gehst du genauso vor. Magnesium wird oxidiert zu Magnesiumoxid und gibt dabei Elektronen ab. Es ist also ein Reduktionsmittel. Der Sauerstoff ist dabei ein Oxidationsmittel, da es die Elektronen aufnimmt und reduziert wird.
    3. Im dritten Beispiel ist Natrium wieder das Reduktionsmittel, da es Elektronen abgibt und diese für eine Reduktion des Broms zur Verfügung stellt. Es wird oxidiert zu einem Natriumion. Das Brom wird zu Bromid reduziert. Zusammen bilden die Ionen das Salz Natriumbromid. Formal wird eigentlich immer das Reduktionsmittel bei den Edukten und Produkten vorangestellt, jedoch ist dies nicht immer der Fall.

  • Benenne die Teile der Redoxreaktion.

    Tipps

    Erinnere dich an die Definitionen von Oxidation und Reduktion.

    Elektronendonatoren sind Reduktionsmittel.

    Lösung

    Kupferoxid reagiert mit Wasserstoff zu Wasser und Kupfer. Dabei gibt Kupferoxid Sauerstoff ab, während Wasserstoff Sauerstoff aufnimmt. Anders gesagt: Das Kupferion von Kupferoxid nimmt die Elektronen auf, die Wasserstoff abgibt. Eine Oxidation ist eine Reaktion unter Elektronenabgabe. Die Reaktion von Wasserstoff zu Wasser ist also demnach eine Oxidation. Die Reaktion von Kupferoxid zu Kupfer ist hingegen eine Reduktion, da hier Elektronen vom Kupferion des Kupferoxids aufgenommen werden. Du hast in diesem Video auch gelernt, dass die Teilchen, die Elektronen abgeben, Reduktionsmittel sind und die Teilchen, die Elektronen aufnehmen, sind Oxidationsmittel.

  • Vervollständige die Redoxreaktion mit den Teilgleichungen.

    Tipps

    Erinnere dich an die Definitionen von Oxidation und Reduktion.

    Es werden so viele Elektronen aufgenommen wie abgegeben.

    Phosphid: $P^{3-}$

    Lösung

    Um Natriumphosphid herzustellen, benötigt man Natrium und Phosphor. Deshalb lautet die Redoxgleichung in Worten:

    Natrium + Phosphor $\rightarrow$ Natriumphosphid

    Bei der Oxidation werden Elektronen abgegeben, die für die Reduktion zur Verfügung gestellt werden:

    $3 Na \rightarrow 3 Na^+ + 3 e^-$

    Natrium ist dabei das Reduktionsmittel und wird oxidiert. Drei Natriumatome oxidieren zu drei positiv geladenen Natriumionen. Sie geben dabei drei Elektronen ab.

    Diese drei Elektronen werden in der Reduktionsgleichung vom Phosphor, dem Oxidationsmittel, aufgenommen:

    $P + 3 e^- \rightarrow P^{3-}$

    Es wird ein Phosphid gebildet. Es ist ein dreiwertiges negativ geladenes Phosphor-Ion.

    Nun kann man bilanzieren und kommt auf die Gesamtgleichung:

    $3 Na + P \rightarrow Na_3P$

  • Gib an, welche Reaktionen Oxidationen sind.

    Tipps

    Überlege dir die Definitionen von Oxidation. Es gibt eine ursprüngliche Sichtweise und eine Erweiterung.

    Eine Oxidation im engeren Sinne ist eine Reaktion unter Sauerstoffaufnahme. Im erweiterten Sinne ist eine Oxidation eine Reaktion unter Elektronenabgabe.

    Lösung

    Man versteht unter der Oxidation eine Sauerstoffaufnahme. Im erweiterten Sinne versteht man darunter eine Elektronenabgabe. Bei der Reaktion von Magnesium mit Sauerstoff zu Magnesiumoxid, nimmt das Magnesium Sauerstoff auf. Es ist eine Oxidation.

    Auch Kohlenstoff nimmt bei der Reaktion zu Kohlenstoffdioxid Sauerstoff auf. Auch hier handelt es sich um eine Oxidation.

    Etwas schwieriger ist der rostende Eisennagel als Oxidation zu erkennen. Das Eisen oxidiert hier bei Anwesenheit von Wasser und Sauerstoff zu Eisenoxid. Dieses Beispiel kennst du sicher aus deinem Alltag.

    Das Lösen von Zucker in Wasser spielt bei Redoxreaktionen keine Rolle. Die Zersetzung von Quecksilberoxid zu Quecksilber und Sauerstoff ist eine Reduktion. Hier handelt es sich um eine Sauerstoffabgabe des Quecksilberoxids.

  • Stelle die Redoxgleichung von Salzsäure und Magnesium mit ihren Teilgleichungen auf.

    Tipps

    Eine Oxidation ist eine Reaktion unter Elektronenabgabe.

    Die Gleichungen sollten ausgeglichen werden. Das heißt, dass auf der linken Seite die gleiche Gesamtladung herrscht wie auf der rechten Seite.

    Lösung

    Bei der Redoxgleichung von Salzsäure mit Magnesium entstehen Magnesiumchlorid und Wasserstoff. Magnesium gibt zwei Elektronen ab und wird selbst zum zweiwertigen Magnesiumion. Dies ist die Oxidationsreaktion. Bei der Reduktion werden Elektronen aufgenommen. Zwei positiv geladene Wasserstoffionen nehmen zwei Elektronen auf. Es entsteht Wasserstoff. Chlor kannst du vernachlässigen, da die Chloridionen eine Bindung mit dem zweiwertigen Magnesiumion eingehen und dies weder eine Oxidation noch eine Reduktion ist.

    $2~HCl + Mg \rightarrow MgCl_2 + H_2$

    In dieser Redoxgleichung wird Salzsäure reduziert und ist damit ein Oxidationsmittel. Im Gegenzug dazu wird Magnesium oxidiert und stellt ein Reduktionsmittel dar.