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Redoxreaktionen – Grundlagen 07:13 min

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Transkript Redoxreaktionen – Grundlagen

Redoxreaktion - Grundlagen

Hallo! In diesem Video wirst Du etwas über das Ermitteln von Oxidationszahlen und das Aufstellen einfacher Redoxgleichungen erfahren.

Viele von Euch fahren täglich mit der Bahn. Auf machen Strecken haben sie sich vielleicht durch das monotone Geratter gestört gefühlt. Das Geräusch stammt von den Übergängen zwischen den einzelnen Schienensträngen. Bis in die 60er Jahre wurden die einzelnen Schienenstränge nur miteinander verschraubt. Es blieben mehr oder weniger große Zwischenräume. Heute gibt es das nur noch auf veralteten Bahnstrecken. Die Schienenstränge werden heute miteinander verschweißt. Dazu braucht man flüssiges Eisen. In einem feuerfesten trichterförmigen Gefäß wird ein Gemisch aus Aluminiumpulver und Eisenoxid gezündet. Es wird sehr heiß: bis zu 2400 Grad Celsius. Eisen schmilzt schon bei 1538 Grad Celsius. Aus einem Kanal unterhalb des Trichters läuft dann das flüssige Eisen zwischen die Schienenstränge. Man spricht von “Thermitschweißen” oder wie der Chemiker sagt “Aluminothermie”.

Reduktion und Oxidation

Nun stellt sich uns die Frage: Woher kommt das flüssige Eisen? Und welche Funktion hat das Aluminium?

Aluminium und Eisenoxid reagieren miteinander. Dabei reduziert Aluminium das Eisenoxid zu Eisen und wird dabei selbst zu Aluminiumoxid oxidiert. Der Sauerstoff wird vom Eisenoxid auf das Aluminium übertragen. Solche Reaktionen heißen Redoxreaktionen, da ein Stoff reduziert und ein Stoff oxidiert wird. Reduktion und Oxidation laufen immer, nicht nur in dieser Reaktion, sondern bei allen Redoxreaktionen, gekoppelt ab. Als Wortgleichung ist das leicht zu sagen, aber wie stellt man die Reaktionsgleichung, eine Redoxgleichung, auf?

Reaktionsgleichung: Redoxgleichung aufstellen

Zunächst formulieren wir aus der Wortgleichung die Symbolgleichung Al + Fe0 reagiert zu Al2O3 + Fe

Die Gleichung geht noch nicht auf. Links haben wir ein Aluminium, rechts zwei; So auch der Sauerstoff. Links haben wir ein Sauerstoff, rechts drei. Deshalb werden als nächstes die Oxidationszahlen bestimmt. Nach der Regel, dass wir uns für jede Bindung eine ionische Bindung denken und dem elektronegativerem Element die Elektronen zuteilen, erhalten wir:

Aluminium der Oxidationsstufe null reagiert zum Aluminium der Oxidationsstufe +3. Das Eisen der Oxidationsstufe +2 reagiert zum Eisen der Oxidationsstufe null. der Sauerstoff bleibt immer unverändert in seiner Oxidationsstufe. Darum können wir den Sauerstoff ersteinmal vernachässigen.

Nun können wir bestimmen, wo die Oxidation und wo die Reduktion abläuft. Beim Aluminium wird die Oxidationszahl also größer. Wenn die Oxidationszahl größer wird, liegt eine Oxidation vor. Wenn die positive Ladung also größer wird, muss negative Ladung abgegeben werden. Die Oxidation ist also eine Elektronenabgabe. In unserem Fall sind es genau 3 Elektronen. Beim Eisen wird die Oxidationszahl kleiner. Hier liegt also eine Reduktion vor, wobei Elektronen aufgenommen werden. In diesem Fall sind es zwei.

Nun hast du zu Beginn ja schon gehört, dass Oxidation und Reduktion immer zusammen ablaufen. Das ist notwendig, da Elektronen nicht einzeln auftreten können. Es müssen also bei einer Redoxreaktion immer so viele Elektronen bei der Reduktion aufgenommen werden, wie bei der Oxidation abgegeben werden. In unserem Fall werden bei der Oxidation drei Elektronen abgegeben und bei der Reduktion zwei Elektronen aufgenommen.

Damit in der Oxidation auch so viele Elektronen abgegeben werden, wie in der Reduktion aufgenommen werden, gleichen wir die beiden Reaktionen nach ihren Elektonenanzahlen aus. Die obere Teilgleichung enthält 3 Elektronen, die untere aber nur 2. Wir bilden das kleinste gemeinsame Vielfache, also 6. Dazu muss man die obere Gleichung mit 2, die untere mit 3 multiplizieren. Das Ergebnis ist: Zwei Aluminium reagieren zu zwei Aluminiumdreiplus, wobei sie insgesamt 6 Elektronen abgeben. Auf der anderen Seite reagieren drei Eisenzweiplus mit insgesamt 6 Elektronen zu drei Eisen. Nun haben wir in beiden Teilgleichungen die gleiche Anzahl von Elektronen.

Anschließend können beide Gleichungen wieder zusammengefasst werden. Da die 6 Elektronen sowohl auf der Seite der Ausgangsstoffe stehen, als auch auf der Seite der Produkte, können sie heraus gekürzt werden. Grundsätzlich tauchen freie Elektronen nicht mehr in zusammengefassten Redoxgleichungen auf.

Zwei Mol Aluminium null werden also durch 3 mol Eisenzweiplus-Ionen oxidiert zu zwei mol Aluminiumdreiplus-Ionen, wobei die drei mol Eisenionen zu drei mol Eisen null reduziert werden.

Nun sind wir fast fertig. An sich stimmt die Redoxgleichung so schon, allerdings haben wir zu Beginn ja nicht Ionen, sondern Metalloxide eingesetzt. Also muss der Sauerstoff im letzten Schritt wieder hinzugefügt werden. Aus zwei Aluminiumdreiplus-Ionen wird also ein Molekül Aluminiumoxid und aus drei Eisenzweiplus-Ionen werden drei Moleküle Eisenoxid. Beachte dabei, dass in einem Molekül Aluminiumoxid schon zwei Aluminiumionen enthalten sind und deshalb nur eines entsteht.

26 Kommentare
  1. Hallo Itslearning Nutzer 2535 1139687,
    danke für deinen Vorschlag. Leider können wir momentan keine Videos auf Anfrage produzieren. Wir werden unser Angebot an Videos und Übungen jedoch immer mehr erweitern und dann wird es hoffentlich bald ein Video geben, das deine Idee enthält. Wir behalten deinen Vorschlag auf jeden Fall im Hinterkopf!
    Gerne kannst du dich bei Fragen auch an den Hausaufgaben-Chat, Mo-Fr 17-19 Uhr, wenden.
    Viel Spaß weiterhin beim Schauen unserer Videos!
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor 2 Monaten
  2. Grundsätzlich finde ich es schwierig, RedOx zu lernen, da in fast jeder Erklärung mit unterschiedlicher Methodik vorgegangen wird. Außerdem hilft es nicht gerade, sich alles richtig zu merken, da gleichzeitig Abgaben und Aufnahmen vonstatten gehen. Sauerstoff und Elektronen....

    Von Itslearning Nutzer 2535 1139687, vor 2 Monaten
  3. Da ich sehr mit diesem Thema zu kämpfen habe, wäre mir ein Video mit allem Drum und Dran am liebsten:
    - Wie stellt man dei Gleichung auf?
    - Wie ermittelt man die genutzten Werte?

    Von Itslearning Nutzer 2535 1139687, vor 2 Monaten
  4. meiner meinung nach, ist das umständlicher erklärt worden als es wirklich ist. aber trotzdem gutes video

    Von Vier Jentschis, vor 9 Monaten
  5. Hallo Tora M,

    hier wäre es besser, wenn du dich im Hausaufgabenchat meldest. Dieser ist Mo-Fr von 17-19 Uhr für euch erreichbar. Du findest ihn neben deinem Profilbild. Die Kommentare hier sind eher dazu gedacht, kleinere Fragen zum Video zu klären.

    Liebe Grüße aus der Redaktion

    Von Karsten Schedemann, vor 10 Monaten
  1. Ich hätte dann noch ein Beispiel: Kohlenstoffdioxid. Warum hat Kohlenstoff in der Zusammensetzung die Oxidationszahl +4, wenn es nur zwei Sauerstoffmoleküle gibt. Sauerstoff hat die Oxidationszahl -2, obwohl es nur einen Kohlenstoffmolekül gibt. Muss es zweimal gerechnet werden, weil unten eine zwei steht. Wenn ja, warum ist das nicht bei anderen Verbindungen so? Außerdem hat Kohlenstoff einen kleineren Negativitätsdifferenz, Warum wird dann die Oxidationszahl über dem Sauerstoff nicht positiv? Verstehen Sie was ich meine? Es könnte sein, dass ich es falsch begriffen habe.

    Von Tora M, vor 10 Monaten
  2. Ich habe übrigens verstanden, dass reine Elemente immer die Oxidationszahl 0 haben, aber wie ist es zum Beispiel mit Wasser und Kohlenstoffdioxid? Im Video habe ich es versucht zu verstehen, aber irgendwie kam es mir so vor, dass die Regeln zur Bestimmung der Oxidationszahlen, sich immer verändert haben.

    Von Tora M, vor 10 Monaten
  3. Ist es auch möglich die Ladung der Elemente anhand der Hauptgruppe, in der sie sich befindet, zu bestimmen?

    Von Tora M, vor 10 Monaten
  4. Das Problem ist halt; ich verstehe grundsätzlich nicht wie man man die Oxidationszahlen bestimmt zu den einzelnen zusammengestellten Elementen, indem man sich das Molekül anschaut. Ich habe mir auch schon die Videos dazu angeschaut und nicht ganz verstanden und ich schreibe bald eine LEK zum Thema Säuren.

    Von Tora M, vor 10 Monaten
  5. Mir sind die Schritte nicht klar. Also wie man vorgeht um eine Redoxreaktion aufzustellen und zu lösen.

    Von Tora M, vor 10 Monaten
  6. Hallo Tora M,
    jedes Element nimmt bevorzugt bestimmte Oxidationszahlen an. So nimmt Sauerstoff immer -II an. Daher muss das Eisen in Fe in FeO die Oxidationszahl +II haben. Und das Al in Al₂O₃ muss die Oxidationszahl +III haben. Atomare Elemente haben immer die Oxidationszahl 0.

    Liebe Grüße aus der Redaktion

    Von Karsten Schedemann, vor 10 Monaten
  7. Wie kommt man auf die Oxidationszahlen?

    Von Tora M, vor 10 Monaten
  8. Vielen Dank für Ihren Hinweis. Wir werden uns mit dem Problem beschäftigen und suchen nach einer Lösung.

    Von Bianca Blankschein, vor etwa 3 Jahren
  9. Wo ich grade die Kommentare von Bine 123 lese, muss ich ihr voll zustimmen.
    Ich bin Lehrer und wenn ich die Übungen mit meinen Schülern bearbeite, schaue ich mir die Aufgaben vorher an und löse einige stichprobenartig. Dann würde ich gerne alles wieder zurücksetzen, muss aber die Aufgaben bis zum Schluss lösen. Das ist lästig und zeitaufwendig. Deswegen fände ich es auch gut, man könnte jederzeit die Aufgaben zurücksetzen.

    Von Manni Dreier, vor etwa 3 Jahren
  10. Man muss erst alle 5 Aufgaben lösen, um diese zurücksetzen zu können. Einzelne Aufgaben kann man nicht zurücksetzen und das finde ich nicht gut.

    Von Bine123, vor mehr als 3 Jahren
  11. Und wie bitteschön kann ich meine LÖSUNGEN wieder löschen?`Ich bin Mutter und habe mir das selbst beibringen wollen und nun kann mein Kind nicht mehr die Lösungsaufgaben lösen, da sie von mir schon teilw. gelöst wurden. Sie hatten mir doch schon vor 2 Mo. versprochen, dieses Problem zu lösen. Also: wie kann man die eigenen Lösungen wieder auf 0 stellen????? Nein, sich ausloggen und wieder einloggen reicht nicht aus.

    Von Bine123, vor mehr als 3 Jahren
  12. Nice

    Von Paluten, vor fast 4 Jahren
  13. Das hilft mir nicht wirklich weiter!!! Etwas zu kompliziert erklärt.

    Von Marcel S., vor etwa 4 Jahren
  14. Diese Oxidationszahlen machen das unnötig kompliziert :(

    Von Keppi75, vor mehr als 4 Jahren
  15. Hallo Gerold,

    um Redoxreaktionen zu verstehen, musst du erst verstanden haben, was Oxidation und Reduktion ist und wie man Oxidationszahlen bestimmt. Im Thema "Oxidation und Reduktion" findest du diese Grundlagen vor den Videos zu Redoxgleichungen. Diese sollten dir weiter helfen.
    Viel Erfolg beim Lernen!

    Von Bianca Blankschein, vor mehr als 4 Jahren
  16. Furchtbar ich versteh nur die Hälfte:(((
    Könnt ihr mir ein paar Video empfehlen die die Grundlagen hierfür erklären?
    (Das Video an sich ist super, nur leider fehlen mir die Grundlagen9

    Von Benni.Rie, vor mehr als 4 Jahren
  17. Warum schreibt man aufeinmal Al3+ und nicht Al2 3+
    wieso darf man die 2 unten einfach weglassen verstehe das nicht so ganz?

    Von Tom Matthes, vor fast 5 Jahren
  18. Um Redoxreaktionen wirklich gut verstehen zu können, solltest du vorher gut über Reduktion, Oxidation und das Bestimmen von Oxidationszahlen Bescheid wissen.
    Die Videos aus dem Thema „Oxidation und Reduktion“ helfen dir sicher weiter.
    Liebe Grüße
    Bianca

    Von Bianca Blankschein, vor mehr als 5 Jahren
  19. Hallo,

    Aluminium ist in dieser Redoxgleichung das Element, welches oxidiert wird. Elementares Aluminium hat die Oxidationsstufe 0. Bei der Oxidation wird Sauerstoff aufgenommen und Elektronen werden abgegeben. Elektronen sind negativ geladene Teilchen. Wenn negative Ladung abgeben wird, bleibt ein Überschuss an positiver Ladung übrig, denn ein Aliminiumatom besitzt genauso viele Elektronen wie auch Protonen. Werden nun drei dieser negativen Elektronen abgegeben, bleibt ein dreifach positiv geladenes Teilchen Al3+ zurück. Die Oxidationsstufe ändert sich damit zu +III im Aluminiumoxid.
    Wenn du noch Porbleme hast bei der Bestimmung von Oxidationszahlen, dann kannst du dir gern ein Video dazu anschauen.
    Viel Freude weiterhin an der Chemie,
    Bianca

    Von Bianca Blankschein, vor mehr als 5 Jahren
  20. warum wird Al 0 zu Al+ ???

    Von Isabel Gracia, vor mehr als 5 Jahren
  21. Ich verstehe gar nichts !!! :O HELP

    Von LiDonDe M., vor mehr als 5 Jahren
Mehr Kommentare

Redoxreaktionen – Grundlagen Übung

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

  • Erkläre den Prozess der Aluminothermie.

    Tipps

    Um die Schienen zu verbinden, benötigst du flüssiges Eisen.

    Lösung

    Um Eisenbahnschienen miteinander zu verbinden, wird flüssiges Eisen benötigt. Dieses lässt sich durch Thermitschweißen (Aluminothermie) erhalten. Dazu wird ein Gemisch aus Eisenoxid und Aluminium gezündet. Bei der ablaufenden Redoxreaktion entsteht das benötigte Eisen. Gleichzeitig wird so viel Wärme erzeugt, dass das Eisen schmilzt und zwischen die Schienen laufen kann.

  • Erkläre, warum Oxidation und Reduktion immer gekoppelt ablaufen müssen.

    Tipps

    Bei einer Redoxreaktion werden Ladungen übertragen.

    Lösung

    Wird ein Element oxidiert, erhöht sich seine Oxidationszahl. Es gibt dann negative Ladung bzw. Elektronen ab. Die Elektronen können aber nicht frei existieren. Es wird also ein zweites Element benötigt, das die Elektronen aufnimmt und somit reduziert wird.

  • Formuliere die Redoxgleichung zur Synthese von Schwefeltrioxid.

    Tipps

    Sauerstoff ist elektronegativer als Schwefel.

    Der elektronegativere Partner nimmt die Elektronen auf.

    In der Gesamtgleichung werden Oxidation und Reduktion zusammengefasst.

    Es müssen so viele Elektronen aufgenommen wie abgegeben werden.

    Lösung

    Schwefel wird in der Synthese oxidiert. Er besitzt in dieser Verbindung die Oxidationsstufe +VI. Es werden bei der Oxidation also 6 Elektronen abgegeben. Gleichzeitig wird Sauerstoff reduziert. Da im Molekül zwei Atome Sauerstoff enthalten sind und beide die Oxidationsstufe -II besitzen, werden 4 Elektronen aufgenommen. Um nun beide Reaktionen zusammenfassen zu können, muss das kleinste gemeinsame Vielfache der übertragenen Elektronen gebildet werden. Das ist in diesem Fall 12. Die Teilgleichung der Oxidation muss also mit zwei multipliziert werden, die der Reduktion mit 3.

    Daraus ergibt sich die Gesamtgleichung:

    $ 2~S + 3~O_2 \rightarrow 2~SO_3$

  • Formuliere die Redoxgleichung von Aluminium und Eisen(II)oxid.

    Tipps

    Überlege dir zuerst, welches Element reduziert und welches oxidiert wird.

    In der Gesamtgleichung werden Oxidation und Reduktion zusammengefasst. Bedenke, dass dafür die Elektronenanzahl in beiden Teilgleichungen gleich sein muss.

    In der Gesamtgleichung tauchen keine Elektronen mehr auf.

    Die oxidierten Formen liegen als Oxide vor.

    Lösung

    Beim Erstellen einer Redoxgleichung werden zunächst Oxidation und Reduktion bestimmt. Bei der Oxidation erhöht sich die Oxidationszahl eines Elementes, es werden also Elektronen abgegeben. Bei der Reduktion wird die Oxidationszahl kleiner. In unserem Beispiel wird also Aluminium oxidiert und Eisen reduziert. Bei der Oxidation werden 3 Elektronen benötigt, bei der Reduktion aber nur 2 frei. Da die Elektronenanzahl in einer Redoxgleichung ausgeglichen sein muss, wird also die Teilgleichung der Oxidation mit zwei multipliziert und die Teilgleichung der Reduktion mit 3. Du suchst dir also das kleinste gemeinsame Vielfache. Anschließend werden beide Reaktionen zusammengefasst. Zuletzt werden aus den Ionen wieder die eingesetzten Oxide, indem du den Sauerstoff in der Gleichung ergänzt.

    $ Al \rightarrow Al^{3+} + 3~e^-$

    $Fe^{2+} + 2~e^- \rightarrow Fe$

    $2~Al + 3~Fe^{2+} \rightarrow 2~Al^{3+} + 3~Fe$

    $2~Al + 3~FeO \rightarrow Al_2O_3 + 3~Fe $

  • Bestimme die Oxidationszahlen des Schwefels in folgenden Verbindungen.

    Tipps

    Die Elektronen der Bindung werden immer dem elektronegativeren Partner zugeordnet.

    Im Periodensystem nimmt die Elektronegativität von links nach rechts und von unten nach oben zu.

    Lösung

    Um die Oxidationszahlen eines Elements in einer Verbindung bestimmen zu können, musst du zunächst aus dem Periodensystem ermitteln, welches Element in der Verbindung das elektronegativere ist. Einen guten Anhaltspunkt bietet dir da auch schon die Lage des Elements im Periodensystem. Denn die Elektronegativität nimmt im Periodensystem von links nach rechts und von unten nach oben zu.

    Sauerstoff ist in diesem Fall das elektronegativste Element, dann kommt Schwefel und dann Wasserstoff. In einer Verbindung werden die Bindungselektronen nun formal dem elektronegativeren zugerechnet. In Schwefeldioxid werden also die Bindungelektronen zum Sauerstoff gezählt. Damit werden vier negative Ladungen vom Schwefel genommen und er erhält die Oxidationsstufe +IV. In Schwefelwasserstoff werden die Elektronen zum Schwefel gerechnet und somit erhält Schwefel die Oxidationszahl -II. In Schwefelsäure erhält er +VI. Da im elementaren Schwefel $S_8$ nur Schwefelatome gebunden sind, erhält er hier die Oxidationsstufe 0.

  • Entscheide, ob folgende Stoffe oxidiert oder reduziert werden.

    Tipps

    Bei der Oxidation wird die Oxidationszahl des Elementes größer.

    Bei einer Oxidation werden Elektronen abgegeben.

    Eines der Beispiele ist keine Red-Ox-Reaktion.

    Lösung

    Wird ein Element oxidiert, dann wird die Oxidationszahl größer. Es werden also Elektronen abgegeben. Um zu bestimmen, ob eine Oxidation oder eine Reduktion vorliegt, kannst du dir also die Oxidationszahl eines Elementes anschauen. Bei einer Oxidation werden Elektronen abgegeben. Da diese nicht frei existieren können, muss eine Oxidation immer mit einer Reduktion gekoppelt sein. Bei der Reduktion werden die Elektronen aufgenommen. Die Oxidationszahl reduziert sich bei diesem Element.

    Wenn wir also Kupfer und Schwefel zu Kupfersulfid reagieren lassen, dann wird Kupfer dabei oxidiert. Seine Oxidationszahl steigt von 0 als +II. Die dabei freiwerdenden Elektronen werden vom Schwefel aufgenommen. Der Schwefel wird bei dieser Reaktion also reduziert und die Oxidationsstufe sinkt von 0 auf -II.

    Ändert sich die Oxidationszahl allerdings bei keinem der beteiligten Elemente, so wie bei der Reaktion von Schwefeldioxid mit Wasser zur schwefligen Säure, dann liegt auch keine Redoxgleichung vor. Es wird also weder ein Stoff oxidiert noch reduziert.