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Anorganische Chemie - Redoxgleichungen

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Anorganische Chemie

Redoxgleichungen

Redoxgleichung dienen zur Darstellung von Redoxprozessen und sind nichts anderes als die Reaktionsgleichungen für Redoxvorgänge. Wie in vorrangegangenen Reaktionen müssen auch die Gesetze der Erhaltung der Masse und der Erhaltung der Ladung beachtet und der pH-Wert berücksichtigt werden. 

Es existieren Redoxprozesse, die ausschließlich im sauren oder ausschließlich im basischen Milieu ablaufen können. 

Anwendungsbeispiel:

Beispiel

Hier klicken zum Ausklappen Damit Sie einen optimalen Einstieg in die Materie erhalten, beginnen wir mit einem Beispiel bei dem zwei Lösungen miteinander versetzt werden. Bei der einen Lösung handelt es sich um eine angesäuerte Kaliumiodid-Lösung $ I^- $ und bei der anderen Lösung um eine Wasserstoffperoxid-Lösung $ H_2O_2 $. Neben Wasser $ H_2O $ entsteht bei dieser Redoxreaktion Iod $ I_2 $. 

Im Nachfolgenden zeigen wir Ihnen schrittweise die Bestimmung der Größen in einer Redoxgleichung. Uns interssiert: Wobei handelt es sich um das Oxidationsmittel und was ist das Reduktionsmittel? Und wie muss die Nettogleichung aussehen?

1. Schritt: Reaktionsgleichung anhand der bekannten Größen aufstellen

Zu Beginn stellen wir die Reaktionsgleichung auf und bestimmen die Edukte und Produkte aus der obigen Aufgabenstellung:

Redoxgleichung
Redoxgleichung
2. Schritt: Oxidationszahlen bestimmen

Nun bestimmen wir die zugehörigen Oxidationszahlen nach den Regeln des vorherigen Kurstextes, bzw. unter Zuhilfenahme der Elektronegativität $ EN $:

1. Das Iodidion $ I^- $ bekommt die Oxidationszahl $ -I $, weil Ionen immer diese Wertigkeit aufweisen.

2. Das Wasserstoffperoxid $ H_2O_2 $ stellt eine Ausnahme dar. Der enthaltene Wasserstoff  bekommt die Oxidationszahl $ +I $ und der Sauerstoff $ O $die Oxidationszahl $ - I $. 

3. Das Iod $ l_2 $ liegt elementar vor, weshalb es die Oxidationszahl $ 0 $ erhält. 

4. Nun fehlt nur noch das Wassermolekül, bei dem der Wasserstoff die Oxidationszhal $ +I $ und der Sauerstoff, anders als beim Wasserstoffperoxid, die Oxidationszahl $ -II $

Wie das dann zusammengefasst aussieht, zeigt Ihnen die nächste Abbildung:

Oxidationszahlen der Edukte und Produkte
Oxidationszahlen der Edukte und Produkte
3. Schritt: Oxidationsschritt bestimmen

In diesem Schritt bestimmen wir den Oxidationsschritt. Aus den Iodidionen $ I^- $ wird elementares Iod $ I_2 $. Bei diesem Vorgang erhöht sich die Oxidationszahl aufgrund der Elektronenabgabe von $ -I $ auf $ 0 $. Da auf der Produktseite zwei Iodatome in Form von I_2 vorliegen, müssen die Iodidionen auf der Eduktseite die Zahl 2 vorangestellt bekommen, da ansonsten das Mengenverhältnis nicht stimmt. 

Oxidationsschritt
Oxidationsschritt

Aus diesem Oxidationsschritt sind zwei Elektronen hervorgegangen $ 2 e^- $. Es sind zwei Elektronen, da jedes Iodidion ein Elektron abgibt. Für den Fall der Oxidation stimmen die Mengenverhältnisse und Ladungsverhältnisse auf Edukt- und Produktseite. Auf beiden Seiten beträgt die Ladung $ 2- $

4. Schritt: Reduktionsschritt bestimmen

Bei unserem Beispiel reagiert das Wasserstoffperoxidmolekül zur Wasser. Dadurch ändert sich die Oxidationszahl des gebundenen Sauerstoffs von $ -I $ zu $ -II $. Durch diese Elektronenaufnahme (Reduktion) findet zeitgleich eine Oxidationszahlerniedrigung statt. 

Reduktionsschritt
Reduktionsschritt

Das Wassermolekül muss durch die stöchiometrische Zahl 2 ergänzt werden, damit wir links und rechts eine identische Anzahl von Sauerstoffatomen haben. Dies bewirkt jedoch ein Ungleichgewicht der Wasserstoffatome. Einen Ausgleich schaffen im sauren Milieu die Protonen $ H^+ $, weshalb diese mit $ 2 H^+ $ nun auf der linken Seite vom Reaktionspfeil ergänzt werden müssen. Durch diesen Vorgang wird ein Ladungsausgleich geschaffen und die Ladung nimmt den Wert 0 an.

5. Schritt: Nettogleichung erstellen

Nun haben wir zwei Gleichungen aus der wir nun eine gemeinsame bilden möchten, die Nettogleichung. Dies erreichen wir dadurch, dass wir

  • alle Atome,
  • alle Verbindungen,
  • alle Ionen,

herausstreichen, die links und rechts vom Reaktionspfeil in gleicher Art und Weise vorkommen. In unserem Beispiel trifft dies nur auf die Elektronen $ 2 e^- $ zu.  

Nettogleichung
Nettogleichung

Aus der Herleitung der Nettogleichung können wir folgende Informationen ableiten:

1. Das Wasserstoffperoxid ist das Oxidationsmittel

2. Die Iodidionen sind das Reduktionsmittel.