Redoxreaktionen

WAS IST OXIDATION?

Robert Boyle definierte im 17. Jh. als erstes den Begriff Oxidation.  Als Oxidation bezeichnet man heute eine Elektronenübergangsreaktion, bei der eine Substanz (Reduktionsmittel) ein oder mehrere Elektronen an eine andere Substanz (Oxidationsmittel) abgibt und damit „oxidiert“ wird. Allgemein versteht man darunter die Sauerstoffaufnahme und die Abgabe von Elektronen. Oxide (die Verbindung des Sauerstoffs mit anderen Elementen)sind in der Natur die am häufigsten vorkommende Verbindung wie zum Beispiel CaO (Calciumoxid), K2O (Kaliuoxid) oder auch H2O (Wasser)

Oxidationen laufen immer zusammen mit Reduktionsreaktionen im Rahmen einer Redox-Reaktion ab. Bei Oxidationen handelt es sich um exergene Reaktionen, d.h.Reaktionen, bei denen Energie frei wird.

Oxidation:

Metall + Sauerstoff  —> Metalloxid

Eisen + Wasser + Sauerstoff —> Eisenhydroxid (+ Energie)

Früher wurde die Oxidation und Reduktion an Sauerstoff fest gemacht. Wurde Sauerstoff aufgenommen, so ist ein Stoff oxidiert, bei Sauerstoffabgabe reduziert.
Jetzt sagt man nur, dass bei Redoxreaktionen einzelne Atome ihre Anzahl an Elektronen verändern. Da müssen immer genauso viele Elektronen weggenommen werden, wie hinzugefügt werden, damit es nicht  mehr oder weniger Elektronen als nötig gibt.

Die alte Definition von Oxidation ist, wenn Metallen mit Sauerstoff eine Verbindung eingehen

Metall + Sauerstoff-> Metalloxid

Allerdings: Edelmetalle können nicht oxidiert werden! (Darum rostet auch Gold nicht.)

GESCHICHTLICHES

Der Begriff Oxidation wurde ursprünglich von Antoine Laurent de Lavoisier erschaffen, der durch die Vereinigung von Elementen und chemischen Verbindungen mit dem Element Sauerstoff  die Bildung von Oxiden beschreiben wollte. Später erfolgte eine Erweiterung des Begriffes, indem man Reaktionen, bei denen Wasserstoff-Atome einer Verbindung entzogen wurden. Früher wurde die Oxidation als Calzination bezeichnet.

OXIDATION MIT UND OHNE SAUERSTOFF

Oxidation mit Sauerstoff

Beispiele:

Alle Arten der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Stoffen unter Luftsauerstoff,

  • Verbrennung von Kohle,
  • Holz,
  • Benzin im Motor,
  • Kerzen usw.

Oxidation von Kohlenstoff:

Das Kohlenstoff Atom hat  vier Valenzelektronen (=Außenelektronen). Davon gehen zwei mit Sauerstoff eine Doppelbindung ein. Dadurch  entsteht dann Kohlendioxid;  C, dass zwei Doppelbindungen mit O hat.

Ein ganz typisches Beispiel für eine Redoxreaktion ist auch das Verbrennen eines Streichholzes!

Oxidation ohne Sauerstoff

In diesem weiteren Sinne bedeutet Oxidation das Abgeben von Elektronen.

Beispiel:

Es gibt bei der Reaktion von Natrium und Chlor zu Natriumchlorid das Natriumatom ein Elektron an das Chloratom ab. Dadurch wird Natrium oxidiert. Im Gegenzug wird Chlor dabei reduziert.

DIE OXIDATIONSZAHL

Die Oxidationszahl wird als Ladungszahl eines Atoms oder einer Atomgruppe bezeichnet.  Bei der Oxidation wird die Oxidationszahl mehr und bei der Reduktion weniger.

OXIDATION IN DER BIOLOGIE

In Biologie wird Oxidation als Abgabe vom Wasserstoff bezeichnet. Zum Beispiel in der Zelle werden der Glykolyse organische Verbindungen von Wasserstoffatomen durch bestimmte Coenzyme weggenommen.

REDUKTION

Die Reduktion ist der umgekehrte Vorgang der Oxidation. Wird ein Stoff oxidiert wird der andere reduziert. Wenn also Oxidation Sauerstoffaufnahme bedeutet, so bedeutet Reduktion Sauerstoffabgabe.

Wie oben bereits erwähnt laufen Reduktion und Oxidation stets parallel ab. Daher der Begriff Redox Ein Stoff wird reduziert, nimmt also etwa Elektronen oder H-Atome auf, dafür gibt ein anderer Stoff Wasserstoff oder Elektronen ab und wird also selber oxidiert Der andere Stoff wird zum Reduktionsmittel und dabei selber oxidiert.

MERKE REDOXREAKTIONEN im modernen Verständnis bedeute immer Elektronenübergang
Ein Überblick über die Vorgänge bei Redox-Reaktionen:

OXIDATION REDUKTION
Sauerstoffaufnahme Sauerstoffabgabe
Wasserstoffabgabe Wasserstoffaufnahme
ELEKTRONENABGABE ELEKTRONENAUFNAHME
OXIDATIONSZAHL WIRD GRÖSSER OXIDATIONSZAHL WIRD KLEINER

Redoxreaktionen im Alltag

Was ist eine Redoxreaktion?

Eine Redoxreaktion ist ein chemisches verfahren bei dem ein Reaktionspartner Elektronen auf einen anderen überträgt. Die Elektronenaufnahme wird hierbei Reduktion genannt und die Elektronenabgabe  Oxidation. Redoxreaktionen sind in der Chemie unverzichtbar.

-Ablauf einer Oxidation, Reduktion und einer Redoxreaktion

  Oxidation: Abgabe eines Elektrons von Stoff A: A-> A+ + e-

Reduktion: Elektronenaufnahme durch Oxidationsmittel B: A+B-> A+ + B-

Redoxreaktion: Abgabe von Elektron von Stoff A an B

Vorkommen

Überall kommen Redoxreaktionen vor z.B. im Auto oder in der Metallindustrie. Auch in der Lebensmittelindustrie hat die Redoxreaktion einen sehr hohen stellwert. Hierbei in der Herstellung von Margarine:

R-CH=CH-R+H2 ->R-CH2-CH2-R

Katalytische Hydrierung von Fettsäuren: ungesättigte Fettsäuren werden mit Wasserstoff hydriert

-Vorkommen im Haushalt

Redoxreaktionen kommen in Desinfektionsmittel (Oxidationsmittel) und auch beim Haare färben vor. Auch bei der Batterie finden wir Redox-Reaktionen: ein unedleres Metall gibt Elektronen ab, die das edlere Metall abgibt. Trägermittel ist eine leitende Flüssigkeit (die „Batteriesäure“).

Rost-GERS

Rost-GERS

Bericht von Sarah Klaunig, 2FKA; Foto Geroldinger;

Quellen:

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_11/vlus/einfuehrung.vlu/Page/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_11/kap11_1.vscml.html

http://de.wikipedia.org/wiki/Oxidation

Quiz: Melanie Wolf, Anna Baier & Kathrin Marik, 3HIA, 2012

Redox Quiz

Wenn Du den Text über Redox Reaktionen aufmerksam gelesen hast, wirst Du die Fragen bestimmt korrekt beantworten können:

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