Diese Kapitel stellen die Basis für das sichere Aufstellen von Redox-Reaktionen dar:
Aufstellen der Redox-Reaktionen
Bei einer Redoxreaktion werden Elektronen von einem Donator (Abgeber) auf einen Akzeptor (Aufnehmer) übertragen. Dementsprechend spricht man auch von Elektronenübergängen.
Deswegen muss man zwei Teilgleichungen aufstellen. Zum einen die Reduktions- und zum anderen die Oxidations-Gleichung.
In unserem Grundlagenvideo findet ihr alle notwendigen Schritte einfach dargestellt.
Um Redox-Reaktionen sicher aufstellen zu können, ist es hilfreich, zunächst die Ox-Zahlen der beteiligten Atome zu bestimmen. Sie zeigen an, wie viele Elektronen ein Teilchen im Vergleich zum Ausgangszustand aufgenommen oder abgegeben hat. Eine Erhöhung der Ox-Zahl weist auf eine Oxidations-Gleichung hin, während eine Verringerung der Ox-Zahl eine Reduktion signalisiert. Dieser Zusammenhang macht es deutlich leichter, Elektronenübergänge korrekt zuzuordnen.
Beim Aufstellen der Teilgleichungen beginnt man meist mit der Oxidations-Gleichung, also der Elektronenabgabe. Anschließend formuliert man die Reduktions-Gleichung, bei der Elektronen aufgenommen werden. Beide Teilgleichungen müssen so angepasst werden, dass die Anzahl der abgegebenen und aufgenommenen Elektronen übereinstimmt. Dies macht man, falls notwendig, indem man die Teilgleichungen so multipliziert, dass die Elektronen herausgekürt werden können. Erst dann können sie zur Gesamtgleichung zusammengeführt werden. Dieser Schritt wird als Elektronenausgleich bezeichnet und ist zentral für jede Redox-Reaktion.
Alltag
Verbrennungen, Korrosion (z. B. Rostbildung) oder elektrochemische Prozesse in Batterien beruhen alle auf Elektronenübertragungen. Wer die Grundlagen des Aufstellens beherrscht, kann viele dieser Vorgänge besser verstehen und erklären. Deshalb lohnt es sich, die Methode Schritt für Schritt zu üben und typische Fehlerquellen – etwa falsche Ox-Zahlen oder unvollständigen Ladungsausgleich – bewusst zu vermeiden.
Viele Vorgänge, die uns im Alltag selbstverständlich erscheinen, beruhen auf Prozessen, bei denen Teilchen ihre elektrische Ladung verändern, indem sie Elektronen abgeben oder aufnehmen. Diese unsichtbaren Veränderungen bestimmen, wie Stoffe miteinander reagieren, wie Energie freigesetzt wird und warum bestimmte Materialien stabil bleiben, während andere sich verändern.
Ein besonders anschauliches Beispiel ist das Entstehen von Rost. Wenn Eisen mit Wasser und Luft in Kontakt kommt, laufen mehrere Schritte ab, bei denen Elektronen zwischen verschiedenen Teilchen wandern. Dadurch bildet sich eine neue Verbindung, die wir als Rost kennen. Dieser Vorgang zeigt, wie stark solche Elektronenverschiebungen unsere Umgebung prägen – selbst bei scheinbar einfachen Dingen wie einem Gartenzaun oder Werkzeugen.
Auch in Batterien und Akkus spielen diese Prozesse eine zentrale Rolle. Beim Entladen wandern Elektronen durch einen äußeren Stromkreis und liefern die Energie, die wir für Taschenlampen, Smartphones oder Elektrogeräte benötigen. Beim Aufladen wird dieser Vorgang umgekehrt, sodass die Batterie wieder nutzbar wird. Ohne diese kontrollierten Elektronenbewegungen wäre moderne mobile Technik kaum denkbar.
Ein weiteres Beispiel findet sich in biologischen Systemen. Unser Körper gewinnt Energie aus Nahrung, indem Elektronen schrittweise von einem Molekül zum nächsten übertragen werden. Diese kontrollierten Abläufe ermöglichen es, Energie in einer Form bereitzustellen, die Zellen nutzen können. Ohne diese Mechanismen könnten Muskeln nicht arbeiten, Organe nicht funktionieren und Denkprozesse nicht stattfinden.
Auch Verbrennungsvorgänge – vom Kerzenlicht bis zum Motor eines Autos – beruhen auf Elektronenverschiebungen. Dabei wird Energie freigesetzt, die wir als Wärme oder Licht wahrnehmen. Selbst alltägliche Reinigungsprozesse, etwa das Bleichen von Textilien oder das Desinfizieren von Oberflächen, nutzen Stoffe, die Elektronen aufnehmen oder abgeben können, um unerwünschte Substanzen zu verändern oder abzubauen.
Diese Beispiele zeigen, wie grundlegend Elektronenbewegungen für viele technische, biologische und alltägliche Abläufe sind. Wer versteht, wie solche Prozesse funktionieren, erkennt Zusammenhänge, die weit über den Chemieunterricht hinausreichen.
Fragen zum Video:
FAQ
Redox-Reaktionen sind chemische Reaktionen, bei denen Elektronen von einem Reaktionspartner, dem Elektronendonator auf einen anderen, den Elektronenakzeptor übertragen werden. Einfach ausgedrückt handelt es sich um Elektronenübergänge. Im Gegensatz dazu finden bei Säure-Base-Reaktionen Protonenübergänge statt, bei denen Protonen (H⁺) übertragen werden.
Ox. ist der Vorgang der Elektronenabgabe. Red. ist der Vorgang der Elektronenaufnahme.
Merkhilfen:
- OIL RIG: Oxidation Is Loss (of electrons), Reduction Is Gain (of electrons)
- „Oxford“: Studenten (Elektronen) gehen von Oxford fort (Ox.)
Redox-Reaktionen lassen sich in fünf Schritten aufstellen:
- Aufstellen und Ausgleichen der Edukte und Produkte – Koeffizienten-Ausgleich beachten
- Bestimmen und Notieren der Ox-Zahlen
- Elektronenausgleich
- Ladungsausgleich mit Oxonium- (saure Lösungen) oder Hydroxidionen (basische Lösungen)
- Stoffausgleich mit Wassermolekülen
Um die Elektronen auszugleichen, multipliziert man die Teilgleichungen (Ox. und Red.) mit geeigneten Faktoren. So erreicht man das kleinste gemeinsame Vielfache der Elektronenanzahl in beiden Teilgleichungen. Anschließend können die Elektronen auf beiden Seiten der Gleichung gegeneinander gekürzt werden.
Nach den Grundlagen seid ihr jetzt für die kommenden Übungen gut gerüstet!
Chemie Redoxreaktion Beispiele:
Lösungsvideos:
Übung:
Stelle die Redox-Reaktion für folgenden Versuch auf:
Kaliumiodat (KIO3) reagiert in Form einer Redox-Reaktion mit Kaliumiodid im sauren zu Iod. Formuliere alle Teilgleichungen und die Redoxgleichung für die beschriebene Reaktion.
Übung:
Stelle die Reaktion für folgenden Versuch auf:
Taucht man einen Eisennagel in eine bläuliche Kupfer(II)-sulfat Lösung, dann bildet sich auf dem Eisennagel nach einiger Zeit ein rot-brauner Belag und die Lösung beginnt sich zu verfärben. Dies ist durch die Bildung von Eisen(II)-Ionen zu erklären.
Übung:
Formuliere alle Teil- und die Gesamtgleichung für folgenden Versuch:
Man kocht Kohlenstoff in Schwefelsäure. Dabei entsteht Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid.
Übung:
Erstelle die Gleichungen für die Reaktion von Kaliumdichromat (K2Cr2O7) mit Eisen(II)-sulfat im Sauren. Die entstehenden Produkte bei dieser Reaktion sind Cr3+-Ionen und Eisen(III)-sulfat.
Übung:
Formuliere die Reaktion mit allen Teilgleichungen für folgenden Versuch:
Wasserstoffperoxid (H2O2 (aq)) wird in basische, violette Kaliumpermanganatlösung (KMnO4 (aq)) gegeben. Die Lösung verfärbt sich durch die Bildung von Braunstein (MnO2) braun. Bei der Reaktion wird Sauerstoff frei.
