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Redoxreaktionen Reduktion ist immer mit einer Oxidation gekoppelt! Geschichte Oxidation: Elemente + Sauerstoff Oxid 1. Versuch: Pyrophores Eisen Fe(OOCCOO) Fe + 2 CO2 ↑ 4 Fe + 3 O2 2 Fe2O3 Geschichte 2. Versuch: Waage - Eisenoxid Warum schwerer 2 Fe + O2 2 FeO 1783: Lavoisier oxygène (frz.) = Sauerstoff Verbrennung = Vereinigung mit Sauerstoff Geschichte Reduktion: Metallherstellung Kupferzeit, Bronzezeit, Eisenzeit 800 v. Chr. Eisenherstellung mittels Rennöfen Redoxreaktionen: Aufnahme und Abgabe von Sauerstoff Definition 3.1 Versuch: Kupferdarstellung I CuO + Fe Cu + FeO 3.2 Versuch: Kupferdarstellung II CuCl2 + Fe Cu + FeCl2 Definition Sauerstoffabgabe Reduktion CuO + Fe Cu + FeO Oxidation Sauerstoffaufnahme Elektronenaufnahme Reduktion 2+ 0 CuCl2 + Fe 0 2+ Cu + FeCl2 Oxidation Elektronenabgabe Definition Cu2+ + Fe Cu + Fe2+ Teilreaktionen Reduktion: Cu2+ + 2 e- Cu Oxidation: Fe 2 e- + Fe2+ Definition Redoxreaktionen = Elektronenübertragungsreaktionen Oxidation = e- - Abgabe Reduktion = e- - Aufnahme Oxidationsmittel wirkt oxidierend und wird selbst reduziert! (Elektronenakzeptor) Reduktionsmittel wirkt reduzierend und wird selbst oxidiert! (Elektronendonator) Definition 4.1 Versuch: Cl2-Darstellung 2 KMnO4 + 16 HCl 5 Cl2 + 2 KCl + 2 MnCl2 + 8 H2O 4.2 Versuch: NaCl – Synthese 2 Na + Cl2 2 NaCl Oxidationszahlen 1. Die Summe der OZ ist in OZungeladenen (MgCl2)Fiktive = 0 Verbindungen Zahlen!!! = 0, in = der Ladung. OZgeladenen (NH4+) = Atomgruppen 1+ 2. H in Verbindungen im „Normalfall“ 1+ 0, 1+, 1-, 2+, … (in Hydriden 0, 1-)-1, -1, -2, … 0, I+, II+, … 3. O in Verbindungen imI-, „Normalfall“ 2+I, -I, -II, … (in Peroxiden0,1-) 4. Fluor, als elektronegativstes Element hat OZ 1- Oxidationszahlen Schreibweise 4+ 1+ 2? H2S 6+ SO3 SO2 4+ H2SO3 6+ H2SO4 Spannungsreihe Geschichte: 17 Jh. Volta und seine Zunge Definition: 2 verschiedene Metalle in einem Elektrolyten Spannung Halbzelle: Metall in Metallsalzlösung Bsp.: Zn-Stab in ZnSO4-Lösung Daniell-Element: 2 Halbzellen + Salzbrücke Daniell-Ellement 5. Versuch: Daniell-Element Cu2+ + 2 e- Cu Zn 2 e- + Zn2+ Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ Daniell - Element Kupfer-, Zinkhalbzelle 1 molare Elektrolytlösungen Salzbrücke Ionenaustausch Spannungsreihe oxidierte Form reduzierte Form Standardpotential Li+ + e- Li - 3,05 V Na+ + e- Na - 2,71 V Mg2+ + 2 e- Mg - 2,27 V Zn2+ + 2 e- Zn - 0,76 V Fe2+ + 2 e- Fe - 0,41 V Sn2+ + 2 e- Sn - 0,14 V 2 H+ + 2 e- H2 + 0,00 V Cu2+ + 2 e- Cu + 0,35 V Ag+ + e- Ag + 0,80 V Hg2+ + 2 e- Hg + 0,85 V Au3+ + 3 e- Au + 1,50 V + 2 e- 2 F- + 2,87 V F2 unedel edel Standardwasserstoffelektrode Passivierung 6. Versuch: Der errötende Nagel Fe + 2 HCl 2 Fe + 6 HNO3 FeCl2 + H2 ↑ Fe2O3 + 6 NO2 ↑ + 3 H2O Fe + CuCl2 Cu + 4 HNO3 2 Fe + 6 HNO3 Fe + Cu2+ FeCl2 + Cu Cu(NO3)2 + 2 NO2 ↑ + 2 H2O Fe2O3 + 6 NO2 ↑ + 3 H2O Cu + Fe2+