Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Stand: 20.09.10

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5.3 Redox-Reaktionen

Ziel: Es gibt Reaktionen, bei denen man "durch Probieren" sehr schwer ausgleichen kann. Meistens handelt es sich dabei um Redox-Reaktionen.

Material: V 1

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5.3.1 Oxidation

V1: Verbrennung von Eisen
M:
bulletBalkenwaage, Gewichtesatz
bulletStahlwolle
bulletAlu-Folie zum unterlegen
bulletFeuerzeug
D: Alu-Folie auf die Schale mit der Stahlwolle, dann austarieren. Stahlwolle mit einem Feuerzeug anzünden.
B: "Eisen" wird durch das Verbrennen an der Luft schwerer.
I: 4 Fe + 3 O2     ----->     2 Fe2O3    dHR<0
                                   Eisen-III-oxid

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Hinweis: Alte Definition: Reagiert ein Stoff mit Sauerstoff, so nennt man den Reaktionstyp Oxidation.

Untersuchen wir, was mit den Metallen genau passiert ist. Dazu schauen wir uns die Elektronenhüllen vor und nach der Reaktion an:

Fe      -----> Fe3+      +      3e-
Vorher   Nachher
Element   Kation

Fe lässt sich in Cl2 genauso verbrennen wie in O2. Bei beiden Reaktionen gibt Fe 3 Elektronen ab:

2Fe   +   3 Cl2 ----->       2 FeCl3              dH<0
    Eisen(III)-chlorid

Moderne Definition:

Oxidation bedeutet Elektronenabgabe (unabhängig vom Partner).

Stoffe, die bestrebt sind, Elektronen aufzunehmen, nennt man Oxidationsmittel.

A: Welche Elemente sind gute Oxidationsmittel? Die mit hoher EN, also Halogene und Sauerstoff.

Hinweis: ELOX = ELektrische OXidation (von Aluminium)

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5.3.2 Reduktion

Untersuchung, was mit den Nichtmetallen passiert ist. Das Salz besteht aus:

Fe2O3 -----> 2 Fe3+ +  3 O2-
Fe(III)-oxid    Fe(III)-Kation Oxid-Anion

Jedes Sauerstoffatom hat also zwei Elektronen aufgenommen (insgesamt das MOLEKÜL also 4!):

O2 + 4 e-     ----->     2 O2-

Moderne Definition:

Reduktion bedeutet Elektronenaufnahme.

Stoffe, die bestrebt sind, Elektronen abzugeben, nennt man Reduktionsmittel.

A: Welche Elemente sind gute Reduktionsmittel? Die mit niedriger EN: Wasserstoff, Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Kohlenstoff.

Hinweis: Reduktion von Eisen(III)-oxid mit Kohlenstoff beim Hochofenprozess!

2Fe2O3 + 3C      ----->     4Fe + 3CO2    dHR<0

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5.3.3 Redox-Reaktionen

Reduktion und Oxidation sind immer miteinander verknüpft: ein Element gibt nur dann Elektronen ab, wenn es auf ein anderes trifft, das diese Elektronen aufnimmt.

Fe               ----->        Fe3+ + 3 e- *4 Teilgleichung: Oxidation
O2 + 4e-     ----->     2 O2- *3 Teilgleichung: Reduktion, in der Schmelze
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4Fe + 3O2 ----->    2 Fe2O3 Summengleichung: Redox

 

Fe                               ----->    Fe3+ + 3e- *4 Teilgleichung: Oxidation
O2 + 2H2O + 4e-       ----->    4OH- *3 Teilgleichung: Reduktion, in Wasser
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4Fe + 3O2 + 6H2O   ----->    4Fe3+ + 12OH-  
4Fe + 3O2 + 6H2O   ----->    4Fe(OH)3 Summengleichung: Redox

(Nach dem Trocknen erhält man das gleiche Ergebnis wie oben).

4Fe(OH)3     ----->    2Fe2O3 + 6H2O

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    E-Mail an: Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de