Chemie endlich verstehen, heute mit dem Thema Redoxgleichung aufstellen. Als Vorwissen solltet ihr schon mal mitbringen, dass ihr wisst, wie man Reaktionsgleichung aufstellt und welche Teile was bedeuten. Ihr solltet außerdem Salzformeln bzw.
Verhältnisformeln von Salzen aufstellen können. Solltet wissen, was bei der Ionenbildung aus den Elementen passiert. Und ihr solltet auch wissen, was Redoxreaktionen ganz grundsätzlich sind.
Falls ihr da noch was nachholen müsst, schaut einfach in die Beschreibung, da sind die Links zu den Videos. Grundsätzlich sind Redoxreaktionen nach einem bestimmten Schema aufzustellen. Das findet ihr auf der linken Seite. Ich werde euch das an zwei Beispielen Stück für Stück erklären. Das erste Beispiel ist die Reaktion von Natrium und Chlor zu Natriumchlorid.
Fangen wir mit den Teilgleichungen an. Ich gehe jetzt einfach der Reihe nach vor. Wir fangen mit Natrium an.
Da es ja um die Elektronenübertragung geht, müssen wir schauen, wie viel Außenelektronen Natrium hat. Das finden wir natürlich im Periodensystem. Natrium steht in der ersten Hauptgruppe, kann also ein Außenelektron abgeben.
Das heißt, es findet hier eine Oxidation statt. Selbst wenn Natrium hier so steht, müsst ihr immer im Hinterkopf behalten, dass wir einfach ein Natriumatom mit einem Außenelektron haben. Natrium reagiert also zu einem Natriumkation und einem Elektron.
Als nächstes Chlor. Chlor liegt als Molekül vor. Die Elemente, die als Molekül vorkommen, Solltet ihr auswendig kennen, das sind diese hier als kleine Erinnerung.
Wir schauen also auch für Chlor ins Periodensystem und schauen, wie viele Außenelektronen es hat. Chlor steht in der siebten Hauptgruppe, hat also sieben Außenelektronen und benötigt ein weiteres Elektron, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen. Das heißt, Chlor wird reduziert. Bei Chlor handelt es sich um ein Molekül, das heißt, wir haben zwei Chloratome, die über eine Elektronenverbindung miteinander verbunden sind.
Wir brauchen also nicht nur ein einziges Elektron, sondern wir können uns das vorstellen, als hätten wir zwei Chloratome, die jeweils ein Elektron brauchen. Also muss ein Chlormolekül mit zwei Elektronen reagieren und es entstehen dabei zwei Chloridionen. An dieser Stelle haben Schüler oft ein Problem, da die zwei aus dem Index in den Faktor wandert.
Das liegt daran, dass wir aus einem Chlormolekül zwei Chloridionen bekommen. Das heißt, die 2 steht hier dafür, dass die zwei Chloratome miteinander verbunden sind, wir also ein Molekül haben, die Chloridionen jedoch einzeln vorliegen. Darum ist in dieser Stelle der Faktor vorne.
Jetzt sind die Teilgleichungen soweit fertig und wir kommen zum Elektronenausgleich. Der Elektronenausgleich bedeutet eigentlich nur, dass... beide Teilreaktionen immer die gleiche Anzahl an Elektronen haben müssen.
Das Ganze funktioniert über das kleinste gemeinsame Vielfache. Das kennt ihr von den Reaktionsgleichungen schon. Das kleinste gemeinsame Vielfache von 1 und 2. Die 1 steht für das eine Elektron in der Oxidation, die 2 für die zwei Elektronen in der Reduktion. Das kleinste gemeinsame Vielfache von 1 und 2 ist 2. Das heißt, wir müssen beide Teilreaktionen auf zwei Elektronen bringen.
Die Oxidation multiplizieren wir dazu einfach mit 2. So erhalten wir 2 Natriumatome, die zu 2 Natriumkationen reagieren und 2 Elektronen. Für die Reduktion müssen wir jetzt mit 1 multiplizieren, da hier ja bereits schon 2 Elektronen vorliegen. Der letzte Schritt ist das Zusammenfassen der Teilreaktionen. Dabei schreiben wir alles, was auf der linken Seite der Teilreaktion und auf der rechten Seite der Teilreaktion ist, zusammen in eine Redoxreaktion.
Das heißt... Auf der linken Seite haben wir zwei Natriumatome, ein Chlormolekül und zwei Elektronen. Auf der rechten Seite zwei Natriumionen, zwei Elektronen und zwei Chloridionen. An dieser Stelle müssen wir noch wegkürzen, was auf beiden Seiten gleich ist. Das sind in diesem Fall die beiden Elektronen.
Und jetzt vereinfachen wir die Gleichung einfach noch etwas weiter. Wir schreiben wieder Natrium und Chlorid auf, da verändert sich nichts. Die Ionen, die wir jetzt hier vorfinden, schreiben wir unten als Salzformel auf.
Falls ihr nicht mehr wisst, wie die Salzformeln funktionieren, schaut euch das Video nochmal an. Eine kleine Erinnerung hier. Wir haben zwei Natriumionen, das sind die hier oben, und zwei Chloridionen.
Die Salzformel ist jetzt die kleinste elektrisch-neutrale Einheit. Das heißt, von Natrium und Chlor gleicht sich die Ladung so aus, also 1 zu 1. Und dementsprechend ist die Salzformel NaCl. Damit aber auch alle Ionen irgendwie unterkommen, brauchen wir dieses Ganze zweimal. Also ein Natriumchlorid und noch ein Natriumchlorid.
Zum Schluss müssen wir nur noch die Aggregatzustände ergänzen und den Energieumsatz. Und schon ist die Redoxreaktion fertig aufgestellt. Das zweite Beispiel ist die Reaktion von Aluminium und Sauerstoff zu Aluminiumoxid.
Wir fangen wieder mit den Teilgleichungen an und fangen für Aluminium an. Aluminium steht in der dritten Hauptgruppe, kann also drei Elektronen abgeben und wird dementsprechend oxidiert. Wenn Aluminium drei Elektronen abgegeben hat, haben wir ein dreifach positiv geladenes Aluminiumion und drei Elektronen. Sauerstoff steht in der sechsten Hauptgruppe und hat dementsprechend sechs Außenelektronen. Das heißt, für jedes Sauerstoffatom brauchen wir zwei Elektronen, um es zu reduzieren.
Ein Sauerstoffmolekül besteht aus zwei Sauerstoffatomen. Für jedes Atom brauchen wir zwei Elektronen. Somit brauchen wir insgesamt vier Elektronen.
Nun, dass das Sauerstoffmolekül diese vier Elektronen aufgenommen hat, bekommen wir zwei Oxidionen, die zweifach negativ geladen sind. Die Teilelektionen sind fertig und wir brauchen wieder den Elektronenausgleich. Das KGV, das kleinste gemeinsame Vielfache von drei Elektronen hier oben und vier Elektronen hier unten, ist zwölf. Um die obere Gleichung auf zwölf Elektronen zu bringen, müssen wir mit vier multiplizieren.
kommen dann vier Aluminiumatome, die zu vier Aluminiumionen reagieren und aus den drei Elektronen multipliziert mit vier werden zwölf. Um die Reduktion auf zwölf Elektronen zu bringen, müssen wir mit drei multiplizieren, das heißt drei Sauerstoffmoleküle, zwölf Elektronen und sechs Oxidionen. Schon sind wir beim letzten Schritt, dem Zusammenfassen.
Alles, was auf der linken Seite stand, wird auch bei der Redoxreaktion nach links geschrieben. Vier Aluminiumatome, drei Sauerstoffmoleküle, zwölf Elektronen, alles von der rechten Seite, auch wieder auf die rechte Seite. Vier Aluminiumionen, zwölf Elektronen, sechs Oxidionen. Jetzt wird wieder gekürzt, die beiden Elektronen kommen auf beiden Seiten weg und das Ganze wird weiter vereinfacht.
Hier verändert sich nichts. Und die Ionen werden nun als Salz geschrieben. Aluminiumionen sind dreifach positiv geladen. Davon haben wir vier Stück. Von den Sauerstoff, also den Oxidionen, haben wir sechs Stück.
Und die Salzformel, das ist ja immer die neutrale, ist diese hier. Also Al2O3. Und diese Einheit haben wir zweimal.
Zum Abschluss kommen nur noch die Aggregatzustände. und der Energieumsatz. Ich hoffe ihr habt soweit alles verstanden.
Bis bald!