Overview
Die Lektion behandelt, wie man Oxidationszahlen bestimmt, welche Regeln dabei gelten und wie man Spezialfälle erkennt, um Redoxreaktionen zu verstehen.
Was sind Oxidationszahlen?
- Die Oxidationszahl gibt die formale Ladung eines Atoms in einem Molekül oder Ion an.
- Sie hilft, Elektronenverteilungen in Verbindungen und Ionen zu beschreiben.
- Bei Redoxreaktionen ändert sich die Oxidationszahl: Oxidation erhöht, Reduktion verringert sie.
- Die Oxidationszahl wird meist als römische Zahl über das Elementsymbol geschrieben.
Grundlagen und Bestimmungsregeln
- Grundlage ist die Elektronegativität: Das elektronegativere Atom zieht die Bindungselektronen stärker an.
- Die Summe der Oxidationszahlen entspricht der Gesamtladung eines Moleküls oder Ions.
- Im elementaren Zustand ist die Oxidationszahl immer 0.
- Bei einatomigen Ionen entspricht sie der Ionenladung.
- In kovalenten Verbindungen werden die Bindungselektronen dem elektronegativeren Partner zugeordnet.
Spezialfälle wichtiger Elemente
- Fluor hat immer die Oxidationszahl -I, andere Halogene meist ebenfalls.
- Sauerstoff besitzt meist -II, in Peroxiden -I, in Hyperoxiden -0,5, selten auch +II (z.B. in OF₂).
- Metalle haben meist positive Oxidationszahlen entsprechend ihrer Hauptgruppennummer.
- Wasserstoff ist meist +I, in Metallhydriden -I.
Bestimmung bei großen Molekülen
- Zeichne die Strukturformel mit allen Bindungen.
- Vergleiche die Elektronegativitäten der Bindungspartner.
- Ordne Bindungselektronen dem Atom mit höherer Elektronegativität zu.
- Summiere die Elektronen jedes Atoms nach der Zuweisung.
- Ziehe die Elektronenzahl von der Valenzelektronenzahl ab: Das Ergebnis ist die Oxidationszahl.
- Atome desselben Elements können im Molekül verschiedene Oxidationszahlen haben.
Beispiele und Übungen
- BaO₂: Ba = +II, O = -I
- MnO₂: Mn = +IV, O = -II
- OH⁻: O = -II, H = +I
- KMnO₄: K = +I, Mn = +VII, O = -II
- H₃PO₄: H = +I, P = +V, O = -II
- S₂O₃²⁻: S = +V, O = -II
- H₂O: H = +I, O = -II
- H₂O₂: H = +I, O = -I
Key Terms & Definitions
- Oxidationszahl — Formale Ladung, die ein Atom in einer Verbindung annimmt, bestimmt durch Elektronegativitätsunterschiede.
- Redoxreaktion — Chemische Reaktion, bei der ein Stoff Elektronen abgibt (Oxidation) und ein anderer aufnimmt (Reduktion).
- Elektronegativität — Maß für die Fähigkeit eines Atoms, Bindungselektronen anzuziehen.
- Peroxid — Verbindung mit O₂²⁻-Ion, Sauerstoff hier mit Oxidationszahl -I.
Action Items / Next Steps
- Übe das Bestimmen von Oxidationszahlen an weiteren Verbindungen.
- Sieh dir das Video zu Redoxgleichungen an.
- Verwende die Tabelle der gängigen Oxidationszahlen zur schnellen Orientierung.