W IEDERHOLUNG : K APITEL 5 –

Timm Wilke

Georg-August-Universität Göttingen

Wintersemester 2013 / 2014

W IEDERHOLUNG : K ^APITEL 5 –

R ^{EAKTIONEN DER} A NORGANISCHEN C ^HEMIE

Einführung

 Brennendes

Magnesiumband

reagiert mit Sauerstoff und Brom

 Unterschiedliche Reaktionspartner – dennoch einige

Gemeinsamkeiten

Wiederholung: Die Chemische Reaktion

 Magnesium reagiert mit Sauerstoff zu Magnesiumoxid:

Mg + O  MgO

– Magnesium (2. Hauptgruppe) gibt 2 Elektronen („e^-“) ab und Sauerstoff (6. Hauptgruppe) nimmt 2 e^- auf, um

Edelgaskonfiguration zu erreichen.

 Magnesium reagiert mit Brom zu Magnesiumbromid:

Mg + 2 Br^-  MgBr₂

Teilreaktionen

(I) Mg  Mg

+ 2 e

| * 2 (II) O

+ 4 e

 2 O

2 Mg + O

 2 MgO

(I) Mg  Mg

+ 2 e

(II) Br

+ 2 e

 2 Br

Mg + Br

 MgBr

Elektronenübertragungsreaktionen

 Es handelt sich bei beiden Reaktionen um Elektronenübertragungsreaktionen.

 Im ersten Teilschritt entstehen aus den Atomen des Magnesium zweifach positiv geladene Magnesium-Kationen.

 Magnesium gibt also Elektronen ab – dieser Vorgang wird

Oxidation genannt. Magnesium wird also bei der Reaktion zu Magnesium-Ionen (Mg²⁺) oxidiert.

Elektronenübertragungsreaktionen

 Sauerstoff und Brom nehmen Elektronen auf. Im zweiten

Teilschritt entstehen aus den Atomen des Brom und Sauerstoff negativ geladene Brom- bzw. Sauerstoff-Anionen.

 Brom und Sauerstoff nehmen also Elektronen auf – dieser

Vorgang wird Reduktion genannt. Brom und Sauerstoff werden also bei der Reaktion zu Sauerstoff- (O^2-) bzw. Brom-Ionen (Br^-) reduziert.

Elektronendonatoren und -akzpetoren

Stoffe, die bei einer chemischen Reaktion Elektronen abgeben, nennt man

Elektronendonatoren. Stoffe, die Elektronen

aufnehmen, nennt man Elektronenakzeptoren.

Redoxreaktionen



Elektronen können bei einer chemischen Reaktion nur abgegeben, wenn diese gleichzeitig von anderen

Partnern aufgenommen werden.



Reduktion und Oxidation sind folglich immer

gekoppelt. Beide laufen als Redoxreaktion stets

gleichzeitig ab.

Zusammenfassung

Oxidation bezeichnet die Abgabe von Elektronen, Reduktion die Aufnahme von Elektronen. Reaktionen bei denen Elektronenübertragungen stattfinden, werden

als Reduktions-Oxidations-Reaktionen, oder kurz

Redoxreaktionen bezeichnet.

Aufgaben

 Erstelle und benenne das Reaktionsschema (Teilreaktionen) für folgende Reaktionen:

– Aufgabe 1: Ca + F₂  CaF₂

– Aufgabe 2: 2 Fe + 3 Cl₂  2 FeCl₃

 Kennzeichne dabei bei beiden Reaktionen sowohl die

Elektronenabgabe (Oxidation) als auch die Elektronenaufnahme (Reduktion).

 Tipp: Calcium: 2. Hauptgruppe. Chlor & Fluor: 7 Hauptgruppe

Musterlösung

(I) Ca  Ca

+ 2 e

(Oxidation) (II) F

+ 2 e

 2 F

(Reduktion)

Ca + F

 CaF

(I) Fe  Fe

+ 3 e

| * 2 (Oxidation) (II) Cl

+ 2 e

 2 Cl

| * 3 (Reduktion)

2 Fe + 3 Cl

 2 FeCl

Historisches: Reduktion von Metalloxiden

 Früher wurden Reaktionen, die unter Entzug von Sauerstoff stattfanden, Reduktionsreaktionen genannt.

 Möglicher Ursprung des Begriffs: Darstellung der reinen Metalle aus ihren (oxidischen) Erzen: Metalle kommen häufig als

Metalloxide in der Natur vor. Durch den Entzug von Sauerstoff werden Metalloxide auf das enthaltene reine Metall reduziert.

Anwendungen: Oxidations- und Reduktionsmittel

 Silberoxid (Ag₂O) lässt sich – wie im Prinzip alle Metalloxide – durch starkes Erhitzen in seine Elemente zerlegen.

2 Ag₂O  4 Ag + O₂

 Durch thermische Zersetzung wird Silber wird reduziert und Sauerstoff oxidiert.

 Probleme: Unwirtschaftlich, da hohe Energie nötig. Viele Metalloxide sehr stabil und damit schwer zu trennen.

 Vorteilhaft: Trennen durch Reduktionsmittel.

Reduktionsmittel

Erhitzt man Ag₂O zusammen mit fein verteiltem Kohlestaub (elementarer Kohlenstoff) läuft folgende Reaktion bei weitaus niedrigeren Temperaturen ab:

2 Ag

O + C  4 Ag +

CO

Kohlenstoff als Reduktionsmittel

2 Ag

O + C  4 Ag + CO



Kohlenstoff dient in dieser Reaktion als Reduktionsmittel, da es seinen Reaktionspartner reduziert.



Umgekehrt wäre in diesem Versuch Silberoxid ein

Oxidationsmittel, da es Kohlenstoff oxidiert.

Oxidationsmittel / Reduktionsmittel

Ein Reduktionsmittel gibt in einer chemischen Reaktion Elektronen ab und reduziert somit seinen

Reaktionspartner. Es wird dabei selbst oxidiert.

Ein Oxidationsmittel nimmt in einer chemischen

Reaktion Elektronen auf und oxidiert somit seinen

Reaktionspartner. Es wird dabei selbst reduziert

Metalle als Reduktionsmittel



Werden Kupferoxid (CuO) und Eisen (Fe) zusammen erhitzt, findet folgende Reaktion statt:

6 CuO + 2 Fe  6 Cu + 2 Fe

O