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Oxidation einfach erklärt: Elektronen sicher erkennen
Bei einer Oxidation gibt ein Stoff Elektronen ab. Seine Oxidationszahl steigt. Die abgegebenen Elektronen nimmt immer ein anderer Stoff auf: Oxidation und Reduktion bilden deshalb zusammen eine Redoxreaktion.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Was Oxidation heute bedeutet
Früher bezeichnete man vor allem die Aufnahme von Sauerstoff als Oxidation. Diese Beschreibung passt zu vielen Reaktionen, aber nicht zu allen. Die moderne Definition ist allgemeiner.
Oxidation
Eine Oxidation ist die Abgabe von Elektronen. Der Stoff, der Elektronen abgibt, wird oxidiert; seine Oxidationszahl wird dabei positiver.
Oxidationszahl
Die Oxidationszahl ist eine Hilfszahl, mit der du Elektronenverschiebungen in einer Reaktion erkennen kannst. Steigt sie bei einem Element, wird dieses Element oxidiert.
Eine allgemeine Teilgleichung für die Abgabe eines Elektrons lautet:
$$\mathrm{A \rightarrow A^+ + e^-}$$
Links steht der Stoff vor der Elektronenabgabe. Rechts stehen das positivere Teilchen und das abgegebene Elektron.
Oxidation = Elektronenabgabe = Oxidationszahl steigt.
Warum immer eine Reduktion dazugehört
Wohin gehen die abgegebenen Elektronen? Ein zweiter Stoff nimmt sie auf. Er wird reduziert. Deshalb laufen Oxidation und Reduktion gekoppelt ab.
Elektronendonator und Elektronenakzeptor
Der Elektronendonator gibt Elektronen ab und wird oxidiert. Der Elektronenakzeptor nimmt Elektronen auf und wird reduziert.
Für die Übertragung eines Elektrons kann man beide Teilvorgänge so schreiben:
$$\mathrm{A \rightarrow A^+ + e^-}$$
$$\mathrm{B + e^- \rightarrow B^-}$$
Zusammen ergibt sich:
$$\mathrm{A + B \rightarrow A^+ + B^-}$$
Die Elektronenzahl muss auf beiden Seiten des Transfers zusammenpassen: Jedes abgegebene Elektron wird aufgenommen.
Die Teilreaktionen können räumlich getrennt ablaufen, müssen aber miteinander verbunden sein. Im Reaktionsmedium bleiben die Elektronen nicht einfach frei zurück.
So funktioniert die Bildung von Natriumchlorid
Bei der Bildung von Natriumchlorid zeigt sich der Elektronentransfer besonders klar. Zwei Natriumatome geben zusammen zwei Elektronen ab:
$$\mathrm{2\,Na \rightarrow 2\,Na^+ + 2\,e^-}$$
Ein Chlormolekül besteht aus zwei Chloratomen und nimmt die beiden Elektronen auf:
$$\mathrm{Cl_2 + 2\,e^- \rightarrow 2\,Cl^-}$$
Addiert man beide Teilreaktionen, heben sich die übertragenen Elektronen weg. Die entstandenen Natrium- und Chloridionen bilden Natriumchlorid. Die Gesamtreaktion lautet:
$$\mathrm{2\,Na + Cl_2 \rightarrow 2\,NaCl}$$
Zuordnung: Natrium gibt Elektronen ab, wird oxidiert und ist der Elektronendonator. Chlor nimmt Elektronen auf, wird reduziert und ist der Elektronenakzeptor. Auf beiden Seiten des Elektronentransfers stehen jeweils zwei Elektronen; die Elektronenbilanz stimmt.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Bei der Reaktion gibt Natrium ab und wird dadurch . Chlor nimmt die Elektronen auf und wird . Die Zahl der abgegebenen und aufgenommenen Elektronen ist jeweils .
So erkennst du Oxidation und Reduktionsmittel
Du kannst eine Oxidation auf zwei Arten erkennen:
- In einer Teilgleichung stehen Elektronen auf der Produktseite: Der Stoff gibt sie ab.
- Beim Vergleich der Oxidationszahlen steigt die Zahl des oxidierten Elements.
Beim Übergang von Eisen mit der Oxidationszahl $+\mathrm{II}$ zu Eisen mit $+\mathrm{III}$ wird ein Elektron abgegeben:
$$\mathrm{Fe^{II} \rightarrow Fe^{III} + e^-}$$
Die Oxidationszahl steigt von $+2$ auf $+3$. Das kennzeichnet die Oxidation.
Nun kommt eine leicht verwechselbare Rollenbezeichnung:
- Das Oxidationsmittel nimmt Elektronen auf, oxidiert den Partner und wird selbst reduziert.
- Das Reduktionsmittel gibt Elektronen ab, reduziert den Partner und wird selbst oxidiert.
Im Natrium-Chlor-Beispiel ist Chlor also das Oxidationsmittel und Natrium das Reduktionsmittel.
Benenne ein Mittel nach seiner Wirkung auf den Partner: Das Oxidationsmittel oxidiert den anderen Stoff, wird dabei aber selbst reduziert.
Warum Sauerstoffaufnahme nur ein Spezialfall ist
Viele bekannte Oxidationen laufen mit Sauerstoff ab. Magnesium reagiert zu Magnesiumoxid:
$$\mathrm{Mg + \frac{1}{2}\,O_2 \rightarrow MgO}$$
Hier passt die ältere Kurzbeschreibung „Oxidation ist Sauerstoffaufnahme“. Auch Verbrennungen sind Oxidationen. Zum Beispiel wird Kohlenstoff bei der Bildung von Kohlenstoffdioxid oxidiert; seine Oxidationszahl steigt von $0$ auf $+4$.
Doch die Reaktion von Natrium mit Chlor zeigt die Grenze der alten Beschreibung: Natrium wird oxidiert, obwohl kein Sauerstoff beteiligt ist. Die Elektronenabgabe erfasst beide Fälle und ist deshalb die allgemeinere Definition.
Jede Verbrennung ist eine Oxidation, aber nicht jede Oxidation ist eine Verbrennung oder eine Reaktion mit Sauerstoff.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Oxidation
- Elektronenabgabe und steigende Oxidationszahl
- Elektronendonator wird oxidiert
- Reduktionsmittel gibt Elektronen ab
- Gekoppelte Reduktion nimmt Elektronen auf
- Elektronenbilanz muss ausgeglichen sein
- Sauerstoffaufnahme ist ein Spezialfall