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Reduktion in der Chemie einfach erklärt
Reduktion bedeutet in der modernen Chemie: Ein Teilchen nimmt Elektronen auf. Dabei sinkt seine Oxidationszahl. Eine Reduktion läuft nie allein, sondern immer zusammen mit einer Oxidation als Redoxreaktion.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Woran erkennst du eine Reduktion?
Ein Atom, Ion oder Molekül wird reduziert, wenn es Elektronen aufnimmt. Die allgemeine Teilgleichung lautet:
$$\mathrm{Ox + n\,e^- \rightarrow Red}$$
Dabei ist $\mathrm{Ox}$ die oxidierte Form, $\mathrm{Red}$ die reduzierte Form und $n$ die Anzahl der aufgenommenen Elektronen.
Oxidationszahl
Die Oxidationszahl ist eine formale Hilfszahl. Sie hilft dir zu erkennen, ob sich der gedachte Elektronenbesitz eines Atoms verändert. Bei einer Reduktion wird die Oxidationszahl kleiner.
Ein Kupfer-Ion nimmt zwei Elektronen auf:
$$\mathrm{Cu^{2+} + 2\,e^- \rightarrow Cu}$$
Kupfer wechselt dabei von der Oxidationszahl $+2$ zur Oxidationszahl $0$. Das ist eine Reduktion.
RAuf: Reduktion bedeutet Aufnahme von Elektronen. Die Oxidationszahl sinkt.
Warum braucht jede Reduktion einen Partner?
Elektronen entstehen nicht einfach und verschwinden nicht. Nimmt ein Teilchen Elektronen auf, muss ein anderes sie abgeben. Reduktion und Oxidation sind deshalb gekoppelte Teilprozesse einer Redoxreaktion.
- Der Elektronenakzeptor nimmt Elektronen auf. Er wird reduziert.
- Der Elektronendonator gibt Elektronen ab. Er wird oxidiert.
Die Namen der Reaktionsmittel beschreiben ihre Wirkung auf den Partner:
Oxidationsmittel
Ein Oxidationsmittel nimmt Elektronen auf, oxidiert dadurch den Partner und wird selbst reduziert.
Reduktionsmittel
Ein Reduktionsmittel gibt Elektronen ab, reduziert dadurch den Partner und wird selbst oxidiert.
Das Oxidationsmittel wird reduziert. Das Reduktionsmittel wird oxidiert.
Wie läuft die Reduktion von Kupfer-Ionen ab?
Ein Eisennagel in Kupfersulfatlösung bekommt einen rotbraunen Belag aus metallischem Kupfer. Dahinter steckt eine Elektronenübertragung zwischen Eisen und Kupfer-Ionen.
1. Reduktion aufschreiben: Ein Kupfer-Ion nimmt zwei Elektronen auf.
$$\mathrm{Cu^{2+} + 2\,e^- \rightarrow Cu}$$
Die Ladung stimmt: Links ergeben $+2$ und $-2$ zusammen $0$, rechts ist das Kupferatom ungeladen. Die Oxidationszahl des Kupfers sinkt von $+2$ auf $0$.
2. Oxidation aufschreiben: Ein Eisenatom gibt genau zwei Elektronen ab.
$$\mathrm{Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2\,e^-}$$
Auch hier stimmt die Ladung: Beide Seiten haben insgesamt die Ladung $0$.
3. Teilgleichungen addieren: Die zwei abgegebenen und die zwei aufgenommenen Elektronen kürzen sich.
$$\mathrm{Fe + Cu^{2+} \rightarrow Fe^{2+} + Cu}$$
4. Stoffe zuordnen: $\mathrm{Cu^{2+}}$ ist das Oxidationsmittel und wird zu Kupfer reduziert. Eisen ist das Reduktionsmittel und wird zu $\mathrm{Fe^{2+}}$ oxidiert.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Beim Versuch nimmt das zwei Elektronen auf. Es wird . Das Eisen ist deshalb das .
Wie prüfst du einfache Teilgleichungen?
Gehe in dieser Reihenfolge vor:
- Teilchen prüfen: Stehen von jedem Element links und rechts gleich viele Atome?
- Ladung prüfen: Addiere auf jeder Seite die tatsächlichen Ladungen einschließlich der Elektronen.
- Elektronen prüfen: In der Reduktion stehen Elektronen links, in der Oxidation rechts.
- Anzahl angleichen: Multipliziere Teilgleichungen bei Bedarf so, dass gleich viele Elektronen aufgenommen und abgegeben werden.
- Addieren und kürzen: In der Gesamtgleichung dürfen keine übertragenen Elektronen übrig bleiben.
Zink gibt zwei Elektronen ab, Schwefel nimmt zwei auf:
$$\mathrm{Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2\,e^-}$$
$$\mathrm{S + 2\,e^- \rightarrow S^{2-}}$$
Die Elektronenzahlen sind bereits gleich. Nach dem Addieren und Kürzen erhältst du:
$$\mathrm{Zn + S \rightarrow ZnS}$$
Zink wird oxidiert, Schwefel wird reduziert.
Wie passen Sauerstoff und Wasserstoff zum Begriff?
Früher beschrieb man eine Reduktion oft als Entzug von Sauerstoff. In organischer Chemie und Biochemie kann auch die Aufnahme von Wasserstoff auf eine Reduktion hinweisen. Beide Beschreibungen erfassen jedoch nur bestimmte Fälle.
Bei der Reaktion von Kupfer(II)-oxid mit Wasserstoff wird dem Kupferoxid Sauerstoff entzogen:
$$\mathrm{CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O}$$
Das Kupfer wird von $+2$ auf $0$ reduziert. Die moderne Elektronen- und Oxidationszahldefinition erklärt auch Reduktionen ohne Sauerstoff und ist deshalb allgemeiner.
In einer Gesamtgleichung werden keine freien Elektronen ergänzt. Elektronen gehören in die Teilgleichungen und müssen sich beim Addieren vollständig kürzen.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Reduktion
- Elektronenaufnahme
- Oxidationszahl sinkt
- Teilgleichung: Elektronen links
- Gekoppelte Oxidation
- Elektronenabgabe
- gleiche Elektronenzahl
- Reaktionsmittel
- Oxidationsmittel wird reduziert
- Reduktionsmittel wird oxidiert
- Begriffsgrenze
- Sauerstoffentzug als Spezialfall
- Elektronenaufnahme