Aufgabe 1: Permanganat und Nitrit

Aufstellen von Redox-Gleichung Aufgabe 1 - Permanganat-Ionen und Nitrit-Ionen

Die schon im Basisvideo erwähnten Bedingungen für Redoxreaktionen (00:31) :

1. Die Summe vom Oxidationsmittel abgegebenen Elektronen muss mit der Summe aller vom Reduktionsmittel aufgenommenen Elektronen übereinstimmen.

-> Die Änderung der Oxidationszahl ist der Faktor, der jeweils vor die andere Teilreaktion geschrieben wird.

2. Die Summe der Ionenladungen muss auf beiden Seiten der Gleichung identisch sein.

3. Die Anzahl der Atome muss auf beiden Seiten der Gleichung identisch sein.

Redox-Aufgabe im Video (01:07) :

Vorgehensweise beim Ausgleichen einer Redoxreaktion in drei Schritten an dem Beispiel:

MnO₄^- + NO₂^- -> Mn²⁺ + NO₃^-

(Permanganat-Ion + Nitrit-Ion -> Mangan²⁺-Ion + Nitrat-Ion)

Um in der Redoxreaktion festzustellen welcher Stoff als Reduktions- oder als Oxidationsmittel fungiert, ist es in der Vorbereitung notwendig die Oxidationszahlen jedes Stoffes zu bestimmen. (01:32)

Mn^+VIIO₄^{- -II} + N^+IIIO₂^{- -II} -> Mn^{2+ +II} + N^+VO₃^{- -II}

Falls du hierbei Probleme hast solltest du dir folgendes Video noch einmal ansehen:

Bestimmung von Oxidationszahlen

Im folgenden ersten Schritt wird festgelegt, welche Stoffe als Reduktions- und Oxidationsmittel agieren und bestimmt die Änderung der stöchiometrischen Faktoren (02:10):

Erhöht sich die Oxidationszahl eines Stoffes, ist dieser Teil der Oxidation.

Im Video ist dies beim Stickstoff der Fall. Die Oxidationszahl erhöht sich von +III auf +V

Verringert sich die Oxidationszahl eines Stoffes im Laufe der Reaktion ist dieser Stoff Teil der Reduktion.

Im Video ist dies beim Mangan der Fall. Die Oxidationszahl verringert sich von +VII auf +II.

Nun gleicht man die Anzahl der aufgenommen und abgegebenen Elektronen in der Gleichung aus (Siehe Bedingung 1). Hierzu bestimmt man die Differenz der Oxidationszahlen innerhalb der Teilreaktionen. (02:25)

Am Beispiel vom Stickstoff (Oxidation): +III zu +V Differenz = 2. Am Beispiel Mangan (Reduktion) : +VII zu +II Differenz = 5. Die Differenzen werden als stöchiometrischer Faktor jeweils vor die andere Teilreaktion geschrieben.

2 MnO₄^- + 5 NO₂^- -> 2 Mn²⁺ + 5 NO₃^-

Die erste Bedingung ist damit erfüllt.

Für den zweiten Schritt, dem Ausgleichen der Ionenladungen (Siehe Bedingung 2) müssen alle Ladungen auf jeder Seite der Gleichung gezählt und addiert werden. (03:03)

2 MnO₄^- + 5 NO₂^- -> 2 Mn²⁺ + 5 NO₃^-

-2 + (-5) -> +4 + (-5)

-7 -> -1

Da die Reaktion im sauren Milieu abläuft, muss die Differenz der Ionenladungen zwischen den beiden Seiten mit den in der Lösung enthaltenen Protonen (H⁺) ausgeglichen werden. (Weil Protonen in der Realität nicht in wässriger Lösung einzeln vorkommen, werden üblicherweise Oxoniumionen (H3O⁺) für den Ladungsausgleich benutzt - da gibt es kein richtig oder falsch, es liegt am Lehrer bzw. Dozenten und am Grundprinzip ändert das nix - Siehe Video Kupfer Salpetersäure ) (03:44)

Im Video wird eine Ionenladungs-Differenz mit 6 Protonen ausgeglichen, die auf der linken Seite der Gleichung hinzugeschrieben werden.

 2 MnO₄^- + 5 NO₂^- + 6H⁺ -> 2 Mn²⁺ + 5 NO₃^-

Damit sind bereits die ersten beiden  Bedingungen erfüllt

Um die letzte Bedingung zu erfüllen müssen im dritten Schritt vorerst die einzelnen Atome auf beiden Seiten der Gleichung gezählt werden. Ist die Anzahl der Atome auf den beiden Seiten verschieden müssen diese auf der anderen Seite ergänzt werden. (04:30)

Im Beispiel (links/rechts):

Mn: 2 / 2

N: 5 / 5

O: 18 / 15 -> 3

H: 6 / 0 -> 6

Die 3 Sauerstoff und 6 Wasserstoff Atome, die auf der rechten Seite hinzugefügt werden müssen, können als 3 Wassermoleküle (H₂O) zusammengefasst werden. (05:15)

2 MnO₄^- + 5 NO₂^- + 6H⁺-> 2 Mn²⁺ + 5 NO₃^- + 3H₂O

Somit sind alle Bedingungen erfüllt und die Redox-Gleichung ist ausgeglichen.