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Übung Redoxreaktionen

Aufgabe 2: Zink und Säure

Die folgende Redoxgleichung zur Reaktion von elementarem Zink und einer Säure (zB. Salzsäure, HCl) soll ausgeglichen werden:

Zn + H^{+} \longrightarrow ?

Dabei wird Zink oxidiert und es entsteht elementarer Wasserstoff.


Grundlagen


Video

Direktlink zum Video auf Youtube

Zusammenfassung in Textform (mit Zeitangaben)

Aufstellen von Redox-Gleichung Aufgabe 2 - Zink und Salzsäure

 

Die schon im Basisvideo erwähnten Bedingungen für Redoxreaktionen :

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 :

 

Zn + H+ -> ?

(Zink + Protonen -> ?)

 

Bei dieser Aufgabe ist der Unterschied, dass nur die Edukte gegeben sind und man sich die Produkte vorerst erschließen muss. (00:25)

Zink ist ein unedles Metall und kann sehr leicht oxidiert werden. In diesem Fall sind die Protonen das Oxidationsmittel. Zink wird auf die stabilste Form Zn2+ oxidiert, die Protonen bekommen ein Elektron hinzu und werden zu elementaren Wasserstoff (H2).

Nun ist die Reaktionsgleichung vollständig und die Vorgehensweise beim Ausgleichen einer Redoxreaktion folgt wie gehabt in drei Schritten:

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. (01:17)

 

Zn0 + H+ +I -> Zn2+ +II + H20

 

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 (01:36):

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

Im Video ist dies beim Zink der Fall. Die Oxidationszahl erhöht sich von 0 auf +II.

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

Im Video ist dies beim Wasserstoff der Fall. Die Oxidationszahl verringert sich von +I auf 0.

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. (01:44)

Am Beispiel vom Zink (Oxidation): 0 zu +II Differenz = 2. Am Beispiel Wasserstoff (Reduktion) : +I zu 0 Differenz = 1. Die Differenzen werden als stöchiometrischer Faktor jeweils vor die andere Teilreaktion geschrieben.

 

1 Zn + 2 H+ -> 1 Zn2+ + 1 H2

 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. (02:35)

1 Zn + 2 H+ -> 1 Zn2+ + 1 H2

0 + 2 -> 2 + 0

+2  -> +2

Da die Ladungen auf beiden Seiten gleich sind, muss kein Ausgleich durch Protonen oder Hydroxidionen geschehen. Das liegt im Wesentlichen daran, dass das Proton als aktiver Partner in der Redox-Reaktion beteiligt ist, und nicht wie sonst als Lösungsmittel agiert.

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. (03:18)

Im Beispiel (links/rechts):

Zn: 1 / 1

H: 2 / 2

Da die Anzahl der Atome auf beiden Seiten gleich ist, braucht hier ebenfalls nichts ergänzt werden. Die Reaktionsgleichung war somit schon nach dem ersten Schritt vollständig ausgeglichen.

1 Zn + 2 H+ -> 1 Zn2+ + 1 H2

 


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Weiterführende Videos

 

 

 

Diskussion

Kommentare   

 
0 # warum nur H statt HCLDave 2014-09-23 19:16
Hallo super Seite, die mir viel weiter geholfen hat.

Nun habe ich aber die Frage, warum in der Redoxgleichung, die Säure die mit Zn reagiert nur mit H beschrieben wird?
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0 # RE: warum nur H statt HCLAlex 2014-09-24 07:38
Weil nur das Proton (H+) für uns interessant ist und so "überflüssige" Ionen vermieden werden, ähnlich dem mathematischen Kürzen.

Würde man HCl (Salzsäure) schreiben, würde auf beiden Seiten zusätzlich ein Chloridion auftauchen. Das bringt nicht viel und macht die Gleichung nur unübersichtlich .
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+3 # RE: Übung Redoxreaktion 2 - Zink und SäureAlex 2013-03-15 09:05
Hallo Sebi,

Da ich leider nicht weiß, welches Vorwissen du so hast, ist es relativ schwierig, da jetzt die für dich beste Antwort zu geben. Ich beschreibs mal ein wenig breiter – frag gern nach, wenn es noch unklar ist.

Bei den ersten Elementen im PSE ist es ja noch relativ einfach – dort sind die stabilsten Stufen die, die Oktettregel erfüllen, also wenn das Element eine Edelgaskonfigur ation hat. So gibt Natrium am einfachsten ein Elektron ab und wird zu Na(+) mit gleichen Konfiguration wie Neon. Magnesium in der zweiten Hauptgruppe muss für das gleiche Spiel 2 Elektronen abgeben.

Zink verhält sich so wie ein Element der zweiten Hauptgruppe, ist also aus elektronischer Sicht mit Magnesium vergleichbar.

Es gibt aber natürlich auch die Möglichkeit, dass ein Element mehrere Oxidationstufen hat – das hat etwas mit der Orbitalbesetzun g zu tun und wird im Video zur Elektronenkonfi guration erklärt:

alteso.de/.../...

Kurzfassung: halb-, voll- und nichbesetzte Orbitale sind stabil. Elementares Zink hat die Konfiguration [Ar] 3d10 4s2 – um eine „richtige“ Edelgaskonfigur ation zu erreichen, müsste es also 12 Elektronen abgeben, macht es natürlich nicht und es wird nur das 4s-Orbital geleert – hier wieder die Analogie zu den Elementen der 2. Hauptgruppe, da ist es genauso.

Verstanden?

Grüße,

alex
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+1 # RE: Übung Redoxreaktion 2 - Zink und SäureSebi 2013-03-15 01:09
Erstmal vielen Dank für deine super Seite.
Ich habe da eine Frage: du sagst in dem Video, dass das Zink zu Zink II+ wird weil dies die stabilste Oxidationsstufe ist.
Woran kann man sich diese Tatsache ableiten?
Gruß Sebi
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