Aufstellen von Redoxgleichungen

 Aufstellen von Redoxgleichungen – Basisvideo (neues Video)

Bedingung für Redoxreaktionen (0:00)

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

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-Beispiel im Video (00:45)

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

MnO4- + Fe2+ + -> Mn2+ + Fe3+

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.

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:

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

Im Video ist dies bei Mangan der Fall. Die Oxidationszahl verringert sich von +VII im Permanganation auf +II . (02:30)

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

Im Video ist dies bei Eisen der Fall. Die Oxidationszahl erhöht sich von +II auf +III (02:59)

Der Begriff Reduktionsmittel und Oxidationsmittel kann am Anfang verwirrend seien, da nicht wie vielleicht anzunehmend Eisen das Oxidationsmittel ist, weil es in der Gesamtreaktion oxidiert wird, sondern es ist das Manganda es das Eisen oxidiert. Entsprechend ist Eisen das Reduktionsmittel, da es das Mangan reduziert.

Kurz: Das Reduktionsmittel liefert die für die Reduktion nötigen Elektronen und wird daher selbst oxidiert und umgekehrt.

Im zweiten Schritt 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. Am Beispiel vom Mangan (Reduktion): +7 zu +2 Differenz = 5. Am Beispiel Eisen (Oxidation) : +2 zu +3 Differenz = 1. Die Differenzen werden als stöchiometrischer Faktor jeweils vor die andere Teilreaktion geschrieben.

1 MnO4- + 5 Fe2+ -> 1 Mn2+ + 5 Fe3+

Das heißt:  5 Eisen Atome bzw. deren Elektronen (je 1) sind notwendig um 1 Atom Mangan von +VII auf +II zu reduzieren.

Die erste Bedingung ist damit erfüllt.

Für den dritten Schritt, dem Ausgleichen der Ionenladungen (Siehe Bedingung 2) müssen alle Ladungen auf jeder Seite der Gleichung gezählt und addiert werden. (06:45)

Ergibt sich eine Differenz zwischen den beiden Seiten muss diese mit Protonen (H+) oder Hydroxidionen (HO-) ausgeglichen werden. Ob Protonen oder Hydroxidionen zum Ausgleich verwendet werden müssen,hängt von den chemischen Eigenschaften der Stoffe ab und wird in der Regel bei Prüfungsaufgaben angegeben. Im Allgemeinen gilt: Wenn die Reaktion im sauren Milieu abläuft: Protonen. Im basischen Milieu entsprechen: Hydroxidionen.

Im Video wird eine Ionenladungs-Differenz mit 8 Protonen ausgeglichen, die auf der linken Seite der Gleichung hinzugeschrieben werden.

1 MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ -> 1 Mn2+ + 5 Fe3+

Damit sind bereits die ersten beiden  Bedingungen erfüllt

Um die letzte Bedingung zu erfüllen müssen im vierten 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 aufgefüllt werden. (10:10)

Im Beispiel (links/rechts):

Mn: 1 / 1

Fe: 5 / 5

O: 4 / 0

H: 8 / 0

Die 4 Sauerstoff und  8 Wasserstoff Atome, die auf der rechten Seite hinzugefügt werden müssen, können als 4 Moleküle Wasser (H2O) zusammengefasst werden.

1 MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ -> 1 Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O

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

Ergänzung zur Ionenladung (12:14)

Da Protonen in der Realität nicht in wässriger Lösung einzeln vorkommen, werden anstatt dieser auch Oxoniuminonen (H3O+) zum Ausgleichen der Ionenladungen benutzt.

Wichtig ist dabei darauf zu achten, dass die zusätzlichen Wasserstoff und Sauerstoff Atome im vierten Schritt korrekt ausgeglichen werden.

1 MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H3O+ -> 1 Mn2+ + 5 Fe3+ + 12 H2O