Mithilfe von Oxidationszahlen bestimmen ob Redox oder Säure-Base-Reaktion?
Wir haben in der Schule gelernt, dass man mithilfe der Oxidationszahlen feststellen kann, ob es sich bei der vorliegenden Reaktion um eine Säure-Base Reaktion oder um eine Redoxreaktion handelt.
Als Beispiel zum Beispiel die Reaktion:
Cu + 2 H2SO4 ---> CuSO4
Die Oxidationszahlen habe ich wie folgt bestimmt (stehen in Klammern).
Cu(0) H2(2+I) S(+VI) O4(4-II)
Cu(+II)S(+VI)O(4*-II)
Bei Redoxreaktionen ändern sich die Oxidationszahlen von den Reaktionspartnern. Aber um was für eine Reaktion handelt es sich jetzt ? Das verstehe ich noch nicht... wie ich das jetzt unterscheiden kann?
3 Antworten
Moin,
also zunächst einmal ist deine Beispielreaktionsgleichung unvollständig, denn auf der rechten Seite fehlen Produkte... Dann ist dein Beispiel unglücklich gewählt, weil Kupfer edler als Wasserstoff ist, so dass die "übliche" Reaktion von (unedlem) Metall und Säure gibt Salz und Wasserstoff nicht erfolgt.
Es erfolgt zwar eine Reaktion zwischen Kupfer und Schwefelsäure, aber nur, wenn du entweder blankes Kupfer in heißer, konzentrierter Schwefelsäure kochst, oder wenn du beim Hineinstellen des Kupferblechs in die Schwefelsäure ständig Sauerstoff mit einleitest... Ich bringe jetzt nicht die dazu passenden Reaktionsgleichungen, um dich nicht zu verwirren, denn deine eigentliche Frage ging ja um etwas anderes.
Ich erkläre dir an drei anderen Beispielen, wie du mit Hilfe der Oxidationszahlen erkennen kannst, ob eine Redoxreaktion erfolgte oder nicht.
Fall 1
Magnesium (ein unedles Metall) reagiert mit Schwefelsäure (einer Säure)
Mg + H2SO4 ---> MgSO4 + H2
Magnesium und Schwefelsäure reagieren zu Magnesiumsulfat und Wasserstoff.
Ermittlung aller Oxidationszahlen:
Linke Seite der Gleichung
Mg(0), weil Element;
H(+I),
S(+VI),
O(–II), weil die Schwefelsäure insgesamt ungeladen ist, müssen sich die Oxidationszahlen aller Atome zu Null addieren. Wasserstoff hat in den allermeisten Verbindungen die Oxidationszahl +I, Sauerstoff fast immer –II. Das Sulfat-Anion SO4^2– ist zweifach negativ geladen. Wenn Sauerstoff hier eine Oxidationszahl von –II hat (und die hat er), dann muss das Schwefelatom eine Oxidationszahl von +VI haben (4 • –II = –VIII + +VI = –II, was dann der Ladung des Sulfat-Anions entspricht...). Laut Formel müssen also die beiden gebundenen Wasserstoffatome im H2SO4 die beiden negativen Ladungen des Sulfat-Anions ausgleichen, was nur geht, wenn sie beide die Oxidationszahl von +I haben.
Rechte Seite der Gleichung
Mg(+II), weil Metallteilchen in Verbindungen immer positive Oxidationszahlen haben und Elemente der 2. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente in Verbindungen immer die Oxidationszahl +II haben;
S(+VI),
O(–II), Argumentation analog zu oben...
H2(0), weil Element.
Der Vergleich der Oxidationszahlen aller Teilchen zeigt, dass sich bei zwei Elementsymbolen die Oxidationszahlen verändern. Beim Magnesium steigt die Oxidationszahl von 0 (linke Seite) auf +II (rechte Seite). Beim Wasserstoff fällt die Oxidationszahl dagegen von +I (linke Seite) auf 0 (rechte Seite).
Wenn sich in einer Reaktionsgleichung die Oxidationszahlen von mindestens zwei Teilnehmern in entgegengesetzter Richtung verändern, hast du es mit einem Redoxprozess zu tun.
Also ist die Reaktion zwischen Magnesium und Schwefelsäure eine Redoxreaktion.
Fall 2
Magnesiumhydroxid (eine Base) reagiert mit Schwefelsäure (einer Säure)
Mg(OH)2 + H2SO4 ---> MgSO4 + 2 H2O
Magnesiumhydroxid und Schwefelsäure reagieren zu Magnesiumsulfat und Wasser.
Ermittlung aller Oxidationszahlen:
Linke Seite der Gleichung
Mg(+II),
O(–II),
H(+I);
H(+I),
S(+VI),
O(–II).
Rechte Seite der Gleichung
Mg(+II),
S(+VI),
O(–II);
H(+I),
O(–II).
Der Vergleich der Oxidationszahlen aller Teilchen zeigt, dass sich nirgendwo die Oxidationszahlen ändern. Wenn sich die Oxidationszahlen bei keinem Reaktionsteilnehmer verändern, dann handelt es sich nicht um eine Redoxreaktion.
In diesem Beispiel überträgt die Säure ihre Protonen (H^+) auf die Hydroxid-Anionen (OH^–), wodurch Wasser entsteht. Wenn bei einer Reaktion Protonen übertragen werden, handelt es sich um eine Säure-Base-Reaktion (hier: Neutralisation).
Fall 3
Bariumchlorid (ein Salz) reagiert mit Natriumsulfat (einem anderen Salz)
BaCl2 + Na2SO4 ---> BaSO4 + 2 NaCl
Eine Bariumchlorid-Lösung reagiert mit einer Natriumsulfat-Lösung so, dass Bariumsulfat als unlösliches Salz ausfällt und sich als Bodensatz absetzt; in der Lösung bleibt das Natriumchlorid.
Ermittlung aller Oxidationszahlen:
Linke Seite der Gleichung
Ba(+II),
Cl(–I);
Na(+I),
S(+VI),
O(–II).
Rechte Seite der Gleichung
Ba(+II),
S(+VI),
O(–II);
Na(+I),
Cl(–I).
Der Vergleich der Oxidationszahlen aller Teilchen zeigt, dass es keine Veränderungen gibt. Darum handelt es sich um keinen Redoxprozess! Aber es kommen auch keine Protonen (H^+) vor, die irgendwie übertragen werden. Darum ist dies auch keine Säure-Base-Reaktion.
Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine Salzfällungsreaktion, weil aus zwei löslichen Salzen durch die Vereinigung (mindestens) ein unlösliches Salz entsteht, das ausfällt und sich absetzt.
Fazit:
Veränderung von Oxidationszahlen: Redoxreaktion.
Keine Veränderung von Oxidationszahlen, aber Protonenübertragung: Säure-Base-Reaktion.
Keine Veränderung von Oxidationszahlen, keine Protonenübertragung, aber Salze: Salz(fällungs)reaktion.
Es gibt noch andere Reaktionen, in denen sich keine Oxidationszahlen ändern oder Protonen übertragen werden, in denen aber auch keine Salze auftauchen (zum Beispiel die Bildung von Säuren aus Nichtmetalloxiden und Wasser), aber das braucht dich im Moment nicht weiter zu kümmern...
Ich hoffe, dir ist nun klarer, woran man Redoxreaktionen oder Säure-Base-Reaktionen erkent...?!
LG von der Waterkant.
Ich würde sagen, dass das eine Redoxreaktion ist. Wäre es eine Säure-Base Reaktion, würden Protonen ausgetauscht, nicht Elektronen wie hier. Außerdem taucht bei einer Säure-Base Reaktion die zur Säure konjugierte Base auf. Was bei der Schwefelsäure HSO4^- ist. H2SO4 + H2O -> H3O^+ + HSO4^-
Was willst du denn noch wissen?
"Bei einer Redoxreaktion ändern sich die Oxidationszahlen"
Wie du siehst haben sich die Oxidationszahlen geändert (beim Kupfer)
Was für eine Reaktion ist es dann logischerweise?
Das Problem ist, dass die Reaktion (also die "Gleichung") falsch ist.
Zu einer nicht existierenden Reaktion kann man auch keinen Typ angeben.