Frage von Soelller, 57

Oxidationszahl von Sauerstoff is -2 bekanntlich, machmal auch -1, wann genau ist es -1 und kann mir einer Beispiele dazu geben?

Hallo ihr lieben, ich brauche eine detailierte Hilfe als Anfänger.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von musicmaker201, Community-Experte für Chemie, 40

Oxidationszahlen kannst du nur korrekt über die Strukturformel ermitteln. Dafür spaltest du alle Bindungen heterolytisch, heißt: Das elektronegativere Atom bekommt das ganze Elektronenpaar. Dann zählst du die Valenzelektronen, welche das Atom noch hat. Über die "Formel" 

OZ=Hauptgruppe - Valenzelektronenanzahl

kommst du auf die Oxidationszahl. 

Beispiel: H2O

Sauerstoff ist elektronegativer als Wasserstoff. Nach heterolytischer Bindungsspaltung haben die Wasserstoffatome keine Valenzelektronen mehr, Sauerstoff hat 8 Valenzelektronen.

OZ(H)=1-0=+1

OZ(O)=6-8=-2

Hier ist das ganze ein wenig detaillierter mit Bildern beschrieben:

https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/bestimmung-von-o...

P.S.: Sauerstoff kann neben -2 und -1 auch die Oxidationszahlen 0, +1 und +2 besitzen.

Kommentar von Soelller ,

Habe es gut verstanden!

Expertenantwort
von DieChemikerin, Community-Experte für Chemie, 9

Hi,

was wird denn das hier für 'ne Prügelei?

Wie du schon gesagt hast, hat Sauerstoff in der Regel die Oxidationszahl -II. Vorrang haben allerdings die Regeln, nach der Oxidationszahlen bestimmt werden. Die haben folgende "Rangfolge" (das Wort mein ich nicht mal spaßeshalber, das ist tatsächlich so):

1. Jedes Atom hat im elementaren Zustand die Oxidationszahl 0. Besteht ein Element aus Molekülen, so besitzt jedes Atom des Moleküls die Oxidationszahlen 0.

2. Metall-Ionen (und B, Si) erhalten stets positive Oxidationszahlen. Fluor besitzt stets die Oxidationszahl -I (sofern sich nicht durch Regel 1 bereits eine andere Oxidationszahl ergibt).

3. Wasserstoff erhält die Oxidationszahl +I (sofern sich nicht durch Regel 1 und 2 bereits eine andere Oxidationszahl ergibt).

4. Sauerstoff erhält die Oxidationszahl -II (sofern sich nicht durch Regel 1, 2 und 3 bereits eine andere Oxidationszahl ergibt).

5. Halogene erhalten die Oxidationszahl -I (sofern sich nicht durch Regel 1, 2, 3 und 4 bereits eine andere Oxidationszahl ergibt).

So, damit lassen sich auch die Beispiele von indiachinacook erklären. Nehmen wir doch mal Kaliumdioxid. Nach Regel 2 (Regel 1 fällt durch einen fehlenden Stoff im elementaren Zustand - das wäre bei Reaktionsgleichungen wichtig - schon weg). Kalium steht in der ersten Hauptgruppe, hat also die Oxidationszahl +I (es kann ein Elektron abgeben).

Auf dieses eine Kalium-Atom kommen drei Sauerstoffatome. Da die Summe aller Oxidationszahlen der Ladung des Stoffes (hier 0) entsprechen muss, muss die Summe der Oxidationszahlen von Sauerstoff -I ergeben. Wir haben zwei Sauerstoffatome, d.h., die Oxidationszahl von Sauerstoff ist hier ausnahmsweise mal −½ :D

Nehmen wir unser Lieblingsbeispiel, nämlich Wasserstoffperoxid. Regel 1 und 2 fallen raus, angefangen wird bei Regel 3. Die besagt, dass Wasserstoff i.d.R. die Oxidationszahl +I erhält. Da wir hier keine Metallhydride und auch keinen elementaren Wasserstoff haben, haben wir für Wasserstoff die Oxidationszahl +I. Wir haben zwei Wasserstoff-Atome und zwei Sauerstoff-Atome; Die Summe der Oxidationszahlen der Wasserstoffatome beträgt +II; Die Summe muss wieder Null sein, weshalb es hier die Oxidationszahl -I erhält.

Das letzte Beispiel soll Fluorsauerstoff bilden. Die Summenformel ist OF2. Fluor hat nach Regel 2 die Oxidationszahl -I, wodurch Sauerstoff hier die Oxidationszahl +II erhält.

Natürlich hat dann nach Regel 1 elementarer Sauerstoff die Oxidationszahl Null.

Ich hoffe, dass dir meine Antwort trotz anderer ausgezeichneter Antworten irgendwie weiter geholfen hat :)

Bei Fragen melde dich!

LG

Kommentar von indiachinacook ,

Ergänzend angemerkt: Deine Regel #2 hat einen Haufen Probleme mit Metallcarbonylen und deren Derivaten. 

Daß in Carbonylen wie Ni(CO)₄ oder Fe(CO)₅ die Metalle die Oxidations­stufe Null haben, kann man gut hinnehmen — immerhin macht man das Zeug ja aus Metall + CO, oder es zerfällt in eben­diese. Carbonylhalogenide sind auch kein wirkliches Problem, denn Fe(CO)₄Cl₂ kann man sich ja als Fe⁺ᴵᴵ vorstellen.

Anders sieht es mit Carbonylhydriden aus, z.B. H₂Fe(CO)₄. Da muß man nach Regel #2 dem Wasser­stoff die Oxi­da­tions­zahl −I zu­ord­nen, genau­so wie im Natrium­­hydrid NaH. Das Problem ist nur, daß die beiden Stoffe sehr unterschiedlich mit Wasser reagieren:

NaH + H₂O  ⟶   NaOH + H₂

H₂Fe(CO)₄ + H₂O   ⟶   HFe(CO)₄⁻ + H₃O⁺

Die erste Reaktion ist das, was man von Hydriden erwartet: Sie kom­propor­tio­nie­ren mit dem H⁺ᴵ des Wassers zu H₂. Aber das Carbonyl­­hydrid verhält sich wie eine Säure, gibt also H⁺ ab, und das geht nicht gut, wenn das Molekül angeblich H⁻ᴵ enthält; im H₃O⁺ liegt ja ziemlich eindeutig H⁺ᴵ vor.

Man hat also nun die bittere Wahl:

  1. Entweder hält man sich an Regel #2, dann ist H₂Fe(CO₄) ein Hydrid mit H⁻ᴵ und Fe⁺ᴵᴵ, aber dann muß man die Protolyse als Redoxreaktion interpretieren und im Anion HFe(CO)₄⁻ von Fe⁰ ausgehen. Und was macht man mit dem Dianion Fe(CO)₄²⁻?
  2. Oder man pfeift auf die Regel, gibt dem Eisen in beiden Ver­bin­dun­gen die Oxidationsstufe −II und beschreibt das ganze als normale Protolyse.
  3. Oder man denkt sich für Metallcarbonyle ganz neue Regeln aus, die dann aber bitte auch konsistent anwendbar sein sollen, auch für Vögel wie Cr(CO)₆, Fe₂(CO)₉ oder Co₄(CO)₁₂ [sic!] und ihre Chloro-, Hydrido- und Was­weiß­ich­noch­waso-Derivate.

Conclusio: Oxidationszahlen sind lustig und einfach, solange man nicht in die dunklen Ecken blickt.

Kommentar von Soelller ,

Danke Chemikerin, du hast mir das Grundkonzept gut erklärt, und das zählt.;)

Expertenantwort
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 8

Wow, da habe ich ja eine echte Schlacht verpaßt.

Es gibt ein paar Fälle, in denen der Sauerstoff nicht −II haben kann, z.B. in Sauerstoff–Fluor-Verbindungen OF₂, O₂F₂ und HOF. In diesen hat H +I und F −I, und der Sauerstoff kriegt was übrigbleibt: +II, +I und 0.

Dann gibt es noch ein paar ganz schräge Oxide wie KO₂ und KO₃ — das Kalium hat +I, und der Sauerstoff muß sich mit −½ oder −⅓ zufrieden­geben, auch wenn das reichlich däm­lich aussieht.

Das sind alles recht unwichtige Viecher. Viel wichtiger sind die Peroxide, also die mit Oxi­dations­stufe −I für den Sauer­stoff. Dazu gehören han­dels­übliche Ver­bindun­gen wie H₂O₂ oder K₂O₂ oder BaO₂. Daß der Sauer­stoff hier −I hat, ergibt sich ganz natür­­lich. Solche O⁻ᴵ-Atome treten immer paar­weise auf, auch im Peroxid-Ion O₂²⁻.

In komplizierteren Verbindungen kommen manchmal O⁻ᴵᴵ und O⁻ᴵ neben­einander vor, und dann kann man eigentlich nur mit der Struktur­formel weiter­kämpfen. Peroxo­dischwefel­säure H₂S₂O₈ ist so ein Fall: Wenn wir dem H +I und dem O −II geben, bekommen wir für den Schwefel +VII heraus, und das kann nicht stim­men. In Wahr­heit bilden zwei O-Atome eine Peroxo-Gruppe, und die Oxi­dations­zahlen sind (H⁺ᴵ)₂(S⁺ⱽᴵ)₂(O⁻ᴵ)₂(O⁻ᴵᴵ)₆ (ich hoffe, Du kannst das passabel lesen, besser kann ich es hier nicht formatieren).

In der organischen Chemie gibt es auch einen Haufen Peroxide, z.B. Dibenzoyl­peroxid C₆H₅–CO–OO–CO–C₆H₅. Hier bilden die mittleren beiden O-Atome eine Peroxo-Gruppe, aber Oxi­dations­zahlen sind in der organi­schen Chemie nicht so nützlich und werden daher seltener benutzt.


Kommentar von DieChemikerin ,

Diese "Viecher" kommen mir aus dem Chemie LK bekannt vor; Da hatten wir mal irgendeine Schwefelverbindung, bei der Schwefel die Oxidationszahl 2,5 hatte :D

Kommentar von indiachinacook ,

Das sind eben Mittelwerte. Genauso wie Du, wenn Du eine Hand in
CO₂-Schnee und die andere in kochendes Wasser hältst, im Mittel eine ganz angenehme Temperatur verspüren müßtest. ☺

Polysulfide gibt es ja in jeder denkbaren Form,z.B. Na₂S₃ — da ist es wirklich Geschmackssache, ob Du den S-Atomen die Oxida­tions­zahl −⅔ zuordnest, oder das Anion als ⁻S–S–S⁻ anschreibst und den beiden äußeren je −I verordnest und dem mittleren eine glatte 0 gibst.

Kommentar von Soelller ,

Danke ;)

Antwort
von PWolff, 21

Oxidationszal 0: als Reinelement (O2, O3)

Oxidationszal 1: in einer O-O-Bindung (Peroxide)

In Molekülen:

H₂O₂, R-O-O-R'

In Ionen:

R-O-O⁻, (O₂)²⁻ (auch hier eine O-O-Bindung)

Kommentar von DieChemikerin ,

Eine Ausnahme sei hier für Peroxide zu nennen...H2O2 (hast du sogar geschrieben). Da wäre es mir neu, wenn Sauerstoff die Oxidationszahl +I hätte.^^

Kommentar von PWolff ,

Stimmt - Vorzeichenfehler (oder Tippfehler - ein Zeichen vergessen)

Antwort
von xherbstx, 28

Wow, das ist erst ein Jahr her und ich habe ja sowas von wenig Ahnung. Aber die Simpler helfen einem immer !:

Kommentar von Soelller ,

Ich habe mir das angeschaut, aber die erklären halt nicht, warum Sauerstoff -2 hat.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Zeig mir den Grundbucheintrag, die Konzernbilanz oder einen Kontoauszug oder die Geldbörse.

Dann glaube ich, dass Sauerstoff irgendwas hat.

Ein Stoff ist nicht geschäftsfähig, kann also juristisch nichts haben. Chemisch übrigens auch nicht.

Ein Atom auch nicht(s), juristisch wie chemisch.

Solange du nicht verstehst, dass Chemie wie jede Wissenschaft keine lustige Wortlotterie ist, bist du in jeglicher Position "mit irgendwas mit Stoffen" einfach eine Gefahr für die Menschheit.

Kommentar von Soelller ,

Deine Hilfe ist nicht zielführend sondern nur süffisant.

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