Frage von tommygilbert, 44

Wenn ein Stoff einen anderen oxidiert, bedeutet das, dass der erstere Stoff ein höheres Redoxpotential besitzt?

Hallo, in der Schule behandeln wir derzeit Elektrochemie einschließlich den Redoxpotentialen. Nun haben wir folgende Aufgabenstellung bekommen: "Wählen Sie mithilfe der Redoxpotentiale Stoffe aus die

  • a) Mn 2+ zu MnO4 - (Redoxpotential: 1,59V) oxidieren, aber nicht MnO2 zu MnO4 - (Redoxpotential: 0,59V)
  • b)Fe 2+ zu Fe (-0,41V) reduziert, aber nicht Mn 2+ zu Mn (-1,18V)

Solche Aufagebn haben wir schon im Unterricht gelöst, indem wir einfach die Stoffe im Tafelwerk heraussuchten mit Redoxpotentialen zwischen den Redoxpotentialen der Halbzellen. Aber bei a) bin ich unsicher. Es ist nach einem einem Stoff gefragt, der Mn 2+ zu MnO4 oxidiert, d.h. dieser gesuchte Stoff(e) oxidieren (grammatikalisch aktiv). Dieser ist somit ein Oxidationsmittel in der Reduktion, nimmt Elektronen auf, wird zur Akzeptorzelle und Kathode und müsste somit auch ein HÖHERES Redoxpotential besitzen als Mn 2+/MnO4 -, was aber nicht die zweite Bedingung "aber nicht MnO2 zu MnO4 - (Redoxpotential: 0,59V)" (Redoxpotential des gesuchten Stoffes muss somit kleiner als 0,59V sein) erfüllen kann. Mit dieser Überlegung ist b) aber lösbar, der Stoff reduziert (grammatikalisch aktiv), ist ein Reduktionsmittel in der Oxidation, gibt Elektronen ab, wird zur Donatorzelle und zur Anode und muss ein niedrigeres Redoxpotential als Fe 2+/Fe besitzen, aber ein größeres als von Mn 2+/Mn, was möglich wäre. Liege ich in dieser Überlegung womöglich falsch, die Sache mit Redoxreaktionen fällt mir eher schwer. Oder hat sich unser Lehrer vertan (ich hab die Aufgabenstellung geringfügig verändert vom Ausdruck, damit ich sein Gedankengut nicht stehle ^^)? Ich bedanke mich schon im Voraus für darauffolgende Antworten.

MfG tommygilbert

Expertenantwort
von vach77, Community-Experte für Chemie, 26

Ich habe, ehrlich gesagt, Deinen Aufgabentext nur in Teilen verstanden. Jedoch nehme ich an, dass meine Aussagen Dir für Dein Problem hilfreich sein könnten.
Ich habe Dir drei Redoxsysteme aufgeschrieben:

MnO₂ + 4 OH⁻ --> MnO₄⁻ + 2 H₂O + 3 e⁻ E° = + 1,23 V
Mn²⁺ + 12 H₂O --> MnO₄⁻ + 8 H₃O⁺ + 5 e⁻ E° = + 1,51 V
MnO₂ + 6 H₂O --> MnO₄⁻ + 4 H₃O⁺ + 3 e⁻ E° = + 1,63 V

Jedes dieser Systeme kann ein anderes oxidieren, das ein kleineres Normalpotenzial hat.

Beispiel: Das Chlorid/Chlor- System

2 Cl⁻ --> Cl₂ + 2 e⁻ E° = +1,36 V

kann nur von zwei oben stehenden Systemen aufgrund der E° oxidiert werden. Würde man zu einer Natriumchloridlösung Kaliumpermanganat geben, so findet keine Reaktion statt. Säuert man die Lösung an, dann findet eine Reaktion statt. Hierbei kommt es darauf an wie stark angesäuert wird, denn es stehen zwei Systeme bereit, die reduziert werden könnten.

Kannst Du die möglichen Redoxgleichungen formulieren?

Kommentar von tommygilbert ,


Gleichungen:

  • MnO4 -+8H+ + 5e- ---->Mn 2+ +4 H2O      
  • MnO4 -+ 4 H+ + 3 e-  ---> MnO2 +2 H2O

Die Zahlenwerte sind in meinem Tafelwerk ganz anders als deine :/

Dann funktioniert es nämlich, es müsste laut a) ein Stoff/System gesucht sein, dass ein höheres E0 besitzt als größer als +1,51V
 und kleiner als +1,63V. Aber laut Aufgabenstellung beträgt das MnO2/MnO4 - System in neutraler Lösung 0,59V. Eine andere Gleichung fällt mir jetzt nicht ein.

Ich habe noch eine andere allgemeine Frage zu deinem Beispiel, wieso oxidiert das Chlorid/Chlor-System nicht das mit

MnO₂ + 4 OH⁻ --> MnO₄⁻ + 2 H₂O + 3 e⁻ E° = + 1,23 V
Wenn man die in einer galvanischen Zelle verbinden würde, entstehe doch eine Spannung? Oder ist zusammen Mischen etwas ganz anderes? Das Chlorid/Chlor-System würde doch e- aufnehmen, die obere Gleichung würde doch trotzdem klappen oder?




Kommentar von vach77 ,

Mit "Zahlenwerte" meinst Du sicher nicht die Normalpotenziale sondern die Formulierung mit Wasserstoffionen statt mit Oxoniumionen. Das wird von den Schulen und Autoren verschieden gehandhabt. Für einen aufzustellenden Redoxvorgang ist das egal.

Wenn Du ein Redoxsystem suchst, das ein E° zwischen 1,51 V und 1,63 V hat, dann käme u.a. das folgende infrage:

Ce³⁺ --> Ce⁴⁺ + e⁻ E° = +1,61 V

Deine nächste Frage ist eine sehr wichtige:

Wenn Du die beiden Redoxsysteme in zwei Halbzellen voneinander trennst, die beiden Halbzellen mit einem Diaphragma und mit einem hochohmigen Spannungsmesser verbindest, dann kannst Du eine Potenzialdifferenz messen. - Kannst Du ΔE° für den vorgegebenen Fall angeben?

Wenn Du die beiden Systeme in ein Reagenzglas gibst, dann läuft die Redoxreaktion im Glas ab.

Kommentar von tommygilbert ,

Mit "Zahlenwerte" meine ich die Normalpotentiale/Standardpotenziale. Gegeben war 0,59V für das MnO2/MnO4 - System. Das gesuchte andere System müsste dann ein Normalpotenzial kleiner als 0,59V aber größer als das vom Mn 2+/MnO4 -.

Zum Beispiel: Man bildet um die Potenzialdifferenz zu erhalten, die Differenz (höheres Potential minus niedrigeres Potenzial, also +1,63-1,36V bzw. +1,51V-1,36V bzw. +1,36V-1,23V).

Zum vorher erwähnten Mischen von Natriumchlorid mit Kaliumpermanganat: es entsteht keine Reaktion, weil wegen den Gleichungen 

MnO₂ + 4 OH⁻ --> MnO₄⁻ + 2 H₂O + 3 e⁻ E° = + 1,23 V

MnO₂ + 6 H₂O --> MnO₄⁻ + 4 H₃O⁺ + 3 e⁻ E° = + 1,63 V

noch OH- und H3O+ benötigt werden, oder?

Kommentar von vach77 ,

Deine Frage ist mit "Ja" zu beantworten.

Bei der Redoxgleichung

MnO₂ + 4 OH⁻ --> MnO₄⁻ + 2 H₂O + 3 e⁻ E° = + 0,59 V

habe ich ein falsches E° angegeben. Danke für den Hinweis.

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