Reaktionsgleichung Natriumoxid?

1 Antwort

Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer
Chemie, Naturwissenschaft
07.06.2020, 20:09

Moin,

ihr geht ohnehin relativ eigenwillig vor... Ich erkläre dir jetzt einmal Schritt für Schritt, wie man ein Redoxsystem aufstellt:

1. Die Bruttogleichung
Die Bruttogleichung ist das, was man auch Reaktionsgleichung (oder besser Reaktionsschema) nennt. Hier wird jeder Stoff genannt, der an einer Reaktion beteiligt ist. Dazu kann man zunächst eine Wortgleichung aufstellen (in deinem Beispiel ist das Punkt a).

Natrium und Sauerstoff reagieren zu Natriumoxid.

Daraus macht man dann die Bruttogleichung in chemischer Formelsprache:

4 Na + O2 ---> 2 Na2O

2. Die Oxidationsteilgleichung
Wenn es sich bei deiner Bruttogleichung um einen Redoxvorgang handelt, dann kann man die Gesamtreaktion in zwei Teilprozesse zerlegen, die Oxidationsteilgleichung und die Reduktionsteilgleichung.
Die Oxidationsteilgleichung ist die, in der ein Teilchen (Atom oder Ion) oxidiert wird, indem es (mindestens) ein Elektron abgibt (du merkst dir: Elektronenabgabe = Oxidation).

Wenn ein Teilchen (mindestens) ein Elektron abgibt, erhöht sich seine Oxidationszahl. In deinem Beispiel trifft das auf Natrium zu:

Oxidationsteilgleichung: Na ---> Na^+ + e^–

Ihr schreibt das offenbar etwas anders auf, nämlich:

Oxidationsteilgleichung: Na – e^– ---> Na^+

Das ist insofern ungewöhnlich, als man normalerweise ein abgegebenes Elektron nicht mit einem Minussymbol aus einem Teilchen (hier einem Natriumatom) abzieht. In einer Reaktionsgleichung soll nämlich nicht nur die Teilchenanzahl auf beiden Seiten des Reaktionspfeils gleich sein (Stoffbilanz), sondern auch die Ladungen müssen übereinstimmen. Das tun sie in beiden Fällen zwar, aber in eurer Schreibweise muss man aus dem doppelten Minus „– e^–” gedanklich ein „+” machen, damit man auf das positiv geladene Natriukation kommt. In der üblicheren Schreibweise hast du neben dem „Na^+” auch noch ein „e^–”, was sich ladungsmäßig gegenseitig aufhebt (und so zu dem ungeladenen Natriumatom auf der anderen Seite des Reaktionspfeils passt). Außerdem wirkt eure Schreibweise so, als könne ein abgegebenes Elektron einfach so subtrahiert werden und ins Nirvana verschwinden... Die Aussagen sind jedoch in beiden Fällen gleichwertig, denn aus dem ungeladenen Natriumatom wird ein positiv geladenes Natriumkation, indem das Natriumatom ein Elektron abgibt.

3. Die Reduktionsteilgleichung
In der Reduktionsteilgleichung muss nun ein Teilchen auftauchen, das (mindestens) ein Elektron aufnimmt (du merkst dir: Elektronenaufnahme = Reduktion). Dadurch verringert sich die Oxidationszahl des Teilchens.

Reduktionsteilgleichung: O2 + 4 e^– ---> 2 O^2–

Elementarer Sauerstoff tritt nicht in einzelnen Atomen, sondern in zweiatomigen Minimolekülen auf (deshalb O2). Ein Sauerstoffatom allein braucht aber schon 2 Elektronen, um zu einem Oxid-Anion werden zu können (O^2–). Deshalb braucht man für ein Sauerstoff-Minimolekül insgesamt 4 Elektronen, damit daraus zwei Oxid-Anionen werden können.

4. Die Elektronenneutralität
Darunter versteht man den Umstand, dass die bei einer Oxidation abgegebenen Elektronen von der Anzahl her genau mit den bei der Reduktion aufgenommenen Elektronenanzahl übereinstimmen muss.
Nun liefert aber in deinem Beispiel ein Natriumatom bei der Oxidation nur ein Elektron, wohingegen du für die Reduktion eines Sauerstoffminimoleküls vier Elektronen benötigst.
Immer wenn die Anzahl der abgegebenen und aufgenommenen Elektronen nicht übereinstimmt, musst du das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) der beiden Zahlen suchen. Das kgV von 1 und 4 ist 4. Darum musst du die Oxidationsteilgleichung mit dem Faktor 4 multiplizieren. Die Reduktionsteilgleichung würde theoretisch mit dem Faktor 1 multipliziert werden, was du aber in diesem Fall auch weglassen kannst... Dann werden aus deinen Teilgleichungen

Oxidationsteilgleichung: Na ---> Na^+ + e^– I •4
Reduktionsteilgleichung: O2 + 4 e^– ---> 2 O^2– (I •1)

insgesamt

Oxidationsteilgleichung: 4 Na ---> 4 Na^+ + 4 e^–
Reduktionsteilgleichung O2 + 4 e^– ---> 2 O^2–

5. Die Redoxgleichung
In der Redoxgleichung fasst du nun die Teilgleichungen nach der Beachtung der Elektronenneutralität zusammen:

4 Na + O2 ---> 4 Na^+ + 2 O^2–

Wie du sicherlich gemerkt hast, fehlen nun die Elektronen, die in den Teilgleichungen noch zu sehen waren. Das liegt daran, dass sie (in der üblichen Schreibweise) einmal auf der linken, dann aber auf der rechten Seite des Reaktionspfeils auftreten. Da sie also einmal abgegeben und einmal aufgenommen werden, schreibt man sie in der Zusammenfassung (der Redoxgleichung) nicht mehr dazu.

Dein vollständiges Redoxsystem sähe in diesem Fall so aus:

Oxidationsteilgleichung: Na ---> Na^+ + e^– I •4
Reduktionsteilgleichung: O2 + 4 e^– ---> 2 O^2–
-----------------------------------------------------------------------------
Redoxgleichung: 4 Na + O2 ---> 4 Na^+ + 2 O^2–

Wenn du willst, kannst du nun auch noch die 4 Na^+ + 2 O^2– zu 2 Na2O zusammenfassen. Dann würde deine Redoxgleichung in diesem Fall mit der oben stehenden Bruttogleichung völlig übereinstimmen (was nicht immer so sein muss).

Das, was du unter d) stehen hast, ist also die zusammengefasste Redoxgleichung sowie (ganz unten) die Zusammenfassung der Ionen.

Zur Übung:

Versuch einmal Bruttogleichungen, Oxidations- und Reduktionsteilgleichungen sowie die jeweiligen Redoxgleichungen für folgende Reaktionen aufzustellen:

1) Aluminium reagiert mit Sauerstoff zu Aluminiumoxid.

2) Kupfer-II-sulfat (CuSO4) reagiert mit Zink zu Zinksulfat (ZnSO4) und Kupfer.

Wenn du das im Kommentar postest, verspreche ich dir, dass ich mir das anschaue (und gegebenenfalls korrigiere, wovon ich aber jetzt nicht mehr ausgehe)...

LG von der Waterkant

So kann man den Sonntag Abend natürlich auch verbringen ;)

Schöne Antwort!
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