Wie stellt man Reaktionsgleichungen in der Chemie auf?
Ich habe mir schon soooo viele Videos angeguckt und im Unterricht aufgepasst, aber ich verstehe es einfach nicht.
Gib'ts hier jemanden der mir helfen kann?
2 Antworten
- Du musst die Stoffe und Reaktionen kennen. Die kann man sich nicht herleiten.
- Du musst die Bedeutung von Koeffizient und Index kennen.
- Du musst rechnen können, auf Grundschulniveau, bei leichten Aufgaben reicht Kindergarten.
Wenn es scheitert, dann an 1. oder 2., weil viele Chemie mit Rechnen verwechseln.
Man schreibt die Summenformeln aller Edukte (Stoffe, die in die Reaktion eingehen) nebeneinander und trennt sie mit einem Plus ab, dann zeichnet man einen Reaktionspfeil, der von den Edukten weg zeigt und man schreibt die Summenformeln aller Produkte (Stoffe, die aus der Reaktion hervorgehen) auf die Seite, auf die der Pfeil zeigt und trennt auch diese Summenformeln mit einem Plus ab.
Beispiel für die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser:
Anschließend schreibt man Stöchiometriezahlen vor die verschiedenen Stoffe, sodass auf Edukt- und Produktseite die gleiche Atomanzahl steht:
Wasserstoff befindet sich in der 1. Hauptgruppe. Die Hauptgruppennummer eines Elements ist gleich seiner Anzahl an Valenzelektronen. Also besitzt Wasserstoff 1 Valenzelektron. Sauerstoff befindet sich in der 6. Hauptgruppe, also besitzt Sauerstoff 6 Valenzelektronen. Also gibt Wasserstoff jeweils 1 Elektron ab und wird damit oxidiert (bzw. 2 Wasserstoffatome geben dann 2 Elektronen ab) und Sauerstoff nimmt 2 Elektronen auf und wird damit reduziert und erfüllt damit die Oktett-Regel. Ich gehe einmal die verschiedenen Schritte durch:
1) Bestimmung der Oxidationszahlen:
Man schaut sich an, wie die Oxidationszahlen der Edukte und Produkte lauten, z. B. eben von denen der Verbrennung von Wasserstoff:
H₂ + O₂ → H₂O (hier einmal unausgeglichen; wir nehmen einmal an, dass die Gleichung sehr komplex wäre und wir nicht wüssten, wie wir sie ausgleichen sollen).
H in H₂ besitzt eine Oxidationszahl von 0.
O in O₂: besitzt eine Oxidationszahl von 0.
H in H₂O besitzt eine Oxidationszahl von +I (O ist elektronegativer als H und zieht die Elektronen in der H-O-Bindung stärker zu sich, d.h. H gibt formal ein Elektron ab).
O in H₂O besitzt eine Oxidationszahl von -II (O beraubt beide H-Atome formal um jeweils 1 Elektron).
Dann überlegt man sich wie sich die Oxidationszahlen verändern. Eine Verringerung der Oxidationszahl ist eine Reduktion, eine Erhöhung der Oxidationszahl ist eine Oxidation. Die Oxidationszahl von Wasserstoff steigt von 0 auf I und die von Sauerstoff sinkt von 0 auf -II, d.h. Wasserstoff wird oxidiert und Sauerstoff wird reduziert.
2) Anzahl der übertragenen Elektronen notieren:
Dann notiert man wie Oxidation und Reduktion mit einer Ab- bzw. Aufnahme von Elektronen einhergehen:
Oxidation / Elektronenabgabe (2H geben insgesamt 2 Elektronen ab):
H₂ → H₂O + 2 e⁻
Reduktion / Elektronenaufnahme (2O nehmen insgesamt 4 Elektronen auf):
O₂ + 4 e⁻ → H₂O
3) Ladungsausgleich:
Bei diesen Gleichungen stimmt die Ladungsbilanz nicht, also gleicht man aus. Im sauren und neutralen Milieu mit H3O⁺ und im basischen Milieu mit OH⁻:
Oxidation:
H₂ → H₂O + 2 e⁻ + 2 H3O⁺
Reduktion:
O₂ + 4 e⁻ + 4 H3O⁺ → H₂O
4) Stoffausgleich:
Die Atombilanz ist nicht korrekt, also gleicht man mit Wasser aus:
Oxidation (links: 2H, rechts: 8H und 3O. Links fehlen 6H und 3O, also notiert man dort 3 H₂O):
H₂ + 3 H₂O → H₂O + 2 e⁻ + 2 H3O⁺
Reduktion (links: 6O und 12H, rechts: 1O und 2H. Rechts fehlen 5O und 10H, also notiert man 5 H₂O):
O₂ + 4 e⁻ + 4 H3O⁺ → H₂O + 5 H₂O
5) Zahl d. übertragenen Elektronen anpassen:
Man sieht, dass bei der Oxidation 2 Elektronen abgegeben werden, aber bei der Reduktion 4 Elektronen aufgenommen werden. Dies gleicht man aus, indem man die Zahl der übertragenen Elektronen in beiden Gleichungen auf das kleinste gemeinsame Vielfache von 2 und 4 bringt, also auf 4. Dafür muss man in diesem Beispiel alle Stöchiometriezahlen in der Oxidationsgleichung mit 2 multiplizieren (vor H₂ und H₂O steht nichts, hier muss man sich eine "1" denken, die dann nach der Verdopplung zu einer 2 wird.). Dann gelangt man zu:
Oxidation:
2 H₂ + 6 H₂O → 2 H₂O + 4 e⁻ + 4 H3O⁺
Reduktion:
O₂ + 4 e⁻ + 4 H3O⁺ → H₂O + 5 H₂O
6) Gesamtreaktion:
Dann lassen sich Oxidation und Reduktion zusammen als Gesamtreaktion angeben, indem man alle Edukte und alle Produkte in einer Gleichung notiert (dafür war es eben notwendig, dass die Zahl der aufgenommenen Elektronen der Zahl der abgegebenen Elektronen angeglichen wurde):
2 H₂ + 6 H₂O + O₂ + 4 e⁻ + 4 H3O⁺ → 2 H₂O + 4 e⁻ + 4 H3O⁺ + H₂O + 5 H₂O
Wenn man diese Gleichung nun vereinfacht, indem man auf jeder Seite jeweils die gleiche Anzahl an Stoffen rausstreicht gelangt man zur ausgeglichenen ursprünglichen Gleichung:
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
Für so eine einfache Gleichung ist dieses Verfahren natürlich unverhältnismäßig aufwendig, aber so kann man dann auch systematisch komplexere Gleichungen behandeln.
woher weiß ich aber welche stöchiometriezahlen ich hinschreiben muss? also wieso jetzt bei dem beispiel die zahl 2
Du zählst du anzahl der Atome. Ist die Zahl rechts unten, dann heißt das, dass 2 Wasserstoffatome zusammen gebunden sind. Steht die Zahl davor zählst du die Anzahl dieser Moleküle. Du kannst es dir so vorstellen: 2x H-H
In der unausgeglichenen Reaktionsgleichung stehen auf der Eduktseite 2 Wasserstoffatome und auf der Produktseite 2 Wasserstoffatome, d.h. die Bilanz für Wasserstoff ist korrekt, aber auf der Eduktseite stehen 2 Sauerstoffatome und auf der Produktseite nur 1 Sauerstoffatom. Dies kann man ausgleichen, indem man vor H₂ und H₂O eine "2" schreibt, oder indem man vor O₂ eine "½" schreibt.
Aber wie komme ich darauf? Das ist ja meine Frage. Wie das am Ende aussehen soll, dass weiß ich selber, aber wie komme ich auf das ganze