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Der Redoxvorgang - Normalpotential und Reaktionsvorhersage

Allgemeines:
Ein Redoxvorgang ist eine chemische Reaktion, bei der ein Teilchen Elektronen auf ein anderes Teilchen überträgt. Bei einer solchen Elektronenübertragungs-Reaktion finden also eine Elektronenabgabe (Oxidation) durch ein Teilchen sowie eine Elektronenaufnahme (Reduktion) statt (Redox = Reduktion-Oxidation). Durch Kenntnis des Oxidationsmittels und des Reduktionsmittels der Reaktion sowie der Normalpotentiale der Reaktionsteilnehmer, lässt sich ein Redoxvorgang vorhersagen.

Normalpotential:
Das Normalpotential E0 eines Elements bzw. einer Verbindung (genauer gesagt dessen Redoxpaar, z.B Na / Na+) charakterisiert das Reduktions- (der reduzierten Form) bzw. Oxidationsvermögen (oxidierte Form) in wässriger Lösung.
Je negativer das Potential ist, umso stärker gibt die reduzierte Form (Reduktionsmittel) Elektronen ab und je positiver das Potential ist, um so stärker nimmt die oxidierte Form (Oxidationsmittel) Elektronen auf.
Reduzierte Form (Stoff 1) + oxidierte Form (Stoff 2) -> oxidierte Form (Stoff 1) + reduzierte Form (Stoff 2). Das Normalpotential ist normiert für Standardbedingungen und kann in Formelsammlungen nachgelesen werden.

Vorhersage von Reaktionen:
Aus der Kenntnis der Normalpotentiale bzw. Redoxpotentiale kann man voraussagen, ob ein bestimmter Redoxvorgang möglich ist. Eine Redoxreaktion findet -wie bereits erwähnt- zwischen einem Oxidationsmittel (oxidierte Form eines Elementes bzw. einer Verbindung) und einem Reduktionsmittel (reduzierte Form eines Elementes bzw. einer Verbindung).

Beispiel: 

reduzierte Form
oxidierte Form
Normalpotential
Na
Na+
-2,7 V
Cl-
Cl2
+1,4 V

Untersuchung der Reaktionsmöglichkeiten:
Aus obig genannter Tabelle könne man folgende Reaktionsmöglichkeiten untersuchen:

  • Na und Cl-: Es handelt sich jeweils um die reduzierte Form (Reduktionsmittel), da eine Redoxreaktion nur zwischen einem Oxidationsmittel und einem Reduktionsmittel stattfinden kann, ist diese Reaktion nicht möglich.
  • Na+ und Cl2: Es handelt sich jeweils um die oxidierte Form (Oxidationsmittel), da eine Redoxreaktion nur zwischen einem Oxidationsmittel und einem Reduktionsmittel stattfinden kann, ist diese Reaktion nicht möglich.
  • Na und Cl2: Es handelt sich hier um ein Reduktionsmittel (Na) und ein Oxidationsmittel (Cl2), damit sollte eine Reaktion theoretisch möglich sein. Um aussagen zu können, ob die Reaktion auch wirklich abläuft muss überprüft werden, ob das Reduktionsmittel auch wirklich das stärkere Bestreben hat, Elektronen abzugeben. Normalpotential muss negativer sein. Dies ist erfüllt, denn das Redoxpaar (Na/Na+) hat ein negativeres Potential als das Redoxpaar (Cl-/Cl2), somit findet eine Reaktion zw. Na und Cl2 statt.
  • Na+ und Cl-: Es handelt sich hier um ein Reduktionsmittel (Cl-) und ein Oxidationsmittel (Na+), damit sollte eine Reaktion theoretisch möglich sein. Da das Redoxpaar (Cl-/Cl2) ein positiveres Potential als (Na/Na+) hat, gibt die reduzierte Form Cl- keine Elektronen ab. Aus Na+ und Cl- (im wässrigen Zustand) bildet sich NaCl (im festen Zustand). Es findet aber keine Reaktion statt.
Einige Normalpotentiale ("elektrochemische Spannungsreihe"):
 
 
reduzierte Form
oxidierte Form
Normalpotential
Li Li+ - 3,0 V
Na Na+ - 2,7 V
Mg Mg2+ - 2,4 V
Zn Zn2+ - 0,8 V
Cu+ Cu2+ + 0,2 V
I- I2 + 0,6 V
Cl- Cl2 + 1,4 V
F- F2 + 3,1 V
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