Redoxreaktionen spielen in allen Teilbereichen der Chemie eine wesentliche Rolle. Daher wurde entsprechend der pädagogischen und auch geschichtlichen Entwicklung das grundlegende Verständnis in zwei “Lerneinheiten” unterteilt. Zum einen der einfache Redoxbegriff und zum anderen der erweiterte Redoxbegriff. Der einfache Redoxbegriff betrachtet Redoxreaktionen auf “Stoffebene” (Übertragung von Atomen), während der erweiterte Redoxbegriff Redoxreaktionen auf “Teilchenebene” (Übertragung von Elektronen)betrachtet. Fachlich richtige und vollständige Definition einer Redoxreaktion ist der erweiterte Redoxbegriff
Der einfache Redoxbegriff basiert auf dem klassische Redoxbegriff, der sich auf Lavoisier zurückführen lässt. Nach dem sogenannten klassischen Redoxbegriff sind Redoxreaktionen Reaktionen, bei denen chemische Stoffe mit Sauerstoff reagieren bzw. Sauerstoff übertragen wird. Nach dem klassischen Redoxbegriff ist eine Oxidation eine Reaktion, bei der sich ein Stoff mit Sauerstoff verbindet. Eine Reduktion ist nach dem Redoxbegriff eine Reaktion, bei der Sauerstoff von einem Stoff abgegeben wird (bzw. entfernt wird).
Da weder eine Oxidation noch eine Reduktion alleine ablaufen können, sind eine Oxidation und eine Reduktion immer eine gekoppelte Reaktion, daher wird (nach dem klassischen Redoxbegriff) dieser Reaktionstyp als Reduktions-Oxidations-Reaktion bezeichnet. Im alltäglichen Sprachgebrauchkürzt man den Begriff “Reduktions-Oxidations-Reaktion” als Redoxreaktion ab.
Im Laufe der Entwicklung des Redoxbegriffes im Lehrplan hat sich aus dem klassischen Redoxbegriff der sogenannte einfache Redoxbegriff entwickelt. Neu ist bei diesem Konzept, dass dieser einfache Redoxbegriff nicht nur Sauerstoffübertragung beinhaltet, sondern auch Wasserstoffübertragung mit einschließt. Dies ist vor allem durch die Bedeutung der Biologie im Lehrplan zurückzuführen (bei vielen biologischen Reaktionen findet eine Übertragung von “Wasserstoffatomen” statt).
Nach dem einfachen Redoxbegriff sind Redoxreaktion Reaktionen, bei denen chemische Stoffe mit Sauerstoff und/oder Wasserstoff reagieren bzw. Sauerstoff und/oder Wasserstoff übertragen. Nach dem einfachen Redoxbegriff ist eine Oxidation eine Reaktion, bei der sich ein Stoff mit Sauerstoff verbindet oder Wasserstoff abgibt. Eine Reduktion ist nach dem Redoxbegriff eine Reaktion, bei der Sauerstoff von einem Stoff abgegeben wird oder sich der Stoff mit Wasserstoff verbindet.
Hinweis: Der einfache Redoxbegriff, der auch Wasserstoff beinhaltet, ist nur anwendbar, wenn auf mind. einer Seite der Reaktionsgleichung elementarer, gasförmiger Wasserstoff “vorkommt”. So sind reine Protonen (Wasserstoffionen)-Übertragungsreaktionen keine Redoxreaktionen, sondern Protolysereaktionen (bzw. Säure-Base-Reaktionen).
Beispiele:
Unter dem Redoxbegriff verstehen wir die Kombination von Reduktion und Oxidation. Es handelt sich dabei um Reaktionen, bei denen Elektronen von einer Substanz auf eine andere übertragen werden.
Eine Reduktion ist eine chemische Reaktion, bei der eine Substanz Elektronen aufnimmt. Der Oxidationszustand dieser Substanz sinkt dabei.
Eine Oxidationsreaktion ist eine chemische Reaktion, bei der eine Substanz Elektronen abgibt. Der Oxidationszustand dieser Substanz steigt dabei.
Ein klassisches Beispiel für eine Redoxreaktion ist die Verbrennung von Wasserstoff. Bei diesem Prozess gibt Wasserstoff (H2) zwei Elektronen an Sauerstoff (O2) ab, um Wasser (H2O) zu bilden.
Bei einer Reduktion nimmt eine Substanz Elektronen auf, während bei einer Oxidation eine Substanz Elektronen abgibt. Daher sinkt der Oxidationszustand bei einer Reduktion und steigt bei einer Oxidation.
Der Oxidationszustand einer Substanz lässt sich durch die Anzahl der Elektronen feststellen, die sie im Vergleich zu einem neutralen Atom derselben Sorte weniger hat.
Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass sich ein Gleichgewichtssystem bei einer Störung so verändert, dass die Wirkung der Störung teilweise kompensiert wird. Bei den Redoxreaktionen bedeutet das, dass sich das Gleichgewicht in Richtung der Reduktion oder der Oxidation verschieben kann, je nachdem, was sich nach der Störung wieder einstellt.
Ja, Redoxreaktionen können auch in Lösungen stattfinden. Dabei können die Atome, Ionen oder Moleküle der Substanzen in der Lösung Elektronen aufnehmen oder abgeben.
Bei Redoxreaktionen findet eine Umverteilung der Elektronen statt. Diese kann Energie freisetzen, wenn die Elektronen von einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres wechseln. Diese Energie kann dann als Wärme, Licht oder elektrischer Strom genutzt werden.
Oxidationsmittel sind Substanzen, die Elektronen aufnehmen können und so andere Substanzen oxidieren. Reduktionsmittel hingegen sind Substanzen, die Elektronen abgeben können und so andere Substanzen reduzieren.