Der erweiterte Redoxbegriff

Redoxreaktionen spielen in allen Teilbereichen der Chemie eine wesentliche Rolle. Im Rahmen des Chemieunterrichtes verwendet man den einfachen Redoxbegriff und später (in der fortgeschrittenen Chemie) den erweiterten Redoxbegriff.  Der einfache Redoxbegriff betrachtet Redoxreaktionen auf “Stoffebene” (Übertragung von Atomen), während der erweiterte Redoxbegriff Redoxreaktionen auf “Teilchenebene” (Übertragung von Elektronen)betrachtet.

Der einfache Redoxbegriff

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.

Der einfache Redoxbegriff, der auch Wasserstoff beinhaltet, ist nur anwendbar, wenn auf mind. einer Seite der Reaktionsgleichung elementarer, gasförmiger Wasserstoff “vorkommt”. Beispiele:

  • 2HCl    +    2Na   =>    H2      +     2NaCl  (Redoxraktion)
  • NaOH  +   HCl     =>    H2O   +      NaCl   (Säure-Base-Reaktion, keine Redoxreaktion)

Der erweiterte Redoxbegriff

Wie wir im letzten Absatz gesehen haben, lässt sich eine Redoxreaktion nun nicht nur den Übergang von Sauerstoff (klassischer Redoxbegriff) oder Sauerstoff / Wasserstoff (einfacher Redoxbegriff) von anderen Reaktonstypen immer korrekt unterscheiden. Daher wurde der sogenannte erweiterte Redoxbegriff eingeführt. Nach dessen Definition ist eine Redoxreaktion eine Übertragung von Elektronen (von einem Stoff auf einen anderen Stoff) während einer chemischen Reaktion.

Die Erweiterung des klassischen/einfachen Redoxbegriffes hat die Vorteile:

  • man argumentiert nicht mehr auf “Stoffebene”, d.h. man ist losgelöst von dem Element Sauerstoff (bzw. Wasserstoff)
  • der Redoxbegriff kann auch viel mehr Reaktionen (passend) angewandt werden
  • man versteht besser, warum eine Oxidation und eine Reduktion miteinander gekoppelt sind (um Elektronen zu übertragen, benötigt man immer zwei “Pole”)
  • man erkennt Reduktion und Oxidation innerhalb einer Redoxreaktion einfacher

Nach dem erweiterten Redoxbegriff sind Redoxreaktion Reaktionen, bei denen chemische Stoffe Elektronen übertragen. Nach dem erweiterten Redoxbegriff ist eine Oxidation eine Reaktion, bei der ein Stoff Elektronen abgibt (d.h. die Oxidationszahl steigt). Eine Reduktion ist nach dem erweiterten Redoxbegriff eine Reaktion, bei der Elektronen aufgenommen werden (d.h. die Oxidationszahl sinkt).


Der erweiterte Redoxbegriff – Testfragen/-aufgaben

1. Was bedeutet der Begriff “Redoxreaktion”?

Eine Redoxreaktion ist eine chemische Reaktion, bei der während der Reaktion Elektronen von einem Reaktanten zum anderen übertragen werden. Dies umfasst Reduktion und Oxidation

2. Nennen Sie den Prozess, bei dem Elektronen erlangt werden und warum es wichtig ist?

Der Prozess, bei dem Elektronen erlangt werden, heißt Reduktion. Es ist wichtig, weil es die Energie in vielen lebenswichtigen Vorgängen liefert, einschließlich zellulärer Atmung und Photosynthese.

3. Beschreiben Sie den Prozess Oxidation und seine Bedeutung.

Oxidation ist der Prozess, bei dem Elektronen verloren gehen. Diese Reaktion ist wichtig bei der Freisetzung von Energie, wie in der zellulären Atmung, und spielt eine wichtige Rolle in vielen industriellen Prozessen.

4. Was bedeutet der Begriff “Redoxpotential”?

Das Redoxpotential ist ein Maß für die Tendenz einer chemischen Spezies, Elektronen zu reduzieren oder zu oxidieren. Es wird in Volt (V) gemessen.

5. Erläutern Sie den Unterschied zwischen einer Reduktionsmittel und einem Oxidationsmittel.

Ein Reduktionsmittel ist eine Substanz, die Elektronen abgibt (oxidieren kann), während ein Oxidationsmittel eine Substanz ist, die Elektronen aufnehmen kann (reduzieren kann).

6. Welche Rolle spielen Redoxreaktionen in biologischen Systemen?

Redoxreaktionen spielen eine zentrale Rolle in biologischen Systemen wie Photosynthese, zelluläre Atmung und der Umsetzung von Nährstoffen in nutzbare Energie.

7. Was ist eine Halbreaktion und wie passt sie in den erweiterten Redoxbegriff?

Eine Halbreaktion ist entweder die Oxidations- oder Reduktionsreaktion, die Teil einer Redoxreaktion ist. Halbreaktionen helfen, den erweiterten Redoxbegriff zu verstehen, da sie die genauen atomaren Änderungen und Elektronenübergänge in diesen Reaktionen darstellen.

8. Was ist ein Redoxpaar und wie ist es innerhalb des Redoxbegriffs wichtig?

Ein Redoxpaar besteht aus zwei Substanzen, die in einer Redoxreaktion miteinander reagieren. Innerhalb des Redoxbegriffs ist es wichtig, da es hilft, die Beziehung zwischen Oxidations- und Reduktionsagenten in Redoxreaktionen zu verstehen.

9. Was ist der Unterschied zwischen der direkten und der indirekten Redoxreaktion?

Bei einer direkten Redoxreaktion werden die Elektronen direkt von der oxidierten zur reduzierten Spezies übertragen. Bei einer indirekten Redoxreaktion erfolgt die Übertragung der Elektronen über ein Medium, wie ein Salzbrücke oder ein Halbzellensystem.

10. Warum ist die Kenntnis der Redoxreaktionen und des erweiterten Redoxbegriffs wichtig für das Verständnis von chemischen und biologischen Prozessen?

Die Kenntnis der Redoxreaktionen und des erweiterten Redoxbegriffs ist notwendig, um chemische und biologische Prozesse zu verstehen. Redoxreaktionen sind grundlegende Reaktionen, die auf subatomarer Ebene ablaufen und die Art und Weise bestimmen, wie Energie in biologischen Systemen erzeugt und genutzt wird.