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Oxidierende Säuren - eine spezielle Form von Säuren


 
Allgemeines Säuren:

Laut Brönstedt-Definition sind Säuren chemische Stoffe, die ein Proton abgeben können, also Stoffe, die mindestens ein H-Atom aufweisen. Neben diesen klassischen Säuren gibt auch noch Säuren, die nicht nur Protonen abgeben, sondern auch noch in der Lage sind, andere Stoffe zu oxidieren. Diese als Oxidationsmittel (vor allem deren Säurerest) wirkende Säuren werden auch als "Oxidierende Säuren" bezeichnet.


Oxidierende Säuren
:

Mit der Thematik "Oxidierende Säuren" haben viele im Schulalltag Schwierigkeiten, dies liegt daran, dass der Begriff "Oxidierende Säuren" auch fachlich zweideutig ist. Reagiert eine Säure wie Salzsäure (die nicht als oxidierende Säure definiert ist) mit einem Metall wie Magnesium, so entsteht das Metallsalz (das Metall wird oxidiert) und Wasserstoff (die Protonen der Säure werden reduziert). Daher wird jedes Metall von einer Säure "eigentlich" oxidiert, so dass jede Säure eine "Oxidierende Säure" ist. Warum die Säuren dennoch als "normale" Säuren (z.B. Salzsäure) und oxidierende Säuren (z.B. Salpetersäure eingeteilt werden, liegt daran begründet, unedle Metalle und sogenannte Halbedelmetalle zu unterscheiden.

Sowohl oxidierende als auch nichtoxidierende Säuren wirken als Protonendonatoren. Sie geben ein (oder mehrere) Protonen an einen Reaktionspartner ab. Das Proton als oxidierte Form kann mit geeigneten Metallen (unedle Metalle) gemäß der elektrochemischen Spannungsreihe eine "Redoxreaktion" eingehen, wobei das Metall oxidiert wird und das Proton zu Wasserstoff reduziert wird. Dies ist bei beiden Säurearten möglich.

Allerdings meint man bei einer oxidierenden Säure nicht, dass der Reaktionspartner durch das Proton oxidiert wird, sondern durch den Säurerest. Dies wäre beispielsweise bei Salzsäure schwer vorstellbar. Das Chlorid-Ion (der Säurerest) ist bereits reduziert (hat 8 Valenzelektronen), daher hat dieses Ion kein Bestreben einem anderen Stoff Elektronen zu entziehen (und diesen Stoff damit zu oxidieren).

Eine oxidierende Säure verfügt also nicht nur über ein Proton, das unedle Metalle oxidieren kann, sondern auch über einen Säurerest, der aufgrund seiner Position in der elektrochemischen Spannungsreihe auch edle Metalle (z.B. Gold) oxidieren kann. Nachweisen kann man dies beispielsweise,indem man Kupfer mit Salzsäure und Salpetersäure reagieren lässt. Kupfer ist aufgrund seines Potentials (ca. 0,35 V) ein edles Metall und kann daher von einem Proton (0,00 V) nicht oxidiert werden. Daher reagiert Salzsäure auch nicht mit Kupfer. Salpetersäure hingegen reagiert mit Kupfer, wobei ein "bräunlicher" Nebel entsteht. Ein Nachweis von Wasserstoff schlägt fehl. Sowohl bei der Salzsäure als auch der Salpetersäure hat das Proton nicht mit dem Metall reagiert. Bei der Salpetersäure hat aber der Säurerest mit dem Metall reagiert:

4 HNO3 + Cu -> Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O

Man unterscheidet daher in oxidierende und nichtoxidierende Säuren. Nichtoxidierende Säuren (wie Salzsäure, Phosphorsäure, aber auch verdünnte Salpetersäure) reagieren nur als Säuren, d.h. sie geben ihr Proton ab, das mit einem geeigneten Reaktionspartner (elektrochemisches Potential < 0,00 V) reagieren kann. Daher reagieren nichtoxidierende Säuren auch nur mit unedlen Metallen. Bei oxidierenden Säuren (wie Salpetersäure oder heiße konzentrierte Schwefelsäure) kann zusätzlich der Säurerest einen Reaktionspartner oxidieren.


Warum eine oxidierende Säure bzw. ein Teil davon als Oxidationsmittel fungieren hat, wurde bereits angedeutet. Damit der "Säurerest" einer oxidierenden Säure einen anderen Stoff (noch) oxidieren kann, muss dieser Teil der Säure reduzierbar sein. Das Chlorid-Ion hat bereits die niedrigste Oxidationsstufe erreicht (Oxidationsstufe -I), weshalb das Chlorid-Ion nicht mehr andere Stoffe oxidiert. Im Gegensatz dazu verfügt beispielsweise das Stickstoffatom in der Salpetersäure über eine Oxidationsstufe von +V, daher kann das NO3- zu NO2 reduziert werden. Daher kann jeder Säurerest (der ein oder mehrere stark elektronegative Elemente in dessen Struktur hat - in der Regel Sauerstoffsäuren) über ein Zentralatom mit einer hohen positiven Oxidationsstufe verfügen. Diese Zentralatome bzw. Zentralatomgruppen können so andere Stoffe oxidieren.