elektrochemische Spannungsreihe
Dazu gibt es die sog. elektrochemische Spannungsreihe. Aus der elektrochemischen Spannungsreihe lässt sich das Reaktionsverhalten eines Stoffes ableiten und die Richtung von Reaktionen voraussagen (da es hier in diesem Kapitel nur um die Vorhersage von Reaktionsabläufen geht, wird auf die Thematik der Spannungsreihe nicht weiter eingegangen).
Eingangs würde erwähnt, dass Eisen nicht mit Zinkionen reagiert, aber Zink mit Eisenionen. Betrachten wir uns dazu einen Ausschnitt aus der Spannungsreihe (Eisen besitzt ein sog. Standardpotential von -0,41 V, Zink von -0,76 V).
Fachlich ausgedrückt: Es laufen nur Redoxreaktionen zwischen Metallen und Metallionen ab, bei denen der Elektronendonator ein negativeres Standardpotential als der Elektronenakzeptor hat.
Anders ausgedrückt: Das Metall A (in unserem Beispiel Zn) mit dem negativeren Potential kann mit den Metallionen B (in unserem Beispiel Fe2+, positiveres Potential) reagieren, zu den Metallionen A (Zn2+) und dem Metall B (Zn). In unserem Fall:
Zn + Fe2+ -> Zn2+ + Fe
Eine Redoxgleichung ist eine chemische Gleichung, die zeigt, wie Atome ihre Oxidationszahlen ändern durch oxidiert oder reduziert werden in einer Redoxreaktion.
Oxidation ist ein Prozess, in dem ein Atom, Ion oder Molekül Elektronen verliert, während Reduktion ein Prozess ist, in dem ein Atom, Ion oder Molekül Elektronen gewinnt. In einer Redoxgleichung stellen diese zwei Prozesse die Änderungen in den Oxidationszahlen dar.
Die Oxidationszahl repräsentiert die Änderung der Elektronenanzahl, die ein Atom in einer chemischen Reaktion erfahren hat. Eine positive Oxidationszahl bedeutet, dass das Atom Elektronen verloren hat, während eine negative Oxidationszahl bedeutet, dass es Elektronen gewonnen hat.
Um eine Redoxgleichung auszugleichen, wird das Ionenelektronen-Verfahren verwendet, bei dem die Reduktion und Oxidation separat behandelt und dann zusammengefügt werden. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Anzahl der Elektronen auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung gleich bleibt.
Elektronen spielen eine zentrale Rolle in der Redoxgleichung, da ihre Übertragung von einem Teilchen zum anderen die Basis für die Redoxreaktion bildet. Sie sind der Stoff, der oxidiert (verloren) oder reduziert (gewonnen) wird.
Ja, viele Redoxreaktionen finden in wässriger Lösung statt, da Wasser ein gutes Medium für den Transfer von Elektronen zwischen den reagierenden Spezies bietet.
Ein Redoxpaar in einer Redoxgleichung wird dargestellt als ein Paar von Verbindungen, bestehend aus der oxidierten Form und der reduzierten Form.
Halbreaktionen einer Redoxgleichung sind die getrennten Oxidations- und Reduktionsreaktionen, die beim Ausbalancieren der Gleichung einzeln behandelt werden.
Die Koeffizienten in einer Redoxgleichung geben die Proportionen der Reaktionsteilnehmer an, sie helfen dabei, die Stöchiometrie der Reaktion zu kennzeichnen und die Gleichung auszugleichen, damit die Anzahl der Atome auf beiden Seiten der Gleichung gleich bleibt.
Ja, Redoxgleichungen können auch für Reaktionen in Nicht-Wässrigen Lösungen aufgestellt werden, obwohl das Verfahren zur Ausgleichung der Gleichung abweichen kann, da die Verfügbarkeit von freien Elektronen in solchen Lösungen anders ist als in wässrigen Lösungen.