Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 121 Redoxreaktionen 9 Z. B. Reaktion zwischen Permanganat und Oxalat : MnO 4 – + C 2 O 4 2– ® Mn 2+ + CO 2 1. Bestimmen der Oxidationszahlen +VII –II +III –II +IV –II MnO 4 – + C 2 O 4 2– ® Mn 2+ + CO 2 2. Teilen der Reaktion in die Halbreaktionen/ 3. Ausgleichen der Atome außer H, O MnO 4 – + 5 e– ® Mn 2+ · 2 C 2 O 4 2– ® 2CO 2 + 2e – · 5 4. Erweitern auf gleiche e – -Anzahl und Addieren 2MnO 4 – + 10e – + 5C 2 O 4 2– ® 2Mn 2+ + 10CO 2 + 10e – 28 Sauerstoff 20 Sauerstoff 5. Ausgleichen von Sauerstoff durch H 2 O 2MnO 4 – + 5C 2 O 4 2– ® 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O 28 Sauerstoff 28 Sauerstoff 0 Wasserstoff 16 Wasserstoff 6. Ausgleichen von Wasserstoff durch H + 16H + + 2MnO – + 5C 2 O 4 2– ® 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O 28 Sauerstoff 28 Sauerstoff 16 Wasserstoff 16 Wasserstoff 7. Kontrolle der Ladungs- und Atombilanz 16H + + 2MnO 4 – + 5C 2 O 4 2– ® 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O Ladungen: +16 + (–2) + (–10) = +4 Atome: +4 28 Sauerstoff 16 Wasserstoff 2 Mangan 10 Kohlenstoff 28 Sauerstoff 16 Wasserstoff 2 Mangan 10 Kohlenstoff Wenn Reaktionen in basischer Lösung ablaufen, sollte die H/O-Bilanz mit OH und H 2 O ausgeglichen werden. Dies kann etwas aufwändiger sein. Eine andere Möglichkeit gleicht mit H + und H 2 O aus und fügt dann die gleiche Anzahl von OH- auf beiden Seiten hinzu, um die H + zu neutralisieren (H + + OH – ® H 2 O). ( F8) Zusammenfassung Schwierige Redoxgleichungen lassen sich durch Aufspal- tung in Halbreaktionen leichter ausgleichen. Z Beantworte die folgenden Fragen mit Hilfe des gerade gelernten Wissens! Bestimme die korrekten Reaktionsgleichungen! a) Cr 2 O 7 2– + Cl – ® Cr 3+ + Cl 2 b) Mn 2+ + NaBiO 3 ® Bi 3+ + MnO 4 – + Na + c) Cu + NO 3 – ® Cu 2+ + NO 2 L 9.2 F9 A1 9.3 Wie Elektronen zwischen Metallen wandern Spannungsreihe Metalle sind nicht gleich im Bezug auf ihr Streben, e – abzugeben. Diesen Unterschied wollen wir genauer betrachten. Im Kapitel 3 über das Periodensystem haben wir gelernt, dass Metalle generell gerne Elektronen abgeben, um den Edelgaszustand zu erreichen. Sie werden also leicht oxidiert. Dieses Bestreben ist aber nicht bei allen Metallen gleich stark ausgeprägt. Manche finden sich als Elemente in der Natur, weil sie von den natürlichen Oxidationsmitteln wie z. B. Sauerstoff nicht angegriffen werden. Diese Metalle wie das Gold oder Silber nennt man deshalb Edelmetalle. Ähnlich den Edelgasen sind sie sehr stabil und wollen kaum Reaktionen eingehen. Andere Metalle, wie das Aluminium, geben ihre Elektronen sehr leicht ab bzw. sind die Alumi- niumionen nur schwer dazu zu bringen, wieder Elektronen aufzunehmen. Zementation Wenn wir wie in einem Versuch (siehe V 9.3, Becherglas 1) ein Stück Eisen (z. B. einen Nagel) mit einer Kupferlösung in Kontakt bringen, gibt das Eisen Elektronen an das Kupfer ab. Kupfer scheidet sich dabei am Eisen als Element ab, während das Eisen in Lösung geht. Wer genau beobachtet merkt auch, dass die Blaufärbung der Kupferlösung blasser geworden ist. Dies ist ein Hinweis darauf, dass sich die Konzentration der Kupferionen verrin- gert, diese also bei der Reaktion verbraucht werden. Die Abscheidung eines Metalls aus einer Lösung seines Salzes durch Reaktion mit einem unedleren Metall nennt man Zementation . Warum überdauert Gold tausende Jahre, der Eisen­ nagel rostet hingegen schon nach zwei Tagen wenn wir ihn im Feuchten liegen lassen? Warum lösen sich manche Metalle in Salzsäure (z. B. das Zink im Versuch in 9.2), andere Metalle wie Kupfer nur in heißer Salpetersäure und Gold nicht mal in dieser? F10 F11 Abb. 9.8: Vorgänge der Zementation auf atomarer Ebene Nu zu Prüfzwecke – Eigentum des Verlags öbv