EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

140 140 Stärke von Reduktions- und Oxidationsmitteln 6.3 Die Spannungsreihe Reduktionsmittel (RM) Ein Reduktionsmittel ist ein Stoff der Elektronen abgibt. Ein starkes RM hat eine besonders hohe Tendenz zur Elektronenabgabe. So sind zB die Alkalimetalle besonders starke RM. Edle Metalle zB Gold sind schwache RM, da sie ihre Elek- tronen nur sehr „ungern“ abgeben. Oxidationsmittel (OM) Ein Oxidationsmittel ist ein Stoff, der Elektronen aufnimmt. Ein starkes OM hat eine besonders hohe Tendenz zur Elektronenaufnahme. Die Nichtmetalle, zB die Halogene, sind Oxidationsmittel. Fluor, das Element mit der größten Elekro- negativität ist ein besonders starkes Oxidationsmittel. Auch die Metallkationen sind Oxidationsmittel. ZB ist Au 3+ ein besonders starkes OM, hingegen sind die Kationen der Alkalimetalle schwache OM. Die Spannungsreihe – qualitativ So wie man die Säuren (bzw. Basen) nach ihrer Stärke anordnen kann (p K A -Ta- belle) lassen sich auch die Reduktionsmittel (bzw. Oxidationsmittel) nach ihrer Stärke ordnen. In einem konjugierten Redox-Paar gilt: Je stärker das Oxidations- mittel, desto schwächer das Reduktionsmittel und umgekehrt. Beispiel Folgende Redoxpaare aus der Abb. 140–2 liegen vor: Au 3+ /Au – Fe 2+ /Fe – Na + /Na – Ag + /Ag. Au 3+ ist das stärkste der 4 Oxidationsmittel, Na + das schwächste. Ag + ist stärker als Fe 2+ . Dh. nach ihrer Stärke (steigend geordnet) gilt: OM : Au 3+ > Ag + > Fe 2+ > Na + . Daher gilt für RM : Na > Fe > Ag > Au. Gleichgewichtslage bei Redox-Reaktionen Das Grundprinzip der Redoxreaktionen entspricht dem der Säure-Basen-Reak- tionen: Es reagiert das stärkste Oxidationsmittel mit dem stärksten Redukti- onsmittel . Die Gleichgewichtslagen sind hier eindeutiger ( K > 10 50 ist keine Seltenheit), da- her ist die Entscheidung bei Redoxreaktionen immer, ob eine Reaktion möglich ist (wenn die gebildeten Stoffe schwächer sind) oder ob sie nicht möglich ist (wenn die gebildeten Stoffe stärker wären). Metalle Metalle im elementaren Zustand sind ausschließlich Reduktionsmittel. Aller- dings ist die Tendenz der Metalle, Kationen zu bilden, unterschiedlich stark aus- geprägt. Schon früh erkannte man diese Unterschiede und teilte die Metalle in edle Metalle (= schwache Reduktionsmittel) und unedle Metalle (= starke Reduktionsmittel) ein. Als Grenze zwischen edlen und unedlen Metallen wurde ihre Reaktion mit Salzsäure (eigentlich Reaktion mit dem H + –Ionen der Salzsäu- re) gewählt. Edle Metalle reagieren nicht mit H + –Ionen, unedle Metalle reagie- ren dagegen. Unedle Metalle sind daher stärkere Reduktionsmittel als Wasserstoff und edle schwächere Reduktionsmittel. Aber auch innerhalb der beiden Großgruppen kann man Abstufungen hinsichtlich ihrer Stärke vornehmen, indem man sie un- tereinander reagieren lässt (Abb. 141–1). Metall - Kationen Metall-Kationen sind zumeist Oxidationsmittel. Je schwächer das Metall als Re- duktionsmittel ist, desto stärker ist das zugehörige Kation als Oxidationsmittel. Abb. 140–2: Ausgewählte Metall-Redox-Paare nach Stärke geordnet Abb. 140–1: Kurzschreibweise für Redox-Paare Cu 2+ /Cu OM / RM OM RM Au 3+ Ag + Fe 2+ Na + + + + + 3 e – e – 2 e – e – Au Ag Fe Na OM RM Au 3+ Ag + Cu 2+ 2 H + Fe 2+ Zn 2+ Na + + + + + + + + 3 e – e – 2 e – e – 2 e – 2 e – e – Au Ag Cu H 2 Fe Zn Na Ergänze die Reaktionsgleichungen, wenn sie ablaufen können bzw. streiche den Reaktionspfeil durch, wenn keine Reaktion möglich ist. (Beachte beim Richtigstellen auch die Ladungen – bei diesen Reaktionen werden Elektronen ausgetauscht!) a) Cu 2+ + Ag → b) Cu 2+ + Zn → c) Zn + HCl → d) Cu + HCl → e) Ag + + Cu → f) Zn 2+ + Ag → g) Na + + Au → h) Cu 2+ + H 2 → i) Fe 2+ + H 2 → j) Ag + + Zn → k) Zn 2+ + Cu → l) Ag + HCl → m) Au 3+ + Cu → Üb Übung 140.1 Schüler-Experiment 6.4 Metall und Metallsalzlösung VS Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv