EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-6: Übertragung – Umgang mit Materie 141 141 Die qualitative Spannungsreihe Abb. 141–3: Reaktion von Kupfer in Säuren Manche Metalle können aber unterschiedlich geladene Kationen bilden; somit gibt es auch Kationen, die durch Elektronenabgabe in ein Kation mit einer hö- heren Ladung übergehen können und dadurch als Reduktionsmittel wirken kön- nen (zB: Fe 2+ → Fe 3+ + e – ). Reaktion zwischen Metall und Metallion Mit Hilfe der Spannungsreihe kann man abschätzen, welche Reaktionen ablau- fen können. Die Anionen dienen nur dem Ladungsausgleich und können hier als RM oder OM vernachlässigt werden. CuSO 4 + Zn → ZnSO 4 + Cu Diese Reaktion ist möglich, da Kupfer ein schwächeres RM als Zink ist. CuSO 4 + 2 Ag → Diese Reaktion ist nicht möglich, da Kupfer eine stärkeres RM als Silber wäre. Reaktionen der Metalle mit Säuren Die Reaktionen der Metalle als Reduktionsmittel mit Säuren als Oxidationsmit- tel stellen einen wichtigen Reaktionstyp dar. Die Säure Wasser Wasser ist ein schwaches Oxidationsmittel und kann nur mit sehr unedlen Me- tallen (zB Natrium) reagieren. Red: 2 H 2 O + 2e – → H 2 + 2 OH – Ox: Na → Na + + 1 e – / . 2 2 H 2 O + 2 Na → H 2 + 2 OH – + 2 Na + 2 H 2 O + 2 Na → H 2 + 2 NaOH Die Säure H + Die Reaktion mit H + -Ionen stellt die Grenze zwischen edlen und unedlen Metal- len dar. Red: 2 H + + 2 e – → H 2 Ox: Zn → Zn 2+ + 2 e – 2 H + + Zn → H 2 + Zn 2+ Oxidierende Säuren Bei der Schwefelsäure H 2 SO 4 und der Salpetersäure HNO 3 wirkt das Anion stär- ker oxidierend als das H + -Ion. Vor allen Dingen die Salpetersäure (in der Span- nungsreihe als NO 3 – ) wirkt stark oxidierend und kann auch mit edlen Metallen wie Kupfer und Silber reagieren. Mit Gold reagiert die Salpetersäure nicht. Sie wird auch deshalb als Scheidewasser bezeichnet, da man mit ihrer Hilfe Gold und Silber trennen kann. Bei der Reaktion von Salpetersäure mit edlen Metallen entstehen sehr giftige Stickoxide – zuerst das farblose NO und in weiterer Folge das braune NO 2 . Red: NO 3 – + 4 H + + 3e – → NO + 2 H 2 O / . 2 Ox: Cu → Cu 2+ + 2 e – / . 3 2 NO 3 – + 8 H + +3 Cu → 2 NO + 4 H 2 O + 3 Cu 2+ + 6 NO 3 – + 6 NO 3 – [8 HNO 3 + 3 Cu → 2 NO + 4 H 2 O + 3 Cu(NO 3 ) 2 ] Königswasser Mit Königswasser kann auch Gold gelöst werden. Königswasser ist eine Mi- schung aus 3 Teilen Salzsäure und einem Teil Salpetersäure. Durch Reaktion dieser Säuren entsteht atomares Chlor (sehr giftig), das ein sehr starkes Oxida- tionsmittel ist. Halogen - Halogenid Halogene sind starke Oxidationsmittel. F 2 ist das stärkste Oxidationsmittel. In- nerhalb der Halogene sinkt die Stärke mit steigender Ordnungszahl. Für die Halogenid-Ionen als Reduktionsmittel gilt die umgekehrte Reihenfolge (Iodid ist ein deutlich stärkeres Reduktionsmittel als Fluorid). x Au 3+ / Au NO 3 – / NO … Salpetersäure Hg 2+ / Hg Ag + / Ag Cu 2+ / Cu SO 4 2– / SO 2 … Schwefelsäure 2 H + / H 2 … Säure allgemein Pb 2+ / Pb Sn 2+ / Sn Ni 2+ / Ni Fe 2+ / Fe H 2 O / H 2 Zn 2+ / Zn Al 3+ / Al Mg 2+ / Mg Na + / Na Li + / Li Oxidationskraft Abb. 141–1: Metallionen-Redox-Paare nach Stärke geordnet OM RM Pb 4+ Fe 3+ Sn 4+ + + + 2 e – e – 2 e – Pb 2+ Fe 2+ Sn 2+ HCl HNO 3 Cu Cu 2+ Abb. 141–2: Ausgewählte Redox-Paare nach Stärke geordnet Üb Übungen 141.1 Erstelle folgende Reaktionsgleichungen: a) Kalium reagiert mit Wasser b) Nickel reagiert mit Salzsäure c) Silber reagiert mit Salpetersäure Schüler-Experiment 6.5 Halogen und Halogenid VS Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv