Chemie begreifen, Schulbuch

Für besonders Interessierte Hier wird es anschaulicher Das Wichtigste Übungsbeispiele Q3 196 Unedle Metalle sind starke Reduktionsmittel und edle Metalle schwache. Je edler ein Metall ist, desto stärker muss das Oxidations- mittel sein, damit die Reaktion zu Stande kommt. Am einfachsten können Redoxreaktionen, die in wässrigen Lösungen ablaufen, folgender- maßen formuliert werden: 1. Bei jedem Redoxpaar werden die fehlenden Sauerstoffatome mit H 2 O ergänzt. 2. Anschließend werden die fehlenden Wasserstoffatome durch H + -Ionen abge- glichen. 3. Der Ladungsunterschied zwischen allen Edukten und Produkten wird durch e – ab- geglichen. 4. Beide Teilgleichungen werden so multipli- ziert, dass die Zahl der abgegebenen und aufgenommenen Elektronen gleich groß wird. 5. Reduktion und Oxidation werden zu einer Gleichung zusammengezählt und eventuell vereinfacht. Die häufig verwendeten Metalle Eisen und Aluminium sind starke Reduktionsmittel und reagieren deshalb mit dem Luftsauerstoff. Das entstehende Aluminiumoxid bildet jedoch eine etwa 3 / 1000 mm dicke, fest haftende Schutzschicht, weil Metall- und Ionengitter optimal zusammenpassen (a). Beim Eisen hingegen lösen sich die Oxidationsprodukte (b), sodass Lackierungen oder andere Oberflächenbehandlungen erforderlich sind (c). Besonders günstig sind Überzüge aus Zink: Auch dieses Metall schützt sich ähnlich wie Aluminium von selbst durch seine fest haftenden Oxidationsprodukte. Kommt das Eisen dennoch mit der Luft in Berührung, so reagieren nur die Zinkatome: Weil sie stärker reduzierend wirken, »opfern« sie sich für die Eisenatome (d). Gold ist chemisch besonders stabil. Erst in der Renaissance- zeit wurde ein Oxidationsmittel bekannt, das mit dem »König« der Metalle reagiert: Königswasser besteht aus 3 Teilen konzentrierter Salzsäure und 1 Teil konzentrierter Salpetersäure. Diese Lösung entwickelt das sehr starke Oxidationsmittel Chlor, und zugleich wird die Triebkraft durch die Bildung stabiler Chlorokomplexe erhöht. Die Redoxreaktionsgleichungen sind für die Redoxpaare O 2 /H 2 O und Fe 2+ /Fe 3+ . Zum weiteren Üben können die Redoxpaare H 2 O 2 / H 2 O und 2 Br – /Br 2 verwendet werden. a) b) c) d) Al 2 O 3 Al O 2 O 2 O 2 Fe Fe Fe Fe 2 O 3 Lack Zn 1. O-Atome mit H 2 O abgleichen Redoxpaare Cu Cu 2+ + 2 e – 2. H-Atome mit H + abgleichen 3. Ladungen mit e – abgleichen 4. Teilgleichungen hinsichtlich e – auf- einander abstimmen 5. Teilgleichungen zusammenfassen und vereinfachen 2 H + + 2 HNO 3 + Cu HNO 3 NO 2 H + + HNO 3 NO 2 + H 2 O e – + H + + HNO 3 NO 2 + H 2 O 2 e – + 2 H + + 2 HNO 3 2 NO 2 + 2 H 2 O Cu 2+ + 2 NO 2 + 2 H 2 O HNO 3 NO 2 + H 2 O Cu Cu 2+ Bei Redoxreaktionsgleichungen ist immer von zwei Redoxpaaren auszugehen. Oxidation und Reduktion werden schrittweise und getrennt formuliert. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv