Oxidation und Reduktion – Einführung

Oxidation und Reduktion – Einführung Übung

• Vervollständige die Abbildung mit den entsprechenden Begriffen.

  Tipps

  Die Oxidation ist die Sauerstoffaufnahme.

  Das Oxidationsmittel wird selbst reduziert, gibt also Sauerstoff ab.

  Lösung

  Finden Oxidation und Reduktion gleichzeitig statt, also eine Sauerstoffübertragung, spricht man von einer Redoxreaktion. In dieser Redoxreaktion findet die Reduktion von Kupferoxid statt sowie die Oxidation von Kohlenstoff.
  Der Stoff, der die Reduktion vermittelt, wird Reduktionsmittel genannt. In unserem Beispiel sorgt Kohlenstoff dafür, dass Kupferoxid reduziert wird.
  Die Kupfer-Ionen im Kupferoxid sind das Gegenstück, das Oxidationsmittel. Denn sie vermitteln die Oxidation des Kohlenstoffs, werden aber selbst reduziert.

• Vergleiche die Oxidation mit der Reduktion.

  Tipps

  „Reduktion“ leitet sich von „reducere“ ab. Das ist der lateinische Begriff für „zurückführen“.

  Lösung

  Finden Oxidation und Reduktion gleichzeitig statt, also eine Sauerstoffübertragung, spricht man von einer Redoxreaktion. Trotzdem sollten die beiden Teilreaktionen genauer betrachtet werden:
  
  

  • Bei der Oxidation wird Sauerstoff aufgenommen und es entsteht ein Oxid. Das Oxidationsmittel vermittelt die Oxidation, wird selbst jedoch reduziert.
  • Bei der Reduktion wird Sauerstoff abgegeben. Ein Oxid kann also durch Reduktion auf die elementaren Bestandteile zurückgeführt werden. Das Reduktionsmittel vermittelt die Reduktion, wird selbst jedoch oxidiert.

• Stelle die Metallgewinnung aus Erzen durch Redoxreaktionen dar.

  Tipps

  Eine Redoxreaktion ist eine Sauerstoffübertragung.

  Lösung

  Die meisten Metalle kommen in der Natur nur als Erze vor, also in oxidierter Form, aber in elementarer Form sind sie für uns viel nützlicher. Um Metalle leichter aus den Erzen gewinnen zu können, werden meist noch andere Stoffe an der Reduktionsreaktion beteiligt.

  Wenn man Kupferoxid zusammen mit Kohlenstoff erhitzt, dann braucht man nicht ganz so viel Energie. Denn der Kohlenstoff übernimmt sozusagen den Sauerstoff vom Kupfer. Damit haben wir eine Sauerstoffübertragung: Es findet einerseits die Reduktion von Kupferoxid statt und andererseits auch eine Oxidation von Kohlenstoff, denn es entsteht Kohlenstoffdioxid.

• Entscheide, um welchen Reaktionstyp es sich handelt: Oxidation, Reduktion oder Redoxreaktion.

  Tipps

  Wenn Oxidation und Reduktion gleichzeitig stattfinden, dann sprechen wir von einer Redoxreaktion.

  Bei der Elektrolyse von Wasser wird Wasserstoff reduziert.

  Lösung

  Bei der Oxidation wird Sauerstoff aufgenommen.
  Die Reduktion ist die Umkehrreaktion der Oxidation. Das heißt, Sauerstoff wird abgegeben.
  Wenn beide Reaktionen gleichzeitig stattfinden, dann sprechen wir von einer Redoxreaktion (Kurzform für „Reduktions-Oxidations-Reaktion“).

  $\underline{\text{Reaktion 1: Oxidation}}$
  4 Fe $+$ 3 O$_{2}$ $\longrightarrow$ 2 Fe$_{2}$O$_{3}$

  $\underline{\text{Reaktion 2: Redoxreaktion}}$
  2 CuO $+$ C $\longrightarrow$ 2 Cu $+$ CO$_{2}$

  $\underline{\text{Reaktion 3: Reduktion}}$
  2 H$_{2}$O $\longrightarrow$ 2 H$_{2}$ $+$ O$_{2}$

  $\underline{\text{Reaktion 4: Oxidation}}$
  2 H$_{2}$ $+$ O$_{2}$ $\longrightarrow$ 2 H$_{2}$O

  $\underline{\text{Reaktion 5: Redoxreaktion}}$
  CuO $+$ H$_{2}$ $\longrightarrow$ Cu $+$ H$_{2}$O

• Benenne die dargestellten Oxidationsprozesse und entscheide, welcher Prozess keine Oxidation darstellt.

  Tipps

  Eine Oxidation ist eine Reaktion, bei der Sauerstoff aufgenommen wird. Ein typisches Beispiel dafür ist eine Verbrennung.

  Wasserstoff ist ein extrem entzündbares Gas.

  Lösung

  Den Begriff „Oxidation“ bringen wir vor allem mit Verbrennungsreaktionen in Zusammenhang: Eine Verbrennung ist eine chemische Reaktion, bei der ein Brennstoff, zum Beispiel Kohlenstoff, eine Verbindung mit Sauerstoff eingeht. Es entsteht ein Oxid, in diesem Fall Kohlenstoffdioxid.

  Die wichtige Rolle des Sauerstoffs hat der berühmte Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier schon vor über zweihundert Jahren erkannt. Seitdem wird eine Reaktion, bei der Sauerstoff aufgenommen wird, als Oxidation bezeichnet:
  
  

  • Beim Rosten eines Eisennagels nimmt das Eisen den Sauerstoff aus der Luft auf und bildet Eisenoxid.
  • Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht durch die Verbindung mit Sauerstoff Wasser. Bei dieser Reaktion kann es zu einer heftigen Explosion kommen.
  • Die Oxidation von Magnesium ist eine heftige Reaktion, bei der das Metall Magnesium durch die Aufnahme von Sauerstoff Magnesiumoxid bildet.

  Bei der Oxidation wird Energie freigesetzt, auch wenn dies beim Rosten von Eisen nicht so augenscheinlich passiert wie beispielsweise bei der Verbrennung von Wasserstoff.

  Wenn Eiskristalle schmelzen, dann entsteht Wasser. Eis ist Wasser im festen Aggregatzustand. Das ist also keine chemische Reaktion und somit auch keine Oxidation. Das Wasser ändert lediglich seinen Aggregatzustand von fest zu flüssig.

• Kennzeichne die chemischen Reaktionen.

  Tipps

  Im berühmten Satelliten „Sputnik 1“ wurde ein Silber-Zink-Akku verbaut.

  Bei einer Redoxreaktion finden Oxidation und Reduktion statt.

  Jedem Bild müssen je drei Textelemente zugeordnet werden.

  Lösung

  In der Chemie gibt es verschiedene Reaktionstypen:

  $\underline{\text{Oxidation}}$

  • Bei der Oxidation wird Sauerstoff aufgenommen.
  • Ein Beispiel für die Oxidation ist die Verbrennung von Wasserstoff, bei der sehr viel Energie freigesetzt wird.

  
  $\underline{\text{Reduktion}}$

  • Die Reduktion ist die Umkehrreaktion der Oxidation. Das heißt, Sauerstoff wird abgegeben.
  • Die Herstellung von Kupfer aus Kupfererz ist eine typische Reduktion.

  
  $\underline{\text{Redoxreaktion}}$

  • Wenn beide Reaktionen gleichzeitig stattfinden, also Sauerstoff sowohl aufgenommen als auch abgegeben wird, dann sprechen wir von einer Redoxreaktion (Kurzform für „Reduktions-Oxidations-Reaktion“).
  • Der Entladungsvorgang eines Silber-Zink-Akkus, der im berühmten Satelliten „Sputnik 1“ verbaut wurde, ist beispielsweise eine Redoxreaktion.