Oxidation und Reduktion – Einführung
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Grundlagen zum Thema Oxidation und Reduktion – Einführung
Oxidation und Reduktion – Chemie
Wenn du die Oxidation und die Reduktion verstehst, dann wirst du die Welt der chemischen Reaktionen leicht erobern können! Das Konzept von Oxidation und Reduktion ist heute sehr umfassend. Das war nicht immer so. Deswegen beginnen auch wir mit einem früheren Verständnis der Oxidation. Anhand von einfachen Beispielen für Oxidation und Reduktion lernen wir dann das erweiterte und heute verwendete Konzept für Oxidation und Reduktion kennen.
Es geht also um die Oxidation und die Reduktion. Diese beiden chemischen Vorgänge werden im Hinblick auf die Sauerstoffaufnahme und Sauerstoffabgabe betrachtet. Die Oxidation, wie auch die Reduktion wird anhand einer Vielzahl an Beispielen mit Reaktionsgleichungen erläutert. Für die Sauerstoffaufnahme werden zum Beispiel Verbrennungsreaktionen gezeigt und für die Sauerstoffabgabe die Reaktion von Kupfer(II)-oxid mit Kohlenstoff.
Oxidation und Reduktion als Aufnahme und Abgabe von Sauerstoff
Unter Oxidation verstand man früher einfach eine Verbrennung. Das Rosten von Eisen zählte man als stille Verbrennung dazu. Der berühmte französische Chemiker Lavoisier erklärte im 18. Jahrhundert den Begriff Oxidation als Sauerstoffaufnahme.
Als Beispiele schauen wir uns zwei klassische Versuche zu der Oxidation und Reduktion an. Wenn ein Metall mit Sauerstoff reagiert, dann wird unter Aufnahme von Sauerstoff eine neue Verbindung, das Oxid, gebildet. Wir beginnen mit der Verbrennung von Magnesium als Oxidation von Magnesium zu Magnesiumoxid:
$\begin{array}{lclclcl} \text{Magnesium} & + & \text{Sauerstoff} & \xrightarrow{Oxidation} & \text{Magnesiumoxid} & & \\[4pt] \ce{2 Mg} & + & \ce{O2} & \xrightarrow{Oxidation} & \ce{2 MgO} & & \end{array}$
Es geht aber auch umgekehrt, wie der folgende Fall beweist. Quecksilberoxid enthält schon Sauerstoff. Es nimmt keinen Sauerstoff mehr auf, sondern es gibt beim Erwärmen den Sauerstoff ab:
$\begin{array}{lclclcl} \text{Quecksilberoxid} & & & \xrightarrow{Reduktion} & \text{Quecksilber} & + & \text{Sauerstoff} \\[4pt] \ce{2 HgO} & & & \xrightarrow{Reduktion} & \ce{Hg} & + & \ce{O2} \end{array}$
Die Abgabe von Sauerstoff wird als Reduktion bezeichnet.
Wir unterscheiden zwischen der Oxidation eines Metalls wie der Oxidation von Magnesium zu Magnesiumoxid und der Reduktion eines Metalls wie der Abspaltung des Sauerstoffs vom Quecksilberoxid.
Der Ablauf von Oxidation und Reduktion entspricht einer Reaktion und Umkehrreaktion.
Eine Reaktion, die aus $\text{\color{blue}{Red}}\text{uktion}$ und $\text{\color{red}{Ox}}\text{idation}$ besteht, bezeichnet man als $\textbf{\color{blue}{Red}}\textbf{\color{red}{ox}}\textbf{reaktion}$.
Mit diesem Konzept konnte man bereits viele chemische Prozesse erklären. So werden Metalle meist aus ihren Erzen, den Metalloxiden, gewonnen. Man gewinnt das elementare Metall dann durch Reduktion der Metalloxide.
Transkript Oxidation und Reduktion – Einführung
Hallo liebe Freundinnen und Freunde der Chemie. Dieses Video heißt Oxidation und Reduktion. Der Film gehört zur Reihe chemische Reaktionen. Als Vorkenntnisse solltet ihr bereits wichtige chemische Symbole und Formeln kennen. Mein Ziel ist es, dass du nach dem Video die Begriffe Oxidation und Reduktion verstehst und anwenden kannst.
Betrachten wir einmal diese wohlbekannte chemische Reaktion. Wir haben es hier mit einer Verbrennung zu tun. Verbrennung bedeutet, Aufnahme von Sauerstoff. Eine solche Reaktion bezeichnet man als Oxidation. Schauen wir uns dazu Beispiele an: Wasserstoff verbrennt. Das bedeutet, Wasserstoff und Sauerstoff reagieren zu Wasser. Das Gleiche in Formelschreibweise: 2H2 + O2 -> 2 H2O Wasserstoff und Sauerstoff reagieren zu Wasser. Es kommt zu einer Sauerstoffaufnahme durch den Wasserstoff 2H2. Daher ist diese Reaktion eine Oxidation. Kohlenstoff reagiert mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Der Kohlenstoff C nimmt den Sauerstoff O2 auf. Sauerstoffaufnahme bedeutet Oxidation. Magnesium reagiert mit Sauerstoff zu Magnesiumoxid. Wir schauen uns die Formelgleichung an: 2 Mg + O2 -> 2 MgO es kommt zu einer Sauerstoffaufnahme durch das Magnesium. Das bedeutet Oxidation. Schwefel reagiert mit Sauerstoff. Schwefel reagiert mit Sauerstoff zu Schwefeldioxid S + O2 -> SO2. In der Formelgleichung sieht man sehr schön, wie es zu einer Sauerstoffaufnahme durch den Schwefel S kommt. Die Reaktion ist eine Oxidation. Kupfer reagiert mit Sauerstoff zu Kupfer(II)-oxid. 2 Cu + O2 -> 2 CuO. Die Formelgleichung zeigt, wie Kupfer Cu den Sauerstoff aufnimmt. Damit ist diese Reaktion eine Oxidation. Gibt es auch den umgekehrten Vorgang? Sodass eine chemische Verbindung Sauerstoff abgibt.Ja, auch dass ist möglich, wenn diese Reaktion auch nicht immer so einfach abläuft. Die Sauerstoffabgabe bei einer chemischen Reaktion bezeichnet man als Reduktion. Wir merken uns, die Abgabe von Sauerstoff bei einer chemischen Reaktion bezeichnet man als Reduktion. Und nun einige Beispiele: Quecksilber(II)-oxid wird erhitzt. Quecksilber(II)-oxid reagiert zu Quecksilber und Sauerstoff. Die Formelgleichung zeigt sehr schön: 2 HgO -> 2 Hg + O2 wie sich vom Quecksilber wie sich vom Quecksilberoxid Sauerstoff abspaltet. Es kommt zur Sauerstoffabgabe, das heißt zu Reduktion. Kupfer(II)-oxid reagiert mit Wasserstoff. Kupfer(II)-oxid reagiert mit Wasserstoff zu Kupfer und Wasser. Die Formelgleichung zeigt, dass das Kupferoxidmolekül CuO ein Sauerstoffatom verliert. Das wird jedoch nicht freigesetzt, sondern an das Wasserstoffmolekül H2 übertragen. Für das Kupferoxid folgt eine Sauerstoffabgabe, das heißt eine Reduktion. Kupfer(II)-oxid reagiert mit Kohlenstoff. Kupfer(II)-oxid reagiert mit Kohlenstoff zu Kupfer und Kohlenstoffdioxid. Diesmal verlieren die Kupferoxidmoleküle ihre Sauerstoffatome an den Kohlenstoff. Es kommt zur Sauerstoffabgabe, das bedeutet Reduktion. Wasser reagiert mit Kohlenstoff. Wasser reagiert mit Kohlenstoff zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff. Die Wassermoleküle verlieren ihre Sauerstoffatome an den Kohlenstoff. Sauerstoffabgabe bedeutet Reduktion. Eisen(III)-Oxid reagiert mit Kohlenstoffmonoxid. Eisen(III)-Oxid reagiert mit Kohlenstoffmonoxid zu Eisen und Kohlenstoffdioxid. In der Formelgleichung sieht man sehr schön, dass die Eisen(III)-oxidmoleküle ihren Sauerstoff an den Kohlenstoffmonoxid CO abgeben. Sauerstoffabgabe bedeutet Reduktion. Womit wir am Ende der Beispiele angekommen sind. Wir haben hier zwei Typen einer Chemischen Reaktion betrachtet. Und zwar immer hinsichtlich des Sauerstoffs. Sowohl eine Sauerstoffaufnahme, als auch eine Sauerstoffabnahme sind möglich. Bei Sauerstoffaufnahme spricht man von Oxidation, bei Sauerstoffabgabe von Reduktion. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Auf Wiedersehen.
Oxidation und Reduktion – Einführung Übung
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Definiere die Begriffe Oxidation und Reduktion.
TippsDie Verbrennung von Wasserstoff ist eine Oxidation.
LösungReaktionen, bei denen Sauerstoff aufgenommen wird, werden Oxidationen genannt. Umgekehrt heißen Reaktionen Reduktionen, wenn dort Sauerstoff abgegeben wird.
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Stelle die Oxidationsgleichung von Kupfer auf.
TippsBei der Oxidation wird Sauerstoff aufgenommen.
Achte auf die stöchiometrischen Faktoren. So viele Atome, wie eingesetzt werden, müssen auf der rechten Seiten auch wieder verwendet werden.
LösungBei der Oxidation wird Sauerstoff aufgenommen. Bei der Oxidation von Kupfer wird also Sauerstoff aufgenommen. Weil Kupfer und Sauerstoff miteinander reagieren, stehen beide links vom Pfeil. Sie sind die Edukte. Sie reagieren zu Kupfer(II)-oxid. Kupfer(II)-oxid ist das Produkt. Dies muss rechts vom Pfeil stehen. Da 2 Teilchen Kupfer mit Sauerstoff reagieren, entstehen auch 2 Teilchen Kupfer(II)-oxid.
$2~Cu + O_2 \rightarrow 2~CuO$
Diese Reaktion kannst du auch im Alltag beobachten. Wenn Centstücke mit der Zeit schwarz werden, zeigt das, dass das rotbraune Kupfer an der Oberfläche mit Sauerstoff reagiert und sich schwarzes Kupfer(II)oxid gebildet hat.
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Formuliere die Reaktionsgleichung zur Oxidation von Eisen.
TippsÜberlege dir, wie die Oxidation definiert ist.
Oxidation bedeutet Sauerstoffaufnahme.
LösungAnhand der Definition von der Oxidation kannst du ableiten, dass bei der Oxidation von Eisen Sauerstoff aufgenommen wird. Du weißt nun also:
$Fe + O_2 \rightarrow FeO$
Da aber Sauerstoff aus zwei Atomen Sauerstoff besteht, würde bei dieser Gleichung ein Sauerstoffatom übrig bleiben. Damit dies nicht geschieht, schreibst du vor Eisen und Eisen(II)-oxid ebenfalls eine Zwei:
$2~Fe + O_2 \rightarrow 2~FeO$
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Erkenne die Oxidationen und die Reduktionen.
TippsErinnere dich an die Definitionen von Oxidation und Reduktion.
Bei Oxidationen und Reduktionen spielt Sauerstoff eine Rolle.
LösungEine Oxidation ist eine Reaktion unter Sauerstoffaufnahme. Eine Reduktion ist eine Reaktion unter Sauerstoffabgabe.
In diesen Reaktionen nehmen Aluminium ($Al$) und Silicium ($Si$) Sauerstoff auf, während Eisenoxid ($Fe_2O_3$) Sauerstoff abgibt.
Aluminium und Silicium werden also oxidiert und Eisenoxid wird reduziert.
Die Silberionen ($Ag^+$) nehmen keinen Sauerstoff auf und geben auch keinen ab. Bei dieser Reaktion findet weder eine Oxidation noch eine Reduktion statt.
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Unterscheide zwischen Oxidation und Reduktion.
TippsReduktion bedeutet Sauerstoffabgabe.
LösungEine Reaktion, bei der Sauerstoff aufgenommen wird, ist eine Oxidation. Umgekehrt ist eine Reaktion, bei der Sauerstoff abgegeben wird, eine Reduktion.
Schwefel, Kohlenstoff und Magnesium nehmen Sauerstoff auf. Es entstehen jeweils Schwefeldioxid ($SO_2$), Kohlenstoffdioxid ($CO_2$) und Magnesiumoxid ($MgO$). Dies sind Oxidationsreaktionen.
Im Gegensatz dazu geben Quecksilber(II)-oxid ($HgO$), Kupfer(II)-oxid ($CuO$) und Wasser ($H_2O$) bei ihren Reaktionen Sauerstoff ab. Es sind also Reduktionen.
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Stelle die Reduktionsgleichung von Stickstoffmonoxid auf.
TippsErinnere dich, was man unter einer Reduktion versteht.
Unter einer Reduktion versteht man eine Sauerstoffabgabe.
Stickstoffmonoxid besteht aus einem Stickstoffatom und einem Sauerstoffatom.
LösungUnter einer Reduktion versteht man eine Reaktion, bei der Sauerstoff abgegeben wird.
Möchtest du die Reduktionsgleichung von Stickstoffmonoxid aufstellen, solltest du zuerst wissen, was Stickstoffmonoxid ist. Stickstoffmonoxid ist eine Verbindung aus einem Atom Stickstoff und einem Atom Sauerstoff. Weil es eine Reduktion ist, weißt du, dass der Sauerstoff abgegeben wird und Stickstoff entsteht.
Du kannst nun folgende Gleichung aufstellen: Stickstoffmonoxid $\rightarrow$ Stickstoff + Sauerstoff
Weil Stickstoff und Sauerstoff molekular vorkommen, befinden sich rechts vom Pfeil zwei Stickstoffatome und zwei Sauerstoffatome. Diese müssen auch links vorkommen. Du schreibst:
$2~NO \rightarrow N_2 + O_2$
Und schon hast du die Reduktionsgleichung von Stickstoffmonoxid fertig.
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Gutes Video 👍🏻
Hallo lieber Mathis,
zum Verständnis von Reaktionsgleichungen haben wir ein sehr schönes Video, dort wird eine Erklärung geliefert: https://www.sofatutor.com/chemie/videos/reaktionsgleichungen?launchpad=video
Liebe Grüße
Warum steht vor manchen Sachen einfach so eine 2?
Gutes Video aber du musst nicht nach jedem Bespiel sagen "Das bedeutet Oxidation"...
super video
gibt es das ach mit nur oxidation
?????
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