Erstellen von Redoxgleichungen

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1 Erstellen von Redoxgleichungen
Bei Redoxgleichungen handelt es sich um eine Variante der üblichen Erstellung von Reaktionsgleichungen. Es sind Reaktionen, bei denen Elektronen übertragen werden. Die für Reaktionsgleichungen üblichen Vorgänge und Grundlagen werden als bekannt vorausgesetzt, z.B.: Erstellen von Wertigkeiten Erstellen von Formeln aus dem Stoffnamen Formeln wichtiger Stoffe Ausgleichen einer Reaktionsgleichung Zur Erstellung von Redoxgleichungen muss ein Schema abgearbeitet werden, das erlaubt, Reaktionsgleichungen aufzustellen, für die nicht alle Stoffe gegeben sind bzw. deren Schwierigkeit beim Ausgleichen zu komplex ist. Im Anschluss wird dieses Schema Schritt für Schritt an einer Beispielaufgabe eingeführt. Die einzelnen Schritte in Ihrer Abfolge und Bedeutung müssen gelernt werden. Schritte, die für eine spezielle Reaktion nicht nötig sind, werden einfach weggelassen. Der Aufbau der weiteren Folien gestaltet sich wie folgt: Schritte des Schemas (farbig voneinander abgesetzt) Umsetzung in der Gleichung Erklärung des jeweiligen Schrittes

2 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung - - - > KMnO4 + KCl Cl2 + K+ + Mn2+ s. Tabelle der wichtigen Stoffe HONClBrIF beachten! Wie K+, Wertigkeit ist gegeben: Mangan(II) Aus PSE: Wertigkeit I; Metall, also Kation (+); Für einfache Ionen gilt Wertigkeit = Ladungszahl Formel nach Wertigkeiten aus PSE aufstellen Aufstellen aller Formeln aus den Namen nach den bekannten Regeln. Der Reaktionspfeil wird gestrichelt dargestellt, da die Reaktionsgleichung unvollständig bleibt.

3 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen Endung -at! 1. Element als Ion abtrennen, Rest bekommt die gegensätzliche Ladung at Element Chlor, sonst bereits Ionen: schon fertig! ΔEN = 3,0-0,8 =2,2  Salz! Ionen nach Wertigkeit (je I) und Metall (+) bzw. Nichtmetall (-) bilden. Wertigkeit = Ladungszahl K+ + MnO4- + K+ + Cl- - - - > Cl2 + K+ + Mn2+ Salze sind alle Verbindungen mit - einem Elektronegativitätsunterschied der Elemente von ΔEN ≥ 1,7 - den Namensendungen –at und –it (enthalten min. drei Elemente)

4 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen +I +I -I +I +II Oxidationszahlen (OZ) sind Wertigkeiten mit Vorzeichen. Sie werden mit römischen Ziffern über die Elementsymbole geschrieben und gelten für ein Atom / Ion. Regeln zum Aufstellen von Oxidationszahlen: - Chemische Elemente: OZ = 0 - Einfache Ionen: OZ = Ladungszahl - Verbindungen: Summe aus (OZ • Index) = Ladungszahl

5 Erstellen der Oxidationszahlen von Verbindungen
Verwendete Begriffe: Oxidationszahlen (OZ) Ladung für die gesamte Verbindung MnO4- Elementsymbole Index: Anzahl der Atome Regeln: Elektronegativitäten der Elemente laut PSE: Berechnung der weiteren OZ: multipliziert man jeweils den Index mit der OZ, muss die Summe daraus der Ladung der Verbindung entsprechen: OZ(Mn) • Index (Mn) + OZ (O) • Index (O) = Ladung OZ(Mn) • (-II) • = -1 OZ(Mn) ( -8) = -1 OZ(Mn) = + VII Mn O4 – EN 1,5 | 3,5 OZ des Elements mit der höchsten Elektronegativität: - Wertigkeit laut PSE - negatives Vorzeichen Mn O4 – EN 1,5 | 3,5 -II oder Index OZ MnO4- Mn: • = O: Summe = Ladung ges.: 1 +VII +7 4 -II -8 -1

6 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen +I +VII -II +I -I +I +II Mn O4 – EN 1,5 | 3,5 Höher: OZ = - Wertigkeit -II Mn O4 – Rest berechnen: +VII -II Anz. OZ Mn: 1 • +VII = +7 O: 4 -II -8 Summe = Ladung ges.: -1 Oxidationszahlen (OZ) sind Wertigkeiten mit Vorzeichen. Sie werden mit römischen Ziffern über die Elementsymbole geschrieben und gelten für ein Atom / Ion. Regeln zum Aufstellen von OZ: - Chemische Elemente: OZ = 0 - Einfache Ionen: OZ = Ladungszahl - Verbindungen: Summe aus (OZ • Index) = Ladungszahl

7 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Red Ox Mn: +VII > +II In diesem Schritt werden nur Elemente betrachtet, deren Oxidationszahl sich während der Reaktion verändert. 2 7 Die Oxidation ist eine Reaktion unter Elektronenabgabe. Die Anzahl negativer Ladungsträger (e-) sinkt. Das Teilchen bekommt eine positivere Ladung bzw. Oxidationszahl. OZ wird negativer: Mn wird reduziert Cl: -I > 0 Die Reduktion ist eine Reaktion unter Elektronenaufnahme. Die Anzahl negativer Ladungsträger (e-) steigt. Das Teilchen bekommt eine negativere Ladung bzw. Oxidationszahl. -1 OZ wird positiver: Cl wird oxidiert

8 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: → Red: → Red Ox Cl- Cl2 MnO4- Mn2+ Zunächst werden die Stoffe eingetragen, welche die oxidierten bzw. reduzierten Elemente enthalten.

9 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: Cl- → Red: MnO4- → Mn2+ Stoffausgleich nur für oxidiertes bzw. reduziertes Element Red Ox 2 Cl2 Cl2 Cl2 1 Chlor-Teilchen Chlor-Teilchen je 1 Mangan-Teilchen, Sauerstoff wird nicht beachtet Man betrachtet die Elemente, die oxidiert bzw. reduziert werden. Für diese Elemente wird die Gleichung ausgeglichen, also die Anzahl links und rechts des Reaktionspfeils angeglichen. Alle anderen Elemente bleiben unausgeglichen und werden nicht beachtet.

10 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: Cl- → Cl2 Red: MnO4- → Mn2+ Stoffausgleich nur für oxidiertes bzw. reduziertes Element Elektronenübergang bestimmen Red Ox + 2 e- -1 Anz e- = ΔOZ • Anz (Cl) = 1 • 2 = 2 ΔOZ = 1 + 5 e- 7 2 Anz e- = ΔOZ • Anz( Mn) = 5 • 1 = 5 ΔOZ = 5 Die Anzahl der Elektronen bestimmt man aus dem Unterschied der Oxidationszahlen mal der Anzahl der Teilchen. Die Oxidation ist eine Reaktion unter Elektronenabgabe. Die Elektronen werden frei und stehen immer rechts des Reaktionspfeils. Die Reduktion ist eine Reaktion unter Elektronenaufnahme. Die Elektronen werden aufgenommen und stehen immer links des Reaktionspfeils.

11 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: Cl- → Cl2 + 2 e- Red: MnO e- → Mn2+ Stoffausgleich nur für oxidiertes bzw. reduziertes Element Elektronenübergang bestimmen Ladungsausgleich mit H3O+ bzw. OH- Red Ox 2• (1–) = 2– = 0 + 2• (1–) = 2– + 8 H3O+ 1• (1–) + 5 • (1–) = 6– 1• (2+) = 2+ +2 -6 + 8 Der Ladungsausgleich schafft auf beiden Seiten des Reaktionspfeils die gleiche Gesamtladung. Dazu setzt man auf der jeweils sinnvollen Seite Ionen dazu, die einen Ausgleich schaffen. Ist eine Säure an der Reaktion beteiligt oder sind saure Bedingungen gegeben, wird dies mit H3O+ gemacht. Ist eine Lauge / Base beteiligt oder sind alkalische / basische Bedingungen gegeben, wird dies mit OH- gemacht. Gibt es keine Angabe, haben Sie die freie Wahl.

12 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: Cl- → Cl2 + 2 e- Red: MnO e- + 8 H3O+ → Mn2+ Stoffausgleich nur für oxidiertes bzw. reduziertes Element Elektronenübergang bestimmen Ladungsausgleich mit H3O+ bzw. OH- Stoffausgleich für Wasserstoff und Sauerstoff mit H2O Red Ox weder H noch O vorhanden: kein Handlungsbedarf + 12 H2O 4• O • O = 12 • O 8 • 3 H = 24 • H Da spätestens mit einem nötigen Ladungsausgleich Sauerstoff- und Wasserstoffteilchen in den Teilgleichungen erscheinen, muss nun für diese ausgeglichen werden. Dazu setzt man auf der sinnvollen Seite Wasser (H2O) ein. Ob man an Hand der Sauerstoff- oder Wasserstoff-Teilchen arbeitet, ist egal. Alle entsprechenden Atome in allen Formeln sind zu berücksichtigen. Möglichkeit der Selbstkontrolle: es muss für beide Elemente aufgehen!

13 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: Cl- → Cl2 + 2 e- Red: MnO e- + 8 H3O+ → Mn H2O Stoffausgleich nur für oxidiertes bzw. reduziertes Element Elektronenübergang bestimmen Ladungsausgleich mit H3O+ bzw. OH- Stoffausgleich für Wasserstoff und Sauerstoff mit H2O Elektronenausgleich zwischen Oxidation und Reduktion Red Ox | • 5 10 : 2 = 5 als Faktor | • 2 10 : 5 = 2 als Faktor kgV aus 5 und 2 ist 10 Redoxreaktionen sind Reaktionen unter Elektronenübertragung. Daher müssen Oxidation und Reduktion jeweils so oft ablaufen, dass sie die gleiche Anzahl Elektronen freisetzen (Ox) wie aufnehmen (Red). Man multipliziert beide Teilgleichungen wie bei einer mathematischen Gleichung mit Faktoren, die zum kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Elektronenzahl führen.

14 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: Cl- → Cl2 + 2 e- | • 5 Red: MnO e- + 8 H3O+ → Mn H2O | • 2 Stoffausgleich nur für oxidiertes bzw. reduziertes Element Elektronenübergang bestimmen Ladungsausgleich mit H3O+ bzw. OH- Redox: → Stoffausgleich für Wasserstoff und Sauerstoff mit H2O Elektronenausgleich zwischen Oxidation und Reduktion Erstellung der Redoxgleichung Red Ox 2•5 2•5 5•2 8•2 12•2 10 Cl- + 2 MnO4- + 10 e- + 16 H3O+ 5 Cl2 + 10 e- + 2 Mn2+ + 24 H2O Die Redoxgleichung fasst die Teilgleichungen zusammen. Man zieht einen Strich unter die Teilgleichungen und schreibt „Redox:“ Nun bringt man die Stoffe der Teilgleichung mal den bestimmten Faktor nach unten. Meist ist es leichter, nichts zu vergessen, wenn man erst eine Teilgleichung vollständig bearbeitet, dann die Andere.

15 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: Cl- → Cl2 + 2 e- | • 5 Red: MnO e- + 8 H3O+ → Mn H2O | • 2 Stoffausgleich nur für oxidiertes bzw. reduziertes Element Elektronenübergang bestimmen Ladungsausgleich mit H3O+ bzw. OH- Redox: → Stoffausgleich für Wasserstoff und Sauerstoff mit H2O Elektronenausgleich zwischen Oxidation und Reduktion Erstellung der Redoxgleichung Kürzen der Redoxgleichung Red Ox 10 Cl- + 2 MnO4- + 10 e- + 16 H3O+ 5 Cl2 + 10 e- + 2 Mn2+ + 24 H2O Cl- ≠ Cl2 MnO4- ≠ Mn2+ e- = e- ; je -10 H3O+ ≠ H2O Kürzen bedeutet das Entfernen von Stoffen, die vor und nach der Reaktion vorhanden sind. Man zieht dazu auf beiden Seiten des Reaktionspfeils je gleich viele Teilchen der gleichen Stoffe (gleiche Formel und Ladung!) ab. Die Elektronen müssen damit aus der Gleichung verschwinden. Andere Stoffe können verschwinden, müssen das aber nicht.

16 Erstellen von Redoxgleichungen
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: Cl- → Cl2 + 2 e- | • 5 Red: MnO e- + 8 H3O+ → Mn H2O | • 2 Stoffausgleich nur für oxidiertes bzw. reduziertes Element Elektronenübergang bestimmen Ladungsausgleich mit H3O+ bzw. OH- Redox: → Stoffausgleich für Wasserstoff und Sauerstoff mit H2O Elektronenausgleich zwischen Oxidation und Reduktion Erstellung der Redoxgleichung Kürzen der Redoxgleichung Begleitionen hinzufügen Red Ox 10 Cl- + 2 MnO4- + 16 H3O+ 5 Cl2 + 2 Mn2+ + 24 H2O 10 KCl + 2 KMnO4 + 16 H3O+ → 5 Cl2 + 2 Mn2+ + 24 H2O + 12 K+ 10 +2 In dieser Gleichung haben wir Salze in Einzelionen geteilt und dann die Kaliumionen nicht mehr berücksichtigt. Jetzt müssen Sie in entsprechender Anzahl hinzugefügt und wenn nötig ausgeglichen werden.

17 Erstellen von Redoxgleichungen - Übersicht
Aufgabe: Erstellen Sie die Redoxreaktion mit Teilgleichungen: Kaliumpermanganat und Kaliumchlorid werden zu Chlor, Kaliumionen und Mangan(II)-ionen umgesetzt. Aufstellen einer vorläufigen Reaktionsgleichung KMnO4 + KCl > Cl2 + K+ + Mn2+ Trennung von Salzen in einzelne Ionen +I +VII –II +I -I I +II K+ + MnO4- + K+ + Cl > Cl2 + K+ + Mn2+ Aufstellen von Oxidationszahlen Feststellen, welche Elemente oxidiert bzw. reduziert werden Erstellen von Teilgleichungen: anlegen von Oxidation und Reduktion  Ox: Cl- → Cl2 + 2 e- | • 5 Red: MnO e- + 8 H3O+ → Mn H2O | • 2 Stoffausgleich nur für oxidiertes bzw. reduziertes Element Elektronenübergang bestimmen Ladungsausgleich mit H3O+ bzw. OH- Redox: → Stoffausgleich für Wasserstoff und Sauerstoff mit H2O Elektronenausgleich zwischen Oxidation und Reduktion Erstellung der Redoxgleichung Kürzen der Redoxgleichung Begleitionen hinzufügen Red Ox 10 Cl- + 2 MnO4- + 16 H3O+ 5 Cl2 + 2 Mn2+ + 24 H2O 10 KCl + 2 KMnO4 + 16 H3O+ → 5 Cl2 + 2 Mn2+ + 24 H2O + 12 K+ In dieser Gleichung haben wir Salze in Einzelionen geteilt und dann die Kaliumionen nicht mehr berücksichtigt. Jetzt müssen Sie in entsprechender Anzahl hinzugefügt und wenn nötig ausgeglichen werden.