Oxidation und Reduktion

Question 1

Definiere Oxidation.

Answer 1

Oxidation ist eine chemische Reaktion bei der ein Atom, Ion oder Molekül Elektronen abgibt.

Question 2

Definiere Reduktion.

Answer 2

Reduktion ist eine chemische Reaktion bei der ein Atom, Ion oder Molekül Elektronen aufnimmt.

Question 3

Definiere Redoxreaktion.

Answer 3

Oxidation und Reduktion finden immer gleichzeitig statt, denn immer, wenn ein Elektron von einem Molekül oder Atom abgegeben wird, muss es von einem anderen aufgenommen werden. Man spricht daher von einer Redoxreaktion.

Question 4

Wie lautet die Oxidationszahl von einatomigen Ionen?

Answer 4

Bei einatomigen Ionen entspricht die Oxidationszahl ihrer Ladungszahl. Z.B. Cu2+ hat die Oxidationszahl +II.

Question 5

Wie lautet die Oxidationszahl von Fluor? Welche Ausnahme gibt es?

Answer 5

Fluor als elektronegativstes Element hat immer die Oxidationszahl -I, außer es ist mit sich selbst verbunden.

Question 6

Wie lautet die Oxidationszahl von Sauerstoff? Welche Ausnahme gibt es?

Answer 6

Sauerstoff als stark elektronegatives Element hat fast immer die Oxidationszahl -II, da es zwei Bindungen eingeht. Die einzige Ausnahme besteht, wenn Sauerstoff mit Fluor oder mit sich selbst verbunden ist. Mit sich selbst ist es z.B. in sogenannten Peroxiden wie Wasserstoffperoxid (H2O2) verbunden: H-O-O-H.

Question 7

Wie lautet die Oxidationszahl von Halogenen (außer Fluor)? Welche Ausnahmen gibt es?

Answer 7

Andere Halogene wie Chlor, Brom, Iod haben die Oxidationszahl -I, außer sie sind mit Sauerstoff, Fluor oder sich selbst verbunden.

Question 8

Wie lautet die Oxidationszahl von Alkali- und Erdalkalimetallen?

Answer 8

Alkalimetalle, also Elemente der 1. Hauptgruppe (ohne Wasserstoff), haben immer die Oxidationszahl +I, Erdalkalimetalle, also Elemente der 2. Hauptgruppe, immer +II.

Question 9

Wie lautet die Oxidationszahl von Wasserstoff? Welche Ausnahmen gibt es?

Answer 9

Wasserstoff ist zwar kein Alkalimetall, hat aber auch fast immer die Oxidationszahl +I, außer es ist mit Metallen verbunden.

Question 10

Wie lässt sich die Oxidationszahl eines Moleküls bestimmen?

Answer 10

Die Summe aller Oxidationszahlen in einem Molekül ergibt die Ladung des Moleküls. Ist ein Molekül insgesamt neutral geladen, muss die Summe der Oxidationszahlen also 0 betragen. Bei Molekülen wie H3O+ muss die Summe der Oxidationszahlen +I ergeben.

Question 11

Wie bezeichnet man die Aufnahme von Wasserstoff? Handelt es sich hierbei um eine Oxidation oder eine Reduktion? Wieso?

Answer 11

Wasserstoffaufnahme (oder Hydrierung) ist eine Reduktion, weil Wasserstoff so gering elektronegativ ist, dass der Bindungspartner fast immer die Elektronen vom Wasserstoff bekommt.

Question 12

Was geschieht bei der Dehydrierung?

Answer 12

Eine Wasserstoffabgabe. Hierbei handelt es sich um eine Oxidation, weil mit dem Wasserstoff das Elektron geht, das vorher dem Bindungspartner vom Wasserstoff zugeordnet wurde.

Question 13

Kupfer ist edler als Zink. Was bedeutet dies für etwaige Redox-Reaktionen?

Answer 13

Bei einer Redoxreaktion wandern die Elektronen vom unedleren zum edleren Partner, also vom Zink zum Kupfer, nicht jedoch andersherum.

Question 14

Welche allgemeine Prinzip lässt sich formulieren für Redox-Reaktionen mit edlen und weniger edlen Metallen?

Answer 14

Edlere Metalle werden reduziert, unedlere werden oxidiert.

Question 15

Was ist ein Daniell-Element?

Answer 15

Eine galvanische Zelle aus Kupfer und Zink.

Question 16

Definiere die Kathode und die Anode.

Answer 16

In einer galvanische Zelle wird als Kathode die Elektrode bezeichnet, an der die Reduktion stattfindet.

Als Anode wird die Elektrode bezeichnet, an der die Oxidation stattfindet.

Question 17

Wofür wird eine Normal-Wasserstoffelektrode genutzt?

Answer 17

Um die Triebkraft, bzw. das Standardpotential, von Stoffen miteinander vergleichen zu können, werden sie alle gegenüber einer bestimmten Halbzelle gemessen, einer Wasserstoffhalbzelle.

Question 18

Wofür stehen die Vorzeichen der Standardpotentiale von Metallen?

Answer 18

Je nach Flussrichtung der Elektronen hat man die Vorzeichen der Spannung definiert. Fließen die Elektronen von der Wasserstoffhalbzelle zur anderen Halbzelle, ist die Spannung positiv. Hier ist der andere Stoff also edler. Fließen die Elektronen in Richtung der Wasserstoffhalbzelle ist die Spannung negativ, hier ist also der andere Stoff unedler.

Question 19

Was sind die “Standardbedingungen” der Standardpotentiale von Metallen?

Answer 19

Eine Temperatur von 25°C, eine Ionenkonzentration pro Halbzelle von 1 mol / l und einen normalen Luftdruck von 1 Bar.

Question 20

Wie berechnet sich die Spannung bei zwei beliebigen Stoffen in einer Galvanischen Zelle?

Answer 20

Spannung = Standardpotential Kathode - Standardpotential Anode

Die Kathode ist das was reduziert wird.

Oder:

Das Positivere - das Negativere

Question 21

Definiere Oxidationsmittel und Reduktionsmittel.

Answer 21

Der Stoff, der dafür sorgt, dass ein anderer oxidiert wird, ist das Oxidationsmittel. Der Stoff, der dafür sorgt, dass ein anderer reduziert wird, ist das Reduktionsmittel. Das bedeutet:

Das Oxidationsmittel wird selbst reduziert.

Das Reduktionsmittel wird selbst oxidiert.

Question 22

Was geschieht bei der Elektrolyse?

Answer 22

Elektrolyse ist das Erzwingen einer Redoxreaktion durch elektrischen Strom. Dadurch läuft die Redoxreaktion also in die eigentlich endergone (unfreiwillige) Richtung ab.

Question 23

Was beschreibt die Zersetzungsspannung? Wie lässt sie sich bestimmen?

Answer 23

Die Spannung, die für die Elektrolyse benötigt wird, muss mindestens genauso groß sein wie die Spannung, die eine galvanische Zelle aus beiden Elementen liefern würde.

Diese Spannung wird als „Zersetzungsspannung“ bezeichnet.

Question 24

In einer Elektrolytlösung liegen mehrere reduzierbare Kationen vor. Welche werden zuerst reduziert?

Answer 24

Sind in einer Elektrolytlösung mehrere reduzierbare Kationen vorhanden, so werden zunächst die Kationen reduziert, die in der Spannungsreihe ein positiveres (schwächer negatives) Potential haben.

Question 25

Was ist Volumenarbeit? Wie lautet die Formel hierfür?

Answer 25

Volumenarbeit, auch Volumenänderungsarbeit, ist die zu leistende Arbeit, um das Volumen eines Gases zu verändern.

Wenn der Druck bei der Volumenänderung konstant bleibt, so wie hier, gilt folgende Formel:

Arbeit = Druck * Volumenänderung

W = p * ΔV