Oxidation und Reduktion

Redoxreaktion ist eine chemische Reaktion, bei der eine Elektronenübertragung stattfindet. Hierbei sind mindestens zwei Reaktionspartner beteiligt: Einer gibt die Elektronen ab, ein anderer nimmt sie auf. Eine Redoxreaktion setzt sich also immer aus Oxidation und Reduktion zusammen. Redoxreaktionen kommen sehr häufig vor. Bei der Verbrennung von Holz, beim Rosten von Eisen oder bei Stoffwechselvorgängen in Deinem Körper, überall begegnest Du Redoxreaktionen. Die Redoxreaktion ist einer der wichtigsten Reaktionstypen der Chemie.

Redoxpaar

Als Redoxpaar werden zwei chemische Substanzen bezeichnet, die bei einer Redoxreaktion miteinander reagieren. Eine Redoxreaktion besteht also aus zwei Teilreaktionen, die immer gemeinsam ablaufen. Einer der beiden Stoffe wird dabei oxidiert und der andere wird reduziert. Die Elektronenabgabe nennst Du Oxidation, die Elektronenaufnahme Reduktion.

Oxidation: Stoff A gibt Elektronen ($$e^-$$​) ab. Du nennst ihn Reduktionsmittel oder Elektronendonator (lat. donare = schenken).

Stoff A gibt hier ein Elektron ($$e^-$$​) ab. Er wird dabei oxidiert und reduziert damit Stoff B.

​$$A \rightarrow A^+ + e^–​$$​​

 
Reduktion: Stoff B nimmt die Elektronen ($$e^-$$​) auf. Du bezeichnest ihn als Oxidationsmittel oder Elektronenakzeptor (lat. acceptare = empfangen).

Stoff B nimmt das Elektron ($$e^-$$​) auf. Er wird dabei reduziert und oxidiert Stoff A.

​$$B^+ + e^–​ \rightarrow B$$​​

Definition Redoxreaktion

Eine Redoxreaktion (eigentlich: Reduktions-Oxidations-Reaktion) ist eine chemische Reaktion, bei der ein Reaktionspartner Elektronen auf einen anderen überträgt.

Die Elektronenabgabe ist die Oxidation, die Elektronenaufnahme die Reduktion.

Oxidationszahl

Um bei einer Redoxreaktion besser zu erkennen, welche Teilreaktionen ablaufen, schaust Du Dir am besten die Oxidationszahl der jeweiligen Stoffe an. Darunter verstehst Du sozusagen die formale Ladung eines Teilchens. Die Elektronen einer chemischen Bindung werden dabei immer vollständig dem elektronegativeren Element zugeschrieben.

Beispiel: $$HCl$$

Hier hat Wasserstoff die Oxidationszahl +I und Chlor die Oxidationszahl -I, denn Chlor ist elektronegativer als Wasserstoff. Bei komplizierteren Molekülen schaust Du am besten im Periodensystem die Elektronegativitätswerte nach.​

Meistens kannst Du Dir die Oxidationszahlen aber mit drei simplen Regeln herleiten:

• Ungeladene chemische Elemente haben die Oxidationszahl null (0).
• Sauerstoff hat fast immer die Oxidationszahl minus 2 (-II) und Wasserstoff plus eins (+I). Es gibt aber auch einige Ausnahmen zu dieser Regel!
  
• In einem geladenen Teilchen -einem Ion- entspricht die Summe aller Oxidationszahlen immer der Ladung.
  

In einer Reaktionsgleichung werden die Oxidationszahlen in römischen Zahlen über den jeweiligen Elementen geschrieben. 

​

Beispiel

Kupferoxid reagiert mit Kohlenstoff zu Kupfer und Kohlenstoffdioxid, 1. Oxidation, 2. Reduktion

Oxidationsmittel

Oxidationsmittel sind Verbindungen, denen es an Elektronen mangelt. Darunter fallen stark elektronegative Elemente, wie Sauerstoff oder Chlor, sowie Ionen edler Metalle. Ein klassisches starkes Oxidationsmittel ist Kaliumpermanganat ($$KMnO_4$$​). Es wirkt oxidierend, da das Mangan in der Verbindung eine Oxidationszahl von +VII hat, also in stark oxidierter Form vorliegt und gerne Elektronen aufnimmt.

Reduktionsmittel

Reduktionsmittel sind Verbindungen, die ihre Elektronen nur sehr schwach gebunden haben. Darunter fallen Elemente mit niedriger Oxidationszahl, wie Wasserstoff oder diverse Metalle wie Natrium oder Kalium. 

Sowohl für Reduktionsmittel als auch für Oxidationsmittel werden in der Synthese aber meist auch komplexere Verbindungen verwendet. Dadurch lassen sich die Ergebnisse besser kontrollieren.