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Was ist Oxidation? Definition und Beispiel

Zwei Haupttypen chemischer Reaktionen sind Oxidation und Reduktion. Oxidation hat nicht unbedingt etwas mit Sauerstoff zu tun. Hier ist, was es bedeutet und wie es sich auf die Reduzierung bezieht.

Wichtige Erkenntnisse: Oxidation in der Chemie

  • Oxidation tritt auf, wenn ein Atom, Molekül oder Ion bei einer chemischen Reaktion ein oder mehrere Elektronen verliert.
  • Wenn eine Oxidation auftritt, nimmt der Oxidationszustand der chemischen Spezies zu.
  • Oxidation beinhaltet nicht unbedingt Sauerstoff! Ursprünglich wurde der Begriff verwendet, wenn Sauerstoff bei einer Reaktion einen Elektronenverlust verursachte. Die moderne Definition ist allgemeiner.

 

Oxidationsdefinition

Oxidation ist der Verlust von Elektronen während einer Reaktion durch ein Molekül. Atom oder Ion.
Oxidation tritt auf, wenn die Oxidationsstufe eines Moleküls, Atoms oder Ions erhöht wird. Der entgegengesetzte Prozess wird als Reduktion bezeichnet. die auftritt, wenn Elektronen gewonnen werden oder die Oxidationsstufe eines Atoms, Moleküls oder Ions abnimmt.

Ein Beispiel für eine Reaktion ist die zwischen Wasserstoff und Fluorgas unter Bildung von Flusssäure :

H 2 + F 2 → 2 HF

Bei dieser Reaktion wird Wasserstoff oxidiert und Fluor reduziert. Die Reaktion kann besser verstanden werden, wenn sie in Form von zwei Halbreaktionen geschrieben wird.

H 2 → 2 H + + 2 e

F 2 + 2 e → 2 F

Beachten Sie, dass bei dieser Reaktion nirgends Sauerstoff vorhanden ist!

 

Historische Definition der Oxidation mit Sauerstoff

Eine ältere Bedeutung der Oxidation war, wenn einer Verbindung Sauerstoff zugesetzt wurde . Dies lag daran, dass Sauerstoffgas (O 2 ) das erste bekannte Oxidationsmittel war. Während die Zugabe von Sauerstoff zu einer Verbindung typischerweise die Kriterien des Elektronenverlusts und einer Erhöhung des Oxidationszustands erfüllt, wurde die Definition der Oxidation erweitert, um andere Arten chemischer Reaktionen einzuschließen.

Ein klassisches Beispiel für die alte Definition von Oxidation ist, wenn sich Eisen mit Sauerstoff zu Eisenoxid oder Rost verbindet. Das Eisen soll zu Rost oxidiert sein. Die chemische Reaktion ist:

2 Fe + O 2 → Fe 2 O 3

Das Eisenmetall wird oxidiert, um das als Rost bekannte Eisenoxid zu bilden.

Elektrochemische Reaktionen sind gute Beispiele für Oxidationsreaktionen. Wenn ein Kupferdraht in eine Lösung gegeben wird, die Silberionen enthält, werden Elektronen vom Kupfermetall auf die Silberionen übertragen. Das Kupfermetall wird oxidiert. Silbermetallwhisker wachsen auf dem Kupferdraht, während Kupferionen in die Lösung freigesetzt werden.

Cu ( s ) + 2 Ag + ( aq ) → Cu 2+ ( aq ) + 2 Ag ( s )

Ein weiteres Beispiel für eine Oxidation, bei der sich ein Element mit Sauerstoff verbindet, ist die Reaktion zwischen Magnesiummetall und Sauerstoff unter Bildung von Magnesiumoxid. Viele Metalle oxidieren, daher ist es nützlich, die Form der Gleichung zu erkennen:

2 Mg (s) + O 2 (g) → 2 MgO (s)

 

Oxidation und Reduktion treten zusammen auf (Redoxreaktionen)

Nachdem das Elektron entdeckt und chemische Reaktionen erklärt werden konnten, stellten die Wissenschaftler fest, dass Oxidation und Reduktion zusammen stattfinden, wobei eine Spezies Elektronen verliert (oxidiert) und eine andere Elektronen gewinnt (reduziert). Eine Art chemischer Reaktion, bei der Oxidation und Reduktion stattfinden, wird als Redoxreaktion bezeichnet, die für Reduktion-Oxidation steht.

Die Oxidation eines Metalls durch Sauerstoffgas könnte dann als das Metallatom erklärt werden, das Elektronen verliert, um das Kation zu bilden (das oxidiert wird), wobei das Sauerstoffmolekül Elektronen gewinnt, um Sauerstoffanionen zu bilden. Im Fall von Magnesium könnte die Reaktion beispielsweise wie folgt umgeschrieben werden:

2 Mg + O 2 → 2 [Mg 2+ ] [O 2- ]

bestehend aus folgenden Halbreaktionen:

Mg → Mg 2+ + 2 e

O 2 + 4 e → 2 O 2-

 

Historische Definition der Oxidation mit Wasserstoff

Oxidation, an der Sauerstoff beteiligt ist, ist nach der modernen Definition des Begriffs immer noch Oxidation. Es gibt jedoch eine andere alte Definition von Wasserstoff, die in Texten der organischen Chemie vorkommen kann. Diese Definition ist das Gegenteil der Sauerstoffdefinition und kann daher zu Verwirrung führen. Trotzdem ist es gut, sich dessen bewusst zu sein. Nach dieser Definition ist Oxidation der Verlust von Wasserstoff, während Reduktion der Gewinn von Wasserstoff ist.

Zum Beispiel gemäß dieser Definition, wenn Ethanol zu Ethanol oxidiert wird:

CH 3 CH 2 OH → CH 3 CHO

Ethanol gilt als oxidiert, weil es Wasserstoff verliert. Umgekehrt kann Ethanol durch Zugabe von Wasserstoff zu Ethanol reduziert werden.

 

Verwenden von OIL RIG, um sich an Oxidation und Reduktion zu erinnern

Denken Sie also daran, dass die moderne Definition von Oxidation und Reduktion Elektronen (nicht Sauerstoff oder Wasserstoff) betrifft. Eine Möglichkeit, sich daran zu erinnern, welche Spezies oxidiert und welche reduziert wird, ist die Verwendung von OIL RIG. OIL RIG steht für Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain.

 

Quellen

  • Haustein, Catherine Hinga (2014). K. Lee Lerner und Brenda Wilmoth Lerner (Hrsg.). Oxidations-Reduktions-Reaktion. The Gale Encyclopedia of Science (5. Aufl.). Farmington Hills, MI: Gale Group.
  • Hudlický, Miloš (1990). Oxidationen in der organischen Chemie . Washington, DC: Amerikanische Chemische Gesellschaft. p. 456. ISBN 978-0-8412-1780-5.

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