chemieschule.de Lexikon
 
 
 

Wasser - Wasserstoff - Redoxvorgang

Seite 23. Energie und Stabilität 21. Das Element Wasserstoff

22. Wasserstoff als Reduktionsmittel

Von der Versuchsbeobachtung zur Formulierung einer Reaktion.

Ein Stück Kupfer wird in der Flamme geglüht. Was ist nach dem Abkühlen zu beobachten? Formulierung.
Dieser Versuch sollte nur im Labor der Schule unter Beisein des Chemielehrers durchgeführt werden! Vorsichtsmaßnahmen genau beachten! Schutzscheibe! In einem schwer schmelzbaren Glasrohr wird ein 4 cm langer Streifen Kupferoxid etwa 1/2 cm hoch aufgereiht. Eine Öffnung wird mit der Zuleitung für Wasserstoff, die andere mit einem zur Spitze ausgezogenen Röhrchen verschlossen. Das Rohr wird zur Ausströmöffung hin etwas geneigt und in ein Stativ gespannt. Dann wird ein mäßiger Wasserstoffstrom eingeleitet und nach zweimaligem neg. Ausfall der Knallgasprobe entzündet. Die Flamme wird auf eine Höhe von 2 - 3 cm einreguliert. Nun wird das Kupferoxid im Verbrennungsrohr erhitzt. Sobald es aufglüht, nimmt man den Gasbrenner weg.

Wird Wasserstoff über schwarzes Kupferoxid (CuO) geleitet, so wird das schwarze Pulver unter Aufglühen in rotes Kupferpulver umgewandelt; an den kühleren Teilen des Verbrennungsrohres werden Wassertröpfchen sichtbar. Das sind Hinweise für den Ablauf einer chemischen Reaktion: Energieumsatz (Aufglühen, also exotherme Reaktion) und Bildung neuer Stoffe mit neuen Eigenschaften. Zum Start der Reaktion mußte zu Beginn des Versuches erhitzt werden.

Setzen wir die bei der Reaktion beteiligten Ausgangsstoffe und die beobachteten Reaktionsprodukte ein, erhalten wir die folgende Gleichung:

Kupferoxid + Wasserstoff Kupfer + Wasser + Energie
(schwarz)   (rotbraun)
CuO + H2 Cu + H2O + 130,7 kJ

Eine Redoxreaktion.

In Versuch lernen wir wieder einen wichtigen Reaktionstyp der Chemie kennen. Dem Kupferoxid wird Sauerstoff entzogen, man sagt: es wird reduziert. Der Sauerstoff wird vom Wasserstoff gebunden, d. h. Wasserstoff wird oxidiert. Es ist ein allgemeines chemisches Gesetz, dass Oxidationsvorgänge immer mit Reduktionsvorgängen zu sog. Redoxvorgängen gekoppelt sind.

Kupferoxid zu Kupfer
22.1 Links: im Wasserstoffstrom wird Kupferoxid in einer exothermen Reaktion in Kupfer umgewandelt. Dabei entsteht als Nebenprodukt Wasser. Rechts: Schematische Darstellung.
Aufnahme von Sauerstoff ist eine Oxidation.
Abgabe von Sauerstoff ist eine Reduktion.
Oxidationsmittel können Sauerstoff abgeben.
Reduktionsmittel können Sauerstoff aufnehmen.
Redoxreaktion: eine Oxidation ist immer mit einer Reduktion gekoppelt.
Reduktion: CuO Cu + ‹O›
Oxidation: H2 + ‹O› H2O
Redoxreaktion: CuO + H2 Cu + H2O

Die Klammer bedeutet, dass sich der Sauerstoff sofort nach der Abspaltung aus dem Oxid mit Wasserstoff verbindet. Die Zerlegung einer Redoxreaktion in zwei Teilgleichungen erleichtert das Austellen einer Redoxgleichung. Dazu müssen nur die Teilgleichungen addiert werden.

Reduktion: Fe2O3 2 Fe + 3 ‹O›
Oxidation: H2 + ‹O› H2O | ⋅ 3
Redoxreaktion: Fe2O3 + 3 H2 2 Fe + 3 H2O

Einfache Redoxvorgänge.

Dieser Versuch sollte nur im Labor der Schule unter Beisein des Chemielehrers durchgeführt werden! 3 g Blei(II)-oxid mit 0,1 g Holzkohlepulver vermischen; im schwer schmelzbaren Reagenzglas zuerst schwach, dann zum Glühen erhitzen. Die glühende Masse wird in ein Becherglas mit Wasser geschüttet.
Stelle die folgenden Redoxgleichungen vollständig auf, indem zuerst die Teilgleichungen formuliert werden:

H2O + C → H2 + CO
H2O + Al → H2 + Al2O3
KNO3 + Fe → KNO2 + Fe2O3
KNO3 + Na2S → KNO2 + Na2SO4
MnO2 + Al → Mn + Al2O3


Nenne die bei diesen Reaktionen auftretenden Oxidations- bzw. Reduktionsmittel.
Aufstellen einer Redoxgleichung: Zahl der abgegebenen Sauerstoffatome muß Zahl der aufgenommenen Sauerstoffatome entsprechen.

Neben dem Wasserstoff können auch andere Elemente oder Verbindungen als Reduktionsmittel auftreten. Ebenso verhält es sich mit den Oxidationsmitteln. Als Beispiel für eine weitere Redoxreaktion wollen wir zunächst Versuch formulieren.

Reduktion: PbO Pb + ‹O› | ⋅ 2
Oxidation: C + O2 CO2  
Redoxreaktion: 2 PbO + C 2 Pb + CO2

Bei der Gewinnung von Roheisen im Hochofen spielen Redoxvorgänge eine bedeutende Rolle. Der wichtigste Vorgang ist die Reduktion des Eisenoxids (Fe2O3) mit Kohlenmonoxid (CO)

Reduktion: Fe2O3 2 Fe + 3 ‹O›
Oxidation: CO + ‹O› CO2 | ⋅ 3
Redoxreaktion: Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3 CO2

Grundsätzlich kommt es bei den Redoxvorgängen, an denen Sauerstoff beteiligt ist, darauf an, die Summe der Abgegebenen und Aufgenommenen Sauerstoffatome durch entsprechende Multiplikation der Gleichungen auszugleichen.

Jetzt kostenlos eintragen und entdeckt werden! Sofort suchen, sofort finden - und direkt buchen!
User online 6   gestern 318   heute 23
Siteinfo