Chemiker verfolgen anhand einer Oxidationszahl, wie Elektronen in einer Reaktion zwischen Atomen übertragen werden. Wenn die Oxidationszahl eines Elements in der Reaktion zunimmt oder weniger negativ wird, wird das Element oxidiert wurde, während eine verringerte oder negativere Oxidationszahl bedeutet, dass das Element reduziert. (Sie können sich diese Unterscheidung anhand einer alten Gedächtnisstütze merken: OIL RIG, Oxidation ist Verlust, Reduktion ist Gewinn.) Ein Oxidationsmittel oxidiert eine andere Spezies und wird dabei reduziert, während ein Reduktionsmittel eine andere Spezies reduziert und im Prozess oxidiert wird Prozess.
Schreiben Sie die Formel für die chemische Reaktion auf. Die Formel für die Verbrennung von Propan beispielsweise lautet C3H8(g) + 5 O2 --> 3 CO2(g) + 4 H2O(l). Stellen Sie sicher, dass die Gleichung richtig ausgeglichen ist.
Weisen Sie jedem Element in der Reaktion eine Oxidationszahl nach den folgenden Regeln zu: Jedes Element für sich (d. h. nicht mit anderen Elementen kombiniert) hat eine Oxidationszahl von 0. O2 oder reiner Sauerstoff beispielsweise hat eine Oxidationszahl von 0, da er selbst ein Element ist. Fluor ist das elektronegativste Element (d. h. es übt den stärksten Zug auf Elektronen aus), daher hat es in einer Verbindung immer eine Oxidationszahl von -1. Da es das zweitstärkste elektronegative Element ist, hat Sauerstoff in einer Verbindung immer eine Oxidationszahl von -2 (mit wenigen Ausnahmen). Wasserstoff hat eine Oxidationszahl von -1 in Kombination mit einem Metall und +1 in Kombination mit einem Nichtmetall. In Kombination mit anderen Elementen haben Halogene (Gruppe 17 des Periodensystems) eine Oxidationszahl von -1 sofern sie nicht mit Sauerstoff oder einem Halogen höher in der Gruppe kombiniert sind, in diesem Fall haben sie eine Oxidationszahl von +1. In Kombination mit anderen Elementen haben Metalle der Gruppe 1 eine Oxidationszahl von +1, während Metalle der Gruppe 2 eine Oxidationszahl von +2 haben. Die Summe aller Oxidationszahlen in einer Verbindung oder einem Ion muss gleich der Nettoladung der Verbindung oder des Ions sein. Das Sulfatanion SO4 hat beispielsweise eine Nettoladung von -2, daher muss die Summe aller Oxidationszahlen in der Verbindung gleich -2 sein.
Vergleichen Sie die Oxidationszahlen für jedes Element auf der Produktseite mit der Oxidationszahl auf der Reaktantenseite. Wenn die Oxidationszahl einer Spezies abnimmt oder negativer wird, wurde die Spezies reduziert (d. h. Elektronen gewonnen). Wenn die Oxidationszahl einer Spezies zunimmt oder positiver wird, wurde sie oxidiert (d. h. Elektronen verloren). Bei der Verbrennung von Propan beispielsweise beginnen die Sauerstoffatome die Reaktion mit einer Oxidationszahl von 0 und beende es mit einer Oxidationszahl von -2 (nach den obigen Regeln hat Sauerstoff in H2O oder in CO2 eine Oxidationszahl von -2). Folglich wird Sauerstoff reduziert, wenn er mit Propan reagiert.
Bestimmen Sie, welche Reaktanten wie oben gezeigt reduziert und welche oxidiert werden. Ein Reaktant, der ein Element in einem anderen Reaktanten oxidiert, ist ein Oxidationsmittel, während ein Reaktant, der ein Element in einem anderen Reaktanten reduziert, ein Reduktionsmittel ist. Bei der Verbrennungsreaktion zwischen Propan und Sauerstoff ist beispielsweise Sauerstoff das Oxidationsmittel und Propan das Reduktionsmittel.
Beachten Sie, dass dieselbe Substanz in einer Reaktion ein Reduktionsmittel und in einer anderen ein Oxidationsmittel sein kann. Einige Verbindungen oder Substanzen verlieren jedoch leicht Elektronen und werden daher im Allgemeinen als Reduktionsmittel eingestuft, während andere Verbindungen können sehr gut Elektronen aufnehmen oder Sauerstoffatome übertragen und werden daher allgemein als oxidierend eingestuft Agenten. Welche Rolle ein Stoff spielt, hängt noch von der jeweiligen Reaktion ab.
Verweise
- "Chemische Prinzipien, die Suche nach Einsicht, 4. Auflage"; Peter Atkins und Loretta Jones; 2008.
Tipps
- Es kann ein wenig Übung erfordern, sich mit den Regeln für die Zuweisung von Oxidationszahlen vertraut zu machen; Versuchen Sie, Oxidationszahlen für Elemente in verschiedenen Verbindungen zuzuweisen, bis Sie es geschafft haben.
Über den Autor
John Brennan hat seinen Sitz in San Diego und schreibt seit 2006 über Wissenschaft und Umwelt. Seine Artikel sind in "Plenty", "San Diego Reader", "Santa Barbara Independent" und "East Bay. erschienen Monatlich." Brennan hat einen Bachelor of Science in Biologie von der University of California, San Diego.
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