Redoxreaktionen

Hier findest du den Unterricht in der Reihenfolge, in der er auch in der Stunde behandelt wurde – zum Nachlesen, wenn du gefehlt hast, oder zum Wiederholen vor einer Arbeit. Diese Seite wächst mit dem Unterricht mit: Es kommen noch weitere Stunden dazu (weitere Reaktionstypen, die Redoxreihe der Metalle, die elektrochemische Spannungsreihe). Lernziele, Glossar, Lernkarten und Übungsaufgaben zu jeder Stunde findest du oben in den anderen Reitern.

Damit ging es direkt an die erste echte chemische Fragestellung: Was ist Chemie eigentlich? Dazu gab es einen Versuch – und die Aufgabe, ihn erst nur zu beschreiben und danach zu deuten.

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Der Nagel im Wasserglas – beschreiben oder deuten?

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Versuch: Ein Nagel steckt schräg in einem Becherglas, das zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist.

So sah der Versuch in der Stunde aus

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Aufgabe: Beschreibe den Versuch und das Versuchsergebnis (AFB I)

Der obere, aus dem Wasser ragende Teil des Nagels ist silbergrau und metallisch glänzend. Der untere, untergetauchte Teil ist mit einer rötlich-braunen, körnigen Schicht bedeckt. Die Flüssigkeit selbst ist klar und unverändert.

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In eine Beschreibung gehören keine Erklärungen. Sätze wie „Der Nagel rostet, weil Eisen mit Sauerstoff und Wasser reagiert" oder „Es bildet sich Eisenoxid" sind bereits eine Deutung – sie gehören nicht in Schritt 1.

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Aufgabe: Deute das Versuchsergebnis (AFB II–III)

Die rötlich-braune Schicht ist Rost, chemisch Eisen(III)-hydroxid Fe(OH)₃. Das Eisen reagiert mit dem im Wasser gelösten Sauerstoff und dem Wasser selbst: Eisen wird oxidiert (gibt Elektronen ab, wird zu Fe³⁺), Sauerstoff wird reduziert. Es handelt sich also um eine Redoxreaktion:

4 Fe  +  3 O₂  +  6 H₂O  →  4 Fe(OH)₃

Warum bleibt der obere Teil blank? Für die Rostbildung müssen Wasser und Sauerstoff gleichzeitig vorhanden sein. Oberhalb der Wasseroberfläche fehlt das Wasser als Reaktionspartner.

In Stunde 1 hattet ihr schon gedeutet, dass die Rostbildung eine Redoxreaktion ist. In Stunde 2 wurde daraus ein genaues Modell entwickelt: Wie viele Elektronen werden eigentlich übertragen, und wie liest man das an der Reaktionsgleichung ab?

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Magnesium verbrennt zu Magnesiumoxid

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Zum Vergleich ein zweites Beispiel aus der Stunde: Magnesium reagiert mit Sauerstoff zu Magnesiumoxid.

Magnesiumband beim Verbrennen

2 Mg  +  O₂  →  2 MgO

Teilreaktionen:

Ox

Oxidation

2 Mg → 2 Mg²⁺ + 4 e^–

Red

Reduktion

O₂ + 4 e^– → 2 O^2–

🤔

Jetzt du: Vergleiche mit der Rostbildung

Bei Magnesium passen die Elektronenzahlen der beiden Teilreaktionen direkt zusammen (4 e^– = 4 e^–), ganz ohne zusätzlichen Ausgleichsfaktor. Bei der Rostbildung musste die Oxidation dagegen mit ×2 multipliziert werden. Erkläre, woran das liegt – schau dir dazu an, wie viele Elektronen Fe bzw. Mg jeweils bei der Oxidation abgeben.