Oxidationszahlen

Beschäftigst du dich im Fach Chemie gerade mit den Bestandteilen der Redoxreaktion? Dann wirst du auch die Bedeutung von Oxidationszahlen kennenlernen.

Was versteht man unter Oxidationszahlen?

Durch die Oxidationszahl kannst du die formale Ladung von Atomen in Molekülen oder Ionen erfahren.

Wie das geht, erklärt dir simpleclub!

Oxidationszahl einfach erklärt

Wenn man Wasser als Beispiel nimmt, kann man theoretisch die Bindungen zerteilen und erhält einzelne Ionen, die die gleiche Ladung wie die Oxidationszahlen haben.

Es wird ind er Grafik dargestellt, dass eine Zerteilung eines Wassermoleküls bewirkt, dass dass die Wasserstoffatome mit einer positiven Ladung vorliegen und das Sauerstoffatom mit einer zweifach negativen Ladung

Dadurch können wir sagen:

  • Bei negativer Oxidationszahl: Atom zieht die Elektronen näher an sich

  • Bei positiver Oxidationszahl: die Elektronen sind vom Atom weiter weg

  • Bei einer kovalenten Bindung: Elektronen werden geteilt, nur sind eher auf einer Seite der Bindung.

  • Bei einer ionischen Bindung: Elektron komplett abgegeben.

Oxidationszahl Definition

Die Oxidationszahlen geben die Ladungsverteilung innerhalb eines Moleküls oder Elements wieder.


Oxidationszahl Regeln

1. Ladungsbilanz

Die Summe der Oxidationszahlen entspricht der Ladung des Moleküls.

  • einfach positives Molekül = +I

  • neutrales Molekül = 0

  • einfach negatives Molekül = -I

2. Elemente

Die Oxidationszahl von Elementen ist immer null:

\text{F}_{2}^{\textcolor{sc_color_1}{0}}, \text{Fe}^{\textcolor{sc_color_1}{0}}, \text{H}_{2}^{\textcolor{sc_color_1}{0}}, ..... usw.F20,Fe0,H20,.....usw.\text{F}_{2}^{\textcolor{#7F7706}{0}}, \text{Fe}^{\textcolor{#7F7706}{0}}, \text{H}_{2}^{\textcolor{#7F7706}{0}}, ..... usw.

3. Ein Atom oder Ion

Bei einem einatomigen Ion ist die Oxidationszahl gleich der Ladung.

\text{Fe}^{\textcolor{sc_color_1}{+3}} = \text{Fe}^{\textcolor{sc_color_1}{\text{+III}}}, \text{Mg}^{\textcolor{sc_color_1}{+2}} = \text{Mg}^{\textcolor{sc_color_1}{\text{+II}}} ....Fe+3=Fe+III,Mg+2=Mg+II....\text{Fe}^{\textcolor{#7F7706}{+3}} = \text{Fe}^{\textcolor{#7F7706}{\text{+III}}}, \text{Mg}^{\textcolor{#7F7706}{+2}} = \text{Mg}^{\textcolor{#7F7706}{\text{+II}}} ....

4. Wasserstoff

Wasserstoff hat immer die Oxidationszahl +I für Nicht-Metalle und die Oxidationszahl -I für Metalle.

5. Fluor

Fluor hat immer die Oxidationszahl -I.

6. Sauerstoff

Sauerstoff hat fast immer die Oxidationszahl -II. Ausnahmen:

  • Verbindungen mit Fluor
  • Verbindungen mit weiteren Sauerstoffatomen

Oxidationszahl Beispiel

1. Hydroxid-Ion

Schauen wir uns mal ein Hydroxid an, stellen wir fest:

  • Sauerstoff nicht mit sich selbst oder Fluor in Bindung
  • Deshalb Sauerstoff -II
  • Wasserstoff bindet an Nicht-Metall
  • Daher hat Wasserstoff +I

Da hier eine negative Ladung ist, muss die Summe der Oxidationszahlen jetzt -1 sein, damit alles passt.

\text{OH}^{-} \xrightarrow{} \text{( O}^{\text{-II}}\text{H}^{\text{+I}} )^{-} \xrightarrow{} \text{+I -II = -1}OH( O-IIH+I)+I -II = -1\text{OH}^{-} \xrightarrow{} \text{( O}^{\text{-II}}\text{H}^{\text{+I}} )^{-} \xrightarrow{} \text{+I -II = -1}

2. Eisenoxid

Das nächste Beispiel ist Eisenoxid.

\text{Fe}_{2}\text{O}_{3}Fe2O3\text{Fe}_{2}\text{O}_{3}
  • Sauerstoff hat hier auch wieder die Oxidationszahl -II

Jetzt müssen wir aber herausfinden, welche Oxidationszahl Eisen hat. Dafür nehmen wir dreimal -II, da wir dreimal Sauerstoff vorliegen haben und kürzen die gesuchte Oxidationszahl mit x ab.

\text{Fe}_{2}\text{O}_{3} \xrightarrow{} \text{Fe}_{2}^{\text{x}}\text{O}_{3}^{\text{-II}} \xrightarrow{} \text{x} \cdot \text{2-2} \cdot \text{3 = 0}Fe2O3Fe2xO3-IIx2-23 = 0\text{Fe}_{2}\text{O}_{3} \xrightarrow{} \text{Fe}_{2}^{\text{x}}\text{O}_{3}^{\text{-II}} \xrightarrow{} \text{x} \cdot \text{2-2} \cdot \text{3 = 0}

Durch das Umstellen der Formel ergibt sich die gesuchte Oxidationszahl.

\text{x} = \frac{2 \cdot 3}{2} = 3x=232=3\text{x} = \frac{2 \cdot 3}{2} = 3

Jetzt wissen wir das Eisen die Oxidationszahl +III hat und können einmal durchrechnen, ob wir wirklich auf null kommen:

\text{Fe}_{2}\text{O}_{3} \xrightarrow{} \text{Fe}_{2}^{\text{+III}}\text{O}_{3}^{\text{-II}} \xrightarrow{} 3 \cdot 2 -2 \cdot 3 = 0Fe2O3Fe2+IIIO3-II3223=0\text{Fe}_{2}\text{O}_{3} \xrightarrow{} \text{Fe}_{2}^{\text{+III}}\text{O}_{3}^{\text{-II}} \xrightarrow{} 3 \cdot 2 -2 \cdot 3 = 0

3. Methanol

Das letzte Beispiel ist Methanol.

\text{CH}_{3}\text{OH}CH3OH\text{CH}_{3}\text{OH}

Hier können wir ebenfalls wieder die Regeln für Wasserstoff und Sauerstoff anwenden.

\text{C}^{\text{x}}\text{H}^{\text{+I}}_{3}\text{O}^{\text{-II}}\text{H}^{\text{+I}}CxH3+IO-IIH+I\text{C}^{\text{x}}\text{H}^{\text{+I}}_{3}\text{O}^{\text{-II}}\text{H}^{\text{+I}}\rightarrow \text{x} + 1 \cdot 3 -2 +1 = 0x+132+1=0\rightarrow \text{x} + 1 \cdot 3 -2 +1 = 0

Durch das Umstellen der Formel ergibt sich die Oxidationszahl für Sauerstoff.

\text{x} = -(1 \cdot 3) -(- 2) +(- 1) = -2x=(13)(2)+(1)=2\text{x} = -(1 \cdot 3) -(- 2) +(- 1) = -2

Somit hat der Kohlenstoff hier die Oxidationszahl -II.

\text{C}^{\text{-II}}\text{H}^{\text{+I}}_{\text{3}}\text{O}^{\text{-II}}\text{H}^{\text{+I}}C-IIH3+IO-IIH+I\text{C}^{\text{-II}}\text{H}^{\text{+I}}_{\text{3}}\text{O}^{\text{-II}}\text{H}^{\text{+I}}
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