Quelltext der Seite Oxidationszahl

{{navi|Elektronegativität|Wertigkeit}}
== Grundlagen ==
Sofern nicht mehr geläufig, solltest Du zunächst die folgenden Fachbegriffe wiederholen: 
* [[Wertigkeit]]
* [[Elektronegativität]]
* [[Oxidation]]
* [[Reduktion]]
* [[Redoxreaktion]]

== Allgemeine Definition von Oxidationszahlen ==

Unter der Oxidationszahl (auch: Oxidationsstufe) eines [[Element]]s versteht man die Ladung, die ein Atom des Elements hätte, wenn die [[Elektron]]en aller von diesem Atom ausgehenden Bindungen dem jeweils stärker [[elektronegativ]]eren Atom zugeordnet werden. Die Oxidationszahl entspricht also vom Zahlenwert der [[Wertigkeit]] aber wird im Unterschied zu dieser mit Vorzeichen (+/-) angegeben.

== Schreibweise ==

Oxidationszahlen werden in römischen Ziffern über dem jeweilige Atom angegeben. Bei negativer Ladung werden Vorzeichen gesetzt, bei positiver OZ kann darauf verzichtet werden. Beispiel Wasser:

{{oxi|&nbsp;I&nbsp;-II|H<sub>2</sub>O}}
== Anwendung der Oxidationszahlen ==
Oxidationszahlen helfen,
* die Ladungsverschiebung innerhalb eines Moleküls zu bestimmen
* die Indices für die [[Summenformel]]n innerhalb einer chem. Verbindung abzuleiten.
* zu erkennen, welches Element oxidiert bzw. reduziert wurde: eine Elektronen-Abgabe geht mit einer Erhöhung der Oxidationszahl einher (= [[Oxidation]]), bei einer Elektronen-Aufnahme wird die Oxidationszahl verringert (= [[Reduktion]]).

== Regeln zur Ermittlung von Oxidationszahlen ==
Ordnet man ''formal'' die Bindungselektronen dem [[elektronegativ]]eren Atom zu, ergeben sich folgende Regeln zur Ermittlung der Oxidationszahlen. Die Regeln sind '''hierarchisch''', d. h. in der vorgegebenen '''Reihenfolge''' anzuwenden:
# Atome im elementaren Zustand und ungeladene Moleküle haben die Oxidationszahl Null, z. B.: C, Si, N<sub>2</sub>, Fe.		
# [[Fluor]] hat als [[elektronegativ]]stes [[Element]] in seinen Verbindungen die Oxidationszahl –I.
# [[Metalle]] in ihren Verbindungen besitzen positive Oxidationsstufen.
# [[Wasserstoff]] hat in seinen Verbindungen die Oxidationszahl +I.<br>''Ausnahme: in Metall-[[Hydride]]n -I, weil erst die 3. Regel zu beachten ist. Beispiel:  LiH.''		
# [[Sauerstoff]] hat in Verbindungen die Oxidationszahl –II.<br>''Ausnahmen: in Verbindungen mit [[Fluor]] pos. Oxidationszahl wg. 2. Regel; in Peroxiden wie [[Wasserstoffperoxid|H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>]] Ox. +I für H u. –I für O, weil die 4. Regel von höherem Rang ist.''
# Die Ladung von [[Ionen]] entspricht ihrer Oxidationszahl, in mehratomigen [[Ionen]] als Summe der Oxidationszahlen aller Atome.

[[Bild:Oxidationszahlen_phosphorsaeure.png|right|thumb|300px|H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>]]

== Bestimmung der Oxidationszahlen am Beispiel von Phosphorsäure ==

# Als erstes wird die [[Strukturformel]] aufgezeichnet.
# Nun werden die [[Elektronegativität]]en (EN) innerhalb der Verbindung bestimmt und durch Einzeichnen roter Klammern am [[elektronegativ]]eren Atom kenntlich gemacht:<br>Da [[Sauerstoff]] (O) eine höhere [[EN]] als [[Phosphor]] (P) und [[Wasserstoff]] (H) besitzt und somit die Elektronen stärker an sich heranziehen kann, folgt, dass Sauerstoff ''formal'' eine negative Ladung trägt.
# Regeln 1-5 der Reihe nach abarbeiten:<br>Regeln 1-3 treffen für H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> nicht zu, da hier die entsprechenden Elemente nicht vorkommen.<br>Gemäß Regel 4 gilt, dass Wasserstoff die Oxidationszahl I hat. Nach der 5. Regel trägt Sauerstoff die Oxidationszahl -II.<br>Ausnahmen liegen nicht vor, da [[Phosphorsäure]] weder ein Metall-Hydrid noch ein Peroxid ist.<br>Da die Summe aller Oxidationszahlen gleich Null sein muss, kann man errechnen, das Phosphor eine Oxidationszahl von V (fünf) hat. Probe: 4{{*}}(-2) + 3{{*}}1 + 5 = 0

{{Oxidationszahlen des Kohlenstoffs}}

== Übungsaufgaben ==

Ermittle die Oxidationszahlen der folgenden Atome in folgenden Verbindungen und [[Ionen]]!

=== Aufgabe 1 ===

[[Chlor|Cl<sub>2</sub>]], [[Schwefelwasserstoff|H<sub>2</sub>S]], [[Wasserstoffperoxid|H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>]], [[Kohlendioxid|CO<sub>2</sub>]], [[Chlordioxid|ClO<sub>2</sub>]], [[Salpetersäure|HNO<sub>3</sub>]], [[Methan|CH<sub>4</sub>]], [[Monosilan|SiH<sub>4</sub>]], [[Ammoniak|NH<sub>3</sub>]], [[Phosphorpentoxid|P<sub>4</sub>O<sub>10</sub>]]

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]

=== Aufgabe 2 ===
Fe<sup>3+</sup>, NaH, H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>, [[Kaliumpermanganat|KMnO<sub>4</sub>]], CrO<sub>4</sub><sup>2-</sup>, Cr<sub>2</sub>O<sub>7</sub><sup>2-</sup>, KClO<sub>3</sub>, S<sub>2</sub>O<sub>3</sub><sup>2-</sup>

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]

=== Aufgabe 3 ===
[[Methanol]], [[Formaldehyd]], [[Ameisensäure]], [[Benzol]], [[Propan]], [[Glucose]], [[Propanon]], [[Chloroform]]

[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]

=== Aufgabe 4 ===
Ermittle die Oxidationszahlen für die folgenden Lebensvorgänge bzw. Stoffwechselreaktionen. Formuliere zunächst die [[Reaktionsgleichung]]en:
* a) Atmung als Oxidation organischer Stoffe am Beispiel [[Glucose]].
* b) „Schwefelatmung“ der Archae-Bakterien, die [[Glucose]] mit [[Schwefel]] und Wasser zu Schwefelwasserstoff und [[Kohlendioxid]] umsetzen. Der [[Schwefel]] wird bei dieser Reaktion reduziert.

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:[[Bild:Pfeil.gif]][[Oxidationszahl: Lösungen|Hier findet ihr die Lösungen]]
== Experiment ==
Zur Veranschaulichung ein sehr empfehlenswertes Experiment, bei der die verschiedenen Oxidationsstufen von Mangan optisch unterschieden werden können:
{{Ex-ch|136|2|Veranschaulichung der verschiedenen [[Oxidationsstufe]]n von Mangan durch oxidierende Wirkung der Permanganat-Ionen in Abhängigkeit vom pH-Wert [[Diskussion:Mangan|(Hinweis)]]}}

== PowerPoint Präsentation ==
Hier findet ihr [[Bild:Pfeil.gif]]'''[[Media:Redoxrektionen und Oxidationszahlen2.ppt|unsere PowerPoint Präsentation zum Thema Oxidationszahlen]]'''.

{{cb|168|130|230}}
{{www}}
* [http://www.tomchemie.de/Mathe/4/4.2.2.1%20Oxidationszahl%20und%20Elektronegativitaet%20-%20Grundlagen.htm www.tomchemie.de]

== Autoren ==

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# [[Benutzer:Rike|Rike]]

[[Kategorie:Chemie]]