Oxidationsstufen – Oxidation und Reduktion

Elektropositive Atome spenden Elektronen, elektronegative Atome empfangen Elektronen. Die Oxidationszahl gibt die Elektronegativität eines bestimmten Atoms an. Oxidation/Reduktion eines Atoms verändert die Oxidationszahl dieses Atoms. Für eine “neutrale” Komponente ist die Oxidationszahl gleich 0. Indem man für ein Molekül (evtl. Ion) die Oxidationszustände aller beteiligten Atome zusammenaddiert, gelangt man zur Ladung des Moleküls (also hat es eine Ladung dann ist es ein Ion).

Oxidation

Ein Atom verliert Elektronen (LEO: Losing Electrons means being Oxidized).

Reduktion

Ein Atom nimmt Elektronen auf (GER: Gaining Electrons means being Reduced).

Mithilfe des Periodensystems und dem Wissen über die Verbindung von Molekülen, können wir sagen, in welchem Oxidationszustand sich ein bestimmtes Atom befindet.

Oxidationsmittel

Oxidationsmittel oxidieren andere Atome und werden dabei selber reduziert. Ein Beispiel hier für ist Oxygen. Oxygen ist ein starkes Oxidationsmittel und oxidiert beispielsweise bei der Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff die Hydrogenatome, wird aber selber reduziert.

Redox-Reaktion

Kehren wir zu obigem Beispiel zurück. Die Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff ist ein gutes Beispiel für eine Redox-Reaktion:

2 H2 + O2 –> 2 H20

Als Bestandteil von Hbesitzt Hydrogen eine neutrale Elektronegativität (=0). Im Wassermolekül besitzt Hydrogen jedoch eine Elektropositivtät von +1, da es ein Elektron an Oxygen abgibt. Oxygen ist gleichermassen in Sauerstoff neutral, danach jedoch besitzt Oxygen als Bestandteil von Wasser eine Elektronegativität von -2, da es von 2 Hydrogenatomen die Elektronen empfängt.

 Oxidations- und Reduktionsmittel

Ein Oxidationsmittel wirkt oxidierend, wird aber selber reduziert – d.h. nimmt Elektronen auf.

Ein Reduktionsmittel wirkt reduzierend, wird aber selber oxidiert – d.h. gibt Elektronen ab. Reduktionsmittel im Zusammenhang mit der Wasseraufarbeitung sind hauptsächlich Wasserstoff und Kohlenstoff. Diese sind in Form von organischen Verbindungen vorhanden und zersetzen sich im Laufe der Redox-Reaktionen in CO2 und H2O. Ziel ist die Desinfektion von Wasser, weshalb man Oxidationsmittel hinzufügen muss. Bakterien können als organische Verbindungen in diesem Zusammenhang betrachtet werden.