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Oxidationszahlen & Redox
Chemie · Klasse 10–13 · 4 Blätter · 51 Aufgaben
LehrplanHessen: E.1 Redoxreaktionen
Oxidationszahlen sind eine Buchhaltung für Elektronen. Mit fünf Regeln und einer Summengleichung bekommt man jede Oxidationszahl, auch in großen Ionen wie Dichromat.
Worum es geht
Die Oxidationszahl ist die Ladung, die ein Atom hätte, wenn man jedes Bindungselektronenpaar ganz dem elektronegativeren Partner zuschlägt. Man schreibt sie als römische Zahl mit Vorzeichen über das Symbol: +VI, −II. Steigt die Oxidationszahl eines Atoms, wurde es oxidiert; sinkt sie, wurde es reduziert. So erkennt man Redoxreaktionen, ohne Elektronen einzeln zu verfolgen.
Die Regeln
| Regel | Oxidationszahl | Ausnahme |
|---|---|---|
| Atome im Element | 0 | — |
| einatomiges Ion | gleich seiner Ladung | Fe³⁺: +III |
| Fluor in Verbindungen | −I | keine |
| Sauerstoff | meist −II | Peroxide wie H₂O₂: −I |
| Wasserstoff | meist +I | Metallhydride wie NaH: −I |
| Summe aller Oxidationszahlen | gleich der Ladung des Teilchens | neutrales Molekül: 0 |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Bestimme die Oxidationszahl von Cr in K₂Cr₂O₇.
| Schritt | Rechnung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Bekannte Atome | K: +I · O: −II | Kalium bildet K⁺-Ionen, O ist nicht in einem Peroxid |
| 2 · Summengleichung | 2 · (+1) + 2 · x + 7 · (−2) = 0 | jede Oxidationszahl mit der Zahl ihrer Atome malnehmen; das Salz ist neutral |
| 3 · Auflösen | 2 + 2x − 14 = 0 → 2x = 12 | nur Cr ist unbekannt |
| 4 · Ergebnis | x = +6 → Cr: +VI | das Ergebnis gilt für jedes der beiden Cr-Atome |
Der typische Fehler
Die Anzahl der Atome vergessen. Man rechnet mit einem Cr und einem O: 2 + x − 2 = 0, also x = 0 — oder man teilt am Ende nicht durch die zwei Cr-Atome und schreibt +XII. Die Summengleichung muss jedes Atom einzeln erfassen: 7 Sauerstoffatome tragen zusammen −14 bei, zwei Chromatome teilen sich die +12.
So prüfst du dein Ergebnis
Summe zurückrechnen. Setze deine Zahl ein: 2 · (+1) + 2 · (+6) + 7 · (−2) = 0, passt. Prüfe dann die Plausibilität: Die Oxidationszahl eines Hauptgruppenelements liegt zwischen −(8 − Gruppennummer) und +Gruppennummer. Stickstoff (5. Hauptgruppe) kann also nicht +VII haben.