Oxidations­zahlen

Oxidationszahlen zeigen an, wie viele Elektronen ein Atom bei einer Reaktion aufgenommen oder abgegeben hat. Sie dienen zur Nachverfolgung von Elektronenverschiebungen in chemischen Reaktionen, insbesondere bei Redox-Reaktionen. Die Oxidationszahl wird als formale Ladung eines Atoms innerhalb einer Verbindung dargestellt.

Regeln zur Bestimmung der Oxidations­zahlen

Um die Oxidationszahlen korrekt zu bestimmen, gibt es sechs grundlegende Regeln:

1. Elemente im elementaren Zustand: Die Oxidationszahl eines Atoms im elementaren Zustand ist immer 0. Beispiele: $O_2$, $N_2$, $Fe$.
2. Summe der Oxidationszahlen: Die Summe der Oxidationszahlen in einer neutralen Verbindung ist 0. In Ionen entspricht sie der Ladung des Ions. Beispiel: Bei $\text{NO}_3^-$ beträgt die Summe der Oxidationszahlen -I.
3. Oxidationszahl von Fluor: Fluor hat in allen Verbindungen immer die Oxidationszahl -I, da es das elektronegativste aller Element ist.
4. Oxidationszahl von Wasserstoff: Wasserstoff hat in den meisten Verbindungen die Oxidationszahl +I, außer in Metallhydriden, wo er -I besitzt (z. B. in $NaH$).
5. Oxidationszahl von Sauerstoff: Sauerstoff hat meistens die Oxidationszahl -II, außer in Peroxiden (z. B. $\text{H}_2\text{O}_2$), wo er die Oxidationszahl -I hat.
6. Metalle: Metalle der 1. Hauptgruppe haben immer die Oxidationszahl +I, Metalle der 2. Hauptgruppe haben immer die Oxidationszahl +II.

Beispiele: Ethanol und HNO₃

In Ethanol ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$) beträgt die Oxidationszahl von Wasserstoff +I und von Sauerstoff -II. Die Kohlenstoffatome müssen entsprechend angepasst werden, sodass die Verbindung insgesamt neutral bleibt. In Salpetersäure ($\text{HNO}_3$) hat Stickstoff die Oxidationszahl +V, Sauerstoff -II und Wasserstoff +I.

Redox-Reaktionen und Oxidations­zahlen

Redoxreaktionen sind Prozesse, bei denen Elektronen übertragen werden. Bei der Oxidation gibt ein Atom Elektronen ab und die Oxidationszahl erhöht sich, während bei der Reduktion Elektronen aufgenommen werden und die Oxidationszahl sinkt.

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