Title: 4 Erweiterte Elektronendruckreihe
Course: mebis_chemie-lernprogramme.de_redox_kursvorlage

Alkalimetalle, unedle Metalle und edle Metalle:

Die stärksten Reduktionsmittel sind die Alkalimetalle. Sie reagieren auch in neutraler oder alkalischer Lösung mit Wasser als schwachem Oxidationsmittel zu elementarem Wasserstoff und Hydroxidionen.

z.B. Reaktion von Natrium mit Wasser zu Natriumhydroxid-Lösung und elementarem Wasserstoff

Die unedlen Metalle reagieren mit verdünnten Säuren unter Wasserstoffentwicklung. Als Oxidationsmittel reagieren hierbei Oxoniumionen, die zu elementarem Wasserstoff reduziert werden.

z.B. Reaktion von Zink mit verdünnter Salzsäure zu Zink(II)-ionen und elementarem Wasserstoff

Die edlen Metalle reagieren nicht mit verdünnten Säuren.

Mit konzentrierten oxidierenden Säuren (z.B. Schwefelsäure oder Salpetersäure) können aber auch edle Metalle oxidiert werden.

z.B. Reaktion von Kupfer mit konzentrierter Schwefelsäure zu Kupfer(II)-ionen und Schwefeldioxid

Sauerstoffhaltige Oxidationsmittel:

Die stärksten Oxidationsmittel sind Nichtmetalloxidanionen bzw. Nebengruppenmetalloxidanionen in saurer Lösung (oder konzentriert als Nichtmetalloxidwasserstoffsäure bzw. Nebengruppenmetalloxidwasserstoffsäure).

z.B. Permanganation MnO₄⁻, Dichromation Cr₂O₇²⁻, Perchlorsäure HClO₄

In alkalischer Lösung sind Nichtmetallxoxidanionen oder Nebengruppenmetalloxidanionen eher schwache Oxidationsmittel. Sie sind daher häufig für den Nachweis bestimmter starker Reduktionsmittel, wie etwa Aldehydgruppen geeignet.

z.B. Reaktion von Alkenen mit Permanganationen in alkalischer Lösung (Bayer-Probe)

Allgemeine Trends:

Metalle besitzen einen „Lösungsdruck“:

Sie versuchen Elektronen abzugeben und als Kation in Lösung zu gehen.

Günstig ist also erstens eine große Hydratationsenergie (stärkerer Einfluss) und erst an zweiter Stelle eine niedrige Ionisierungsenergie (geringerer Einfluss).

Kleine Kationen besitzen meist eine sehr hohe Hydratationsenergie.

Drittens ist es leichter, weniger Elektronen pro Atom abzugeben.

Nichtmetalle besitzen eine hohe Elektronenaffinität.

Sie versuchen Elektronen aufzunehmen und als Anion in Lösung zu gehen.

Günstig ist z.B. bei den Halogenen eine möglichst hohe Elektronenaffinität.

z.B. Cl₂ ist stärkeres Oxm als Br₂

Falls das gleiche Nichtmetall (oder Nebengruppenmetall) in einem (molekularen) Nichtmetalloxid oder in Nichtmetalloxidanionen (oder Nebengruppenmetalloxidanionen) vorkommt, so nimmt die Oxidationsmittelstärke mit zunehmener Anzahl an gebundenen Sauerstoffatomen (erkennbar an der steigenden Oxidationszahl) zu.

z.B. Chloration ClO₃⁻ ist schwächeres Oxm als Perchloration ClO₄⁻

Falls zwei Nichtmetalle der gleichen Hauptgruppe in einem Nichtmetalloxid oder einem Nichtmetalloxidanion mit der gleichen Anzahl an Sauerstoffatomen (und somit der gleichen Oxidationszahl) vorliegen, so ist die Verbindung mit dem Nichtmetall mit der höheren Elektronegavität das stärkere Oxidationsmittel.

z.B. Bromation BrO₃⁻ ist schwächeres Oxm als Chloration ClO₃⁻

Das gleiche Nichtmetalloxidanion ist bei stärker saurer Lösung (also bei niedrigerem pH-Wert) ein stärkeres Oxidationsmittel.

z.B. Chlorsäure HClO₄ ist stärkeres Oxm als das Perchloration ClO₄⁻ (bei gleicher Konzentration aber niedrigerem pH-Wert).

Wichtige Versuchsbeobachtungen zum Auswendiglernen:

Farbe & Zustand, ggf. weitere Bestandteile | Folgerung
Gasentwicklung, Knallgasprobe positiv | Elementarer Wasserstoff entsteht
Glimmspanprobe positiv | Elementarerer Sauerstoff
Gasentwicklung, Gas trübt eine vorher farblose Calciumhydroxid-Lösung („Kalkwasser“), es fällt Calciumcarbonat („Kalk“) als weißer Feststoff aus | Kohlenstoffdioxid entsteht (aus Methan, Methanol, Methanal, Methansäure oder durch Decarboxylierung)
Gasentwicklung, Geruch nach faulen Eiern | Schwefelwaserstoff
Gasentwicklung, stechender Geruch | Schwefeldioxid (aus Schwefelsäure oder Sulfation) oder Ammoniak (aus Salpetersäure oder Stickstoffdioxid)
Violette Lösung oder violetter Feststoff | Kaliumpermanganat-Lösung oder als Salz
Saure orangefarbene Lösung oder orangefarbener Feststoff | Kaliumdichromat-Lösung oder Salz
Gelbe Lösung oder gelber Feststoff | Kaliumchromat-Lösung oder Salz
Grüne Lösung entsteht | Chrom(III)-ionen
Orangebrauner Niederschlag entsteht | Kupfer(I)-oxid („rotes Kupferoxid“) bei der Fehling-Probe
Silberspiegel | Elementares Silber bei der Silberspiegel-Probe

Löse vor der Bearbeitung des Übungstests zunächst handschriftlichdie die Aufgaben 2 und 3 von

chemie-lernprogramme.de/daten/ueb/ueb_ozer.pdf