Chemie-Lexikon/Redoxreaktionen mit Elektronenübertragung und Use of English/Word Families: Unterschied zwischen den Seiten

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In der Mittelstufe werden die Begriffe Reduktion und Oxidation meist im Zusammenhang mit Verfahren zur Gewinnung von Metallen besprochen, wobei eine Übertragung von Sauerstoff stattfindet.


== Wiederholung: Redoxreaktionen als Sauerstoffübertragungsreaktionen ==


<div class="grid">
Wörter aus den selben Wortfamilien sind einfach zu behalten oder zu erschließen, da sie ja alle einen gemeinsamen Wortstamm haben.  
<div class="width-2-3">
In der Mittelstufe kommen Redoxreaktionen im Rahmen der Verfahren zur Gewinnung von Metallen zur Sprache. Typischerweise betrachtet man die Reduktion von Kupfererzen mit Hilfe von Kohle und den Hochofen-Prozess. Aber auch bei der Thermitreaktion handelt es sich um ein Redoxreaktion: 


<math>Fe_2O_3 + 2 \ Al \longrightarrow Al_2O_3 + 2 \ Fe</math>
Gerade im Englischen kann man aus Adjektiven wie &quot;empty&quot; und Nomen wie &quot;bottle&quot; Verben wie &quot;to empty&quot; (etw. ausleeren) und &quot;to bottle&quot; (etw. abf&uuml;llen) bilden.


Hier findet zum einen die '''Oxidation von Aluminium''' statt, hin zu <math>Al_2O_3</math>. Zum anderen die '''Reduktion von''' <math>Fe_2O_3</math> hin zu Eisen.
Hier gibt es eine ausführliche Tabelle mit vielen Wörtern: [[Use_of_English/Word_Families/Overview|Word Families/Overview]]
</div>
<div class="width-1-3">
[[Datei:Velp-thermitewelding-1.jpg]]
</div></div>


Beide Teil-Reaktionen haben eine Funktion in der Gesamtreaktion.
== Interactive exercises ==
* Die '''Oxidation von Aluminium''' liefert die für die Reduktion benötigte Energie, denn Oxidationen sind immer exotherm und Reduktionen endotherm. Aluminium ist daher auch das '''Reduktionsmittel'''.
=== You've got the choice! ===
* Die '''Reduktion von '''<math>Fe_2O_3</math> führt zur Freisetzung von Sauerstoff, was die Oxidation begünstigt und damit verstärkt. <math>Fe_2O_3</math> wirkt damit als '''Oxidationsmittel'''.
[[Datei:Word family - choose.svg|thumb|Wortfamilie "choose"]]
Use drag and drop to find the right words of the same family!


<center>[[Datei:Redox_Thermit_mit_Beschriftung.png|350px]]</center>
<div class="lueckentext-quiz" lang="en">


Noch einmal kompakt die Begriffe zusammengefasst:
<table>
  <tr>
    <td>ACTIVE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>This is a fun <em> activity </em>! You must look at the green words below.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>CHOSE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>and <em> choose </em> the best one. Take care and look again whether </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>CHOOSE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>you have <em> chosen </em> the correct form. If you do these exercises</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>IMPROVEMENT</td><td>&nbsp;</td>
    <td>every day, you'll <em> improve </em> your knowledge more and more.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>TO ADVISE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>I think this is a good piece of <em> advice </em>.</td>
      </tr>
      <tr>
    <td>PRACTICAL</td><td>&nbsp;</td>
    <td>An English proverb says &quot;<em>Practice</em> makes perfect!&quot;</td>
  </tr> 
    <tr>
    <td>CHOOSE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>You have the <em>choice</em> to get better grades.</td>
  </tr>
    <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
</table>
</div>


{{Box|DEFINITIONEN zu den Redoxreaktionen bei Sauerstoffbeteiligung|2=
=== The COMPLAINT ===
* '''Oxidation''' = Reaktion mit Aufnahme von Sauerstoff
Find words of the same family. Take care of the forms!
* '''Reduktion''' = Reaktion mit Abgabe von Sauerstoff
* '''Oxidationsmittel''' = Stoff, der die Oxidation ermöglicht, indem er selber Reduziert wird.
* '''Reduktionsmittel''' = Stoff, der die Reduktion ermöglicht, indem er selber oxiddiert.  
|3=Hervorhebung2}}


== Redoxreaktionen ohne Sauerstoff ==
<div class="lueckentext-quiz" lang="en">
<table border="0">
  <tr>
    <td>COMPLAIN</td><td>&nbsp;</td>
    <td>A common <em> complaint()</em> about young people says they wouldn't write letters anymore.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>STUDENT</td><td>&nbsp;</td>
    <td>Recent <em> studies()</em> ,however, show that they still stay in contact with their peers.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>USUALLY</td><td>&nbsp;</td>
    <td>Nowadays they <em> use()</em> personal computers and mobile phones to send electronic letters.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>TEXT</td><td>&nbsp;</td>
    <td> If you write on your mobile you are <em>texting()</em> messages. Usually they don't cost anything</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>SIGNAL</td><td>&nbsp;</td>
    <td>but they can't be longer than 180 <em>signs()</em>.  </td>
  </tr>
    <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
    <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
    <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
</table>
</div>


Betrachtet man Reaktionen an denen kein Sauerstoff beteiligt ist, dann kann man Gemeinsamkeiten zu den Reaktionen mit Sauerstoff erkennen.
{{Show-Hide|<table>
  <tr>
    <td>COMPLAIN</td><td>&nbsp;</td>
    <td>A common <em> complaint()</em> about young people says they wouldn't write letters anymore.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>STUDENT</td><td>&nbsp;</td>
    <td>Recent <em> studies()</em> ,however, show that they still stay in contact with their peers.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>USUALLY</td><td>&nbsp;</td>
    <td>Nowadays they <em> use()</em> personal computers and mobile phones to send electronic letters.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>TEXT</td><td>&nbsp;</td>
    <td> If you write on your mobile you are <em>texting()</em> messages. Usually they don't cost anything</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>SIGNAL</td><td>&nbsp;</td>
    <td>but they can't be longer than 180 <em>signs()</em>. </td>
  </tr>
    <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
    <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
    <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
</table>}}


'''<u>Beispiel:</u>'''
=== English literature ===
* <math>2 \;Cu  +  \;O_2  \longrightarrow 2 \; CuO</math>
Find words of the same family. Take care of the forms!
* <math>Cu \; + \; S \longrightarrow CuS</math>


In beiden Reaktionen geben die Kupferatome Elektronen ab und es entstehen <math>Cu ^{ 2 \oplus}</math>
<div class="lueckentext-quiz" lang="en">
<table border="0">
  <tr>
    <td>WRITE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>Shakespeare is one of the world's most famous <em> writers()</em>. He has written many plays, </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>POETRY</td><td>&nbsp;</td>
    <td> over 150 sonnets and also several<em> poems()</em>. In 1719 Daniel Defoe wrote the</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>NOVELIST</td><td>&nbsp;</td>
    <td> famous <em>novel()</em> &quot;Robinson&quot; where a man spends 28 years alone on a desolate island.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>MOVE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>The storyline has been used in hundreds of books and <em>movies()</em>, like Castaway (1994). </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>SET</td><td>&nbsp;</td>
    <td>In this movie Tom Hanks' plane crashes into the sea. The <em>setting()</em> is similar to Robinson  </td>
  </tr>
    <tr>
    <td>FRIENDLY</td><td>&nbsp;</td>
    <td>but instead of meeting a native he forms an unusual <em>friendship()</em> with a ball called &quot;Wilson&quot;.</td>
  </tr>
    <tr>
    <td>SUCCESS</td><td>&nbsp;</td>
    <td>In the end he <em>succeeds()</em> in building a raft and getting back to the USA. (present tense)</td>
  </tr>
    <tr>
    <td>UNTHINKABLE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>When he came home the modern Robinson <em>thought()</em> of writing an autobiography.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
</table>
</div>


* <math>2 \;Cu + \; O_2  \longrightarrow 2 \; Cu ^{ 2 \oplus} + 2 \; O^{ 2 \ominus}</math>
{{Show-Hide|<table>
* <math>Cu \; + \; S \longrightarrow Cu ^{ 2 \oplus} + S^{ 2 \ominus}</math>
  <tr>
    <td>WRITE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>Shakespeare is one of the world's most famous <em> writers()</em>. He has written many plays, </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>POETRY</td><td>&nbsp;</td>
    <td> over 150 sonnets and also several<em> poems()</em>. In 1719 Daniel Defoe wrote the</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>NOVELIST</td><td>&nbsp;</td>
    <td> famous <em>novel()</em> &quot;Robinson&quot; where a man spends 28 years alone on a desolate island.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>MOVE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>The storyline has been used in hundreds of books and <em>movies()</em>, like Castaway (1994). </td>
  </tr>
  <tr>
    <td>SET</td><td>&nbsp;</td>
    <td>In this movie Tom Hanks' plane crashes into the sea. The <em>setting()</em> is similar to Robinson </td>
  </tr>
    <tr>
    <td>FRIENDLY</td><td>&nbsp;</td>
    <td>but instead of meeting a native he forms an unusual <em>friendship()</em> with a ball called &quot;Wilson&quot;.</td>
  </tr>
    <tr>
    <td>SUCCESS</td><td>&nbsp;</td>
    <td>In the end he <em>succeeds()</em> in building a raft and getting back to the USA. (present tense)</td>
  </tr>
    <tr>
    <td>UNTHINKABLE</td><td>&nbsp;</td>
    <td>When he came home the modern Robinson <em>thought()</em> of writing an autobiography.</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
    <td>&nbsp;</td>
  </tr>
</table>}}


Das heißt, in beiden Beispiel reagiert das Kupfer genauso: es gibt sowohl bei der Reaktion mit Sauerstoff Elektronen ab, also auch bei der Reaktion von Kupfer mit Schwefel. Daher macht es Sinn, die Oxidation bzw. Reduktion in Zusammenhang mit der Übertragung von Elektronen zu betrachten.
=== Being ACTIVE - ACTION sports, ACTING and other ACTIVITIES ===
 
<div class="lueckentext-quiz" lang="en">
=== Geschichtliches und Verallgemeinerung ===
[[Datei:Word family - act.svg|thumb|Wortfamilie "act"]]
Der Begriff Oxidation wurde ursprünglich von dem französischen Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier geprägt, der damit die Reaktionen von Elementen und chemischen Verbindungen mit dem Element Sauerstoff ''(Oxygenium, franz: oxygène)'' und dessen Aufnahme, unter Bildung von Oxiden, beschreiben wollte. Als Lavoisier die Theorie in den 1780er Jahren veröffentlichte, hatte er anfänglich gegen die Anhänger der Phlogiston-Theorie zu kämpfen, konnte sich aber durchsetzen.
<table border="0">
 
  <tr>
Später erfolgte eine Erweiterung des Begriffes, indem man Reaktionen mit einbezog, bei denen einer Verbindung Wasserstoffatome entzogen wurden (Dehydrierung). Auf Grundlage der Ionentheorie und des Bohrschen Atommodells konnte die Oxidation schließlich unter Betrachtung der Aufnahme und Abgabe von Elektronen interpretiert und verallgemeinert werden.
    <td>ACTIVE</td><td>&nbsp;</td>
 
    <td>Have you already <em> activated ()</em> your new facebook account?</td>
Daher werden heute die Begriffe zu den Redoxreaktionen mit Hilfe der Aufnahme und Abgabe von Elektronen definiert.
  </tr>
 
  <tr>
{{Box|ZUSAMMENFASSUNG Grundbegriffe zu Redoxreaktionen|2=
    <td>ACTIVE</td><td>&nbsp;</td>
* '''Oxidation''' = Elektronenabgabe
    <td>If you do so, you can take part in many <em> activities ()</em>.</td>
* '''Reduktion''' = Elektronenaufnahme
  </tr>
* '''Reduktionsmittel''' = Stoff, der beim Reaktionspartner die Reduktion bewirkt, indem er ihm Elektronen abgibt
  <tr>
* '''Oxidationsmittel''' = Stoff, der beim Reaktionspartner die Oxidation bewirkt, indem er ihm Elektronen abnimmt
    <td>ACTIVE</td><td>&nbsp;</td>
|3=Hervorhebung1}}
    <td>Some social networks are quite dead, but this is full of <em> action()</em>!</td>
 
  </tr>
Beispiele:
  <tr>
* <math>Fe \longrightarrow \ Fe^{2\ \oplus} + 2 e ^{\ominus}</math> ... da die Eisen-Atome Elektronen abgeben findet eine '''Oxidation''' statt.
    <td>ACTIVE</td><td>&nbsp;</td>
* <math>Pb^{4\oplus} + 2 e ^{\ominus} \longrightarrow \ Pb^{2\ \oplus}</math> ... hier muss man etwas genauer überlegen. Die Ladung 4+ bedeutet, dass vier Elektronen fehlen und bei der der Ladung 2+ fehlen "nur noch" 2 Elektronen. Also sind zwei Elektronen dazugekommen. Da ist es eine '''Reduktion'''.
    <td>Most people don't <em> react()</em> to my posts, but I hope you do!</td>
* <math>2 PbO + O_2 \longrightarrow \ 2 PbO_2</math> ... hier könnte man noch klären, welche Ladung Blei in der Verbindungen <math>PbO</math> und <math>PbO_2</math> jeweils hat. Allerdings ist die "alte" Definition bezüglich der Oxidation bei Sauerstoff-Aufnahme immer noch gültig. Daher findet hier auch eine '''Oxidation''' statt.
  </tr>
* <math>Cl_2 + 2 e ^{\ominus} \longrightarrow \ 2\ Cl^{\ominus}</math> ... da die Chloratome hier Elekronen aufnehmen, findet eine '''Reduktion''' statt.
  <tr>
 
    <td>ACTIVE</td><td>&nbsp;</td>
Schon bei diesen Beispiel zeigt, sich, dass man sicher der Bedeutung einer Ladung sein muss. Damit man also erkennen kann, ob Elektronen aufgenommen werden oder abgegeben werden. Wenn Sauerstoff beteiligt ist, so können wir eigentlich immer diesen auch mit betrachten und können allgemein merken.
    <td>Arnold Schwarzenegger was a famous <em>actor()</em> who played in many movies.</td>
 
  </tr>
{{Box|ZUSAMMENFASSUNG Grundbegriffe zu Redoxreaktionen|2=
  <tr>
* '''Oxidation''' = Sauerstoffaufnahme oder Elektronenabgabe
    <td>&nbsp;</td><td>&nbsp;</td>
* '''Reduktion''' = Sauerstoffabgabe oder Elektronenaufnahme
    <td>&nbsp;</td>
* '''Reduktionsmittel''' = Stoff, der beim Reaktionspartner die Reduktion bewirkt, indem er ihm Elektronen abgibt.
  </tr>
* '''Oxidationsmittel''' = Stoff, der beim Reaktionspartner die Oxidation bewirkt, indem er ihm Elektronen abnimmt.
</table>
|3=Hervorhebung1}}
</div>
 
Als kleine Ergänzung noch ein Begriff, der später noch einmal wichtig sein wird.
 
{{Box|BEGRIFF Redoxpaar|2=Unter einem '''Redoxpaar''' versteht man ein Paar von Teilchen, die durch Auf- bzw. Abnahme von Elektronen ineinander überführt werden können. Zum Beispiel:
:<math>Na \underset{Red} {\overset{Ox} \rightleftharpoons} Na ^{ \oplus} + e^{ \ominus}</math> und <math>O_2 + 2 e^{ \ominus} \underset{Ox} {\overset{Red} \rightleftharpoons} O ^{2 \ominus} </math>
|3=Hervorhebung1}}
 
=== Oxidation/Reduktion erkennen===
 
 
{{Box|AUFGABE X - Verständnisfragen zu Oxidation und Reduktion|2=
<iframe src="https://h5p.org/h5p/embed/389379" width="1091" height="275" frameborder="0" allowfullscreen="allowfullscreen"></iframe>
|3=Üben}}
 
 
{{Box|AUFGABE X - Red, Ox, beides oder nichts!?|2=
<iframe src="https://learningapps.org/watch?app=2157800" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>
|3=Üben}}
 
Eine grundlegende Aufgabe ist die '''Bestimmung der Ladung von Ionen der Hauptgruppenelemente'''. Weil diese Aufgabe so grundlegend ist und sie häufig besprochen wurde, werden die folgenden Aufgaben für einige etwas einfach sein, aber Übung schadet trotzdem ist, oder? Das PSE ([https://www.wolfenthal.de/drucken/pse-schwarzweiss.pdf '''⇒ Download PSE''']) ist hier ein wichtiges Hilfsmittel! Hier noch mal die wichtigsten Infos dazu:
 
{{Box|Elektronen-Aufnahme oder -abgabe bei Hauptgruppen-Elementen|2=
Folgende Regeln sollte man beachten:
* Die Atome der Hauptgruppen-Elemente versuchen den Edelgaszustand (meist 8 Außenelektronen) zu erreichen, indem sie Elektronen aufnehmen oder abgeben. Beispiel: Na erreicht die Ne-Elektronenkonfiguration und P erreicht Elektronenkonfiguration von Ar. <small>''Die Ausnahme ist das Helium mit zwei Außenelektronen''</small>
* Da der Edelgaszustand immer durch Abgabe oder Aufnahme erreicht werden kann, wird es meist so sein, das so wenig wie möglich Elektronen aufgenommen oder abgegeben werden.
:: Also <math>As + 3 e^{ \ominus}\rightarrow As^{ 3 \ominus}</math> statt <math>As \rightarrow As^{ 5 \oplus} + 5 e^{ \ominus}</math>.
* Die Gesamtanzahl an aufgenommenen oder abgegebenen Elektronen soll so klein wie möglich sein, wenn man eine Ionen-Verbindung betrachtet.
* In Ionenverbindungen haben '''Metalle meist eine positive Ladung''', die Nichtmetalle haben meist eine negative Ladung und die  Halbmetalle haben je nach Partner eine positive oder negative Ladung.
:<small>''Diese Regel kann aber nicht für Moleküle verwendet werden, dabei wird die Oxidationszahl mit eigenen Regeln bestimmt!''</small>
|3=Hervorhebung2}}
 
 
{{Box|AUFGABE X - Elektronenaufnahme oder -abgabe bei Elementen|2=
<iframe src="https://learningapps.org/watch?app=2159867" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>
|3=Üben}}
 
 
{{Box|AUFGABE X - Elektronenaufnahme oder -abgabe bei beliebigen Redoxpaaren|2=
<iframe src="https://learningapps.org/watch?v=pxtbj4h7316" style="border:0px;width:100%;height:500px" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>
|3=Üben}}
 
== Oxidationszahl ==
 
Um festzustellen, ob eine Oxidation oder eine Reduktion bei einem Redoxpaar stattfindet haben wir bisher immer die Ladungen der Ionen betrachtet. Das ist bei zusammengesetzen Ionen, wie <math>SO_4^{2\ominus}</math> oder <math>MnO_4^{\ominus}</math> nicht möglich, da das geladene Teilchen ein zusammenhängendes Molekül ist.
 
Man nutzt dann die '''Oxidationszahl''' (manchmal auch ''Oxidationsstufe, Oxidationswert, elektrochemische Wertigkeit''), die die theoretische Ionenladung eines Atoms innerhalb einer chemischen Verbindung oder eines mehratomigen Ions angibt. Dabei geht man davon aus, dass das zusammengesetzte Molekül in Ionen zerlegt wird. Anders als bei den tatsächlichen Ionenladungen, die als Zahl mit nachgestelltem <math>\oplus</math> oder <math>\ominus</math> geschrieben werden, wird bei Oxidationszahlen das + oder − als Vorzeichen vorangestellt und die Zahl mit '''römischen Ziffern''' angegeben. Im Falle der Oxidationszahl Null wird ±0 geschrieben.
 
{{Box|DEFINITION Oxidationszahl|2=
Die Oxidationszahl ist eine gedachte Ladung eines Atoms innerhalb einer chemischen Verbindung oder eines mehratomigen Ions. Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Elektronegativität, bei anorganischen Verbindungen kann man sich auf einige Regeln zur Bestimmung konzentrieren.
:Beispiel für die Schreibweise: <math>\overset{+VII}{Mn}\overset{-II}O_4^{\ \ominus}</math>
|3=Hervorhebung2}}
 
'''HINWEIS:''' Bei Metallverbindungen kommen die römischen Ziffern für die Oxidationsstufen auch auch vor. Bei Eisen(II)oxid geht es um eine Eisenoxid, bei dem Eisen die Oxidationsstufe +II hat. Das Vorzeichen kann man bei Metallen auch deshalb weglassen, da Metalle immer eine positive Ladung bzw. Oxidationsstufe haben.
 
{{Box|AUFGABE X - Wiederholung Säureanionen|2=
[[Datei:ARBEITSBLATT Ionen, Säuren, Ladungen, Namen.pdf|right|180px]]Da wir bei den folgenden Aufgaben öfters mehratomige Ionen anschauen, wiederholen wir an der Stelle noch einmal einige Namen dieser Ionen, die Säurenrestanionen sind und auch wie man Ionenverbindungen benennt und die Formel angibt. Nachdem wir geklärt haben, wie man bei mehratomigen Ionen die Oxidationszuahl bestimmt, werden wir das Arbeitsblatt wieder zur Hand nehmen.
: [[:Datei:ARBEITSBLATT Ionen, Säuren, Ladungen, Namen.pdf|'''⇒ Download PDF: Datei Ionen, Säuren und Ladungen''']]
|3=Hervorhebung1}}
 
Bei den einzelnen Ionen, vor allem den Hauptgruppen-Elementen, nutzen wir die Hauptgruppennummer, um die Ladung der Metall-Ionen zu bestimmen. Dabei wird die Edelgasregel benutzt. Diese Edelgasregel ist zwar wichtig und richtig, aber sie gilt gerade bei Elementen ab der 3. Periode nicht mehr so streng. Das liegt vor allem daran, dass ab der 3. Schale Platz für mehr als 8 Elektronen ist.
 
Wie schon erwähnt, spielt die Elektronegativität ein Rolle. Allerdings werden wir, statt immer ins PSE gucken zu müssen, einige Regeln festhalten, mit denen man auch ohne die Elektronegativität entscheiden kann, wie die Oxidationszahl eines Atoms in der Verbindung ist. Hinter diesen Regeln steht aber die Elektronegativität, denn in einer Verbindung werden bindende Elektronenpaare gedanklich dem elektronegativeren Bindungspartner zugewiesen (''Fachbegriff: heterolytische Spaltung'').
 
{| class="wikitable"
|-
! Nr.
! style="width:40%"|Regel
! Erklärung
!style="width:30%"| Beispiele
|-
| 1 || '''Atome im elementaren Zustand haben immer die Oxidationszahl ±0''' || Die Atome haben die Elektronenanzahl, die zum Kern passt, also ist die Ladung 0 || I<sub>2</sub>, C, O<sub>2</sub>, P<sub>4</sub>, S<sub>8</sub>  
|-
| 2 || '''Bei einatomigen Ionen entspricht die Oxidationszahl der Ionenladung'''|| wie bisher || Cu<sup>2+</sup> hat die Oxidationszahl&nbsp;+II, <br />Ag<sup>+</sup> hat die Oxidationszahl&nbsp;+I
|-
| 3 || '''Die Summe aller Oxidationszahlen in einer Verbindung/einem Molekül entspricht der Ladung'''
|| Die Gesamt-Ladung (e<sup>-</sup> und p<sup>+</sup>) muss stimmen. Das kann bei einer neutralen Verbindung zusammen Null sein, bei einem geladenen Molekül ist es dessen Ladung.
||CH<sub>4</sub> <br />→ C&nbsp;-IV und H&nbsp;je&nbsp;+I also -4&nbsp;+&nbsp;4*(+1)&nbsp;=&nbsp;0<br />SO<sub>4</sub><sup>2-</sup><br />→ S + VI und O -II also +6&nbsp;+&nbsp;4*(-2)&nbsp;=&nbsp;-2
|-
| 4 || '''Fluor hat in Verbindungen immer die Oxidationszahl&nbsp;−I''' || Wegen der höchsten Elektronegativität|| KF, HF, ...
|-
| 5 || '''Sauerstoff hat meist die Oxidationszahl&nbsp;−2''' <br /><small><u>Ausnahmen:</u> In Peroxiden (mit -O-O-) und in Verbindungen mit Fluor.</small>
|| Die Fluor-Regel hat eine höhere Priorität!
|| H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> → O&nbsp;-I und H&nbsp;+I, OF<sub>2</sub> → O&nbsp;+II und F&nbsp;-I
|-
| 6 || '''Weitere Halogenatome (Cl, Br, I) haben meist die Oxidationszahl&nbsp;−I''' <br /><small><u>Ausnahmen:</u> In Verbindungen mit Fluor, Sauerstoff und einem anderen Halogen mit höherem EN-Wert</small>
|| Die vorherigen Regeln haben Vorrang und wegen der Defintion der Elektronegativität
|| ClO<sub>2</sub> → Cl&nbsp;+IV und O&nbsp;-II<br />BrCl → Br&nbsp;+I und Cl&nbsp;-I
|-
| 7 || '''Metallatome haben in Verbindungen immer eine positive Oxidationszahl'''<br /><small><u>Ausnahme:</u> Halbmetalle können sich auch wie Nichtmetalle verhalten.</small>
|| Metalle geben Elektronen leicht ab. || Na<sup>+</sup>, Hg<sup>2+</sup>, Al<sup>3+</sup>, Si<sup>4+</sup>, As<sup>5+</sup>, ...  <br /><u>aber:</u> Natriumarsenid Na<sub>3</sub>As → Na&nbsp;+I und As&nbsp;-III
|-
| 8 || '''Alkalimetalle haben als Oxidationszahl +I und Erdalkalimetalle +II''' || Ergibt sich aus der Edelgasregel. || Beispiel
|-
| 9 || '''Wasserstoffatome bekommen die Oxidationszahl +I''' <br /><small><u>Ausnahmen:</u> Wenn Wasserstoff mit „elektropositiveren“ Atomen wie Metallen oder sich selbst direkt verbunden ist.</small>
|| Wegen der Defintion der Elektronegativität.
|| H<sub>2</sub>O → H&nbsp;+I und O&nbsp;-II und HCl → H&nbsp;+I und Cl&nbsp;-I <br /> <u>aber:</u> Natrium<u>hydrid</u> NaH → Na&nbsp;+I und H&nbsp;-I
|-
|}
 
An zwei Beispielen soll die Anwendung der Regeln und die sich daraus ergebende Folgerung für Atomsorten, die nicht in der Tabelle festgelegt sind.
 
'''Beispiel 1:''' Bestimmung der Oxidationszahl von Phosphor in der Phosphorsäure <math>H_3PO_4</math>
Aufgrund der Regeln, die in der Tabelle vorgegeben sind, wissen wir die Oxidationszahlen von Sauerstoff (-II) und Wasserstoff (+I). Weiterhin wissen wir, dass das gesamte Molekül neutral geladen ist, weil keine Ladung angegeben ist.
:<math>\overset{+I}{H}_3\overset{x=?}{P}\overset{-II}{O}_4</math>
Aufgrund der Anzahl der Atome im Molekül müsste also gelten:<math>3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-1) = 0 </math>.
Daraus ergibt sich <math>x=+5</math>
 
{{Box|ACHTUNG - Fehlergefahr!|2=Man muss immer bedenken, dass die Oxidationszahl immer die von einem der Atome ist. Man gibt niemals eine <u>gemeinsame</u> Oxidationszahl von mehrfach vorkommenen Atomen an, wie bei der Phosphorsäure die 3 Wasserstoffatome oder vier Sauerstoff-Atome!|3=Hervorhebung1}}
 
'''Beispiel 2:''' Bestimmung der Oxidationszahl von Stickstoff im Dithionat-Ion <math>S_2O_6^{2\ominus}</math>.
Aufgrund der Regeln, die in der Tabelle vorgegeben sind, wissen wir die Oxidationszahlen von Sauerstoff (-II). Das Dithionat ist ein Ion und hat die Ladung -2
:<math>\overset{x=?}{S}_2{\overset{-II}{O}_6}^{2\ominus}</math>
Aufgrund der Anzahl der Atome im Molekül müsste also gelten:<math>2 \cdot x + 6 \cdot (-2) = -2 </math>.
Daraus ergibt sich <math>x = +5</math>
 
{{Box|AUFGABE X - Bestimmung der Oxidationszahlen in anorganischen Verbindungen und Molekül-Ionen|2=
''Hier gibt es zum Austoben ein paar Aufgaben'' ... Bestimmt die Oxidationszahlen in den folgenden Verbindungen:
:H<sub>2</sub>O, MgO, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, NaCl, N<sub>2</sub>, NaOH, NH<sub>3</sub>, SO<sub>2</sub>, CaO, H<sub>2</sub>S, SO<sub>3</sub>, K<sub>2</sub>O, Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> , N<sub>2</sub>O<sub>3</sub> , BaO<sub>2</sub> , Cl<sub>2</sub>O<sub>4</sub>, K<sub>2</sub>SnO<sub>3</sub>, H<sub>2</sub>N<sub>2</sub>O<sub>2</sub>, CaB<sub>2</sub>O<sub>4</sub>, Cr<sub>2</sub>O<sub>4</sub><sup>2-</sup>, Cr<sub>2</sub>O<sub>7</sub><sup>2-</sup>, AsO<sub>4</sub><sup>3-</sup>, MnO<sub>4</sub><sup>-</sup>, HOBr, HBrO<sub>2</sub>, HBrO<sub>3</sub>, HBrO<sub>4</sub>, SCl<sub>2</sub>, PCl<sub>3</sub>, BCl<sub>3</sub>, SnH<sub>4</sub>, SbCl<sub>5</sub>, SeF<sub>6</sub>
{{Lösung versteckt|{{Box|LÖSUNG zu Aufgabe X|2=
<center>[[File:Lösungen Oxidationszahlen-Übung1.png|800px]]</center>
Achtung Fehlerteufel: Die Oxidationszahlen bei Cr<sub>2</sub>O<sub>4</sub><sup>2-</sup>, Cr<sub>2</sub>O<sub>7</sub><sup>2-</sup> und SnH<sub>4</sub> sind falsch!
|3=Lösung}}}}
|3=Üben}}
 
 
{{Box|AUFGABE X - Bestimmung der Oxidationszahlen bei Säurerest-Ionen|2=
Bestimme auf dem Arbeitsblatt mit den Säurerest-Ionen die Oxidationszahlen aller Atome.
{{Lösung versteckt|{{Box|LÖSUNG zu Aufgabe X|2=
<center>[[File:Lösungen Oxidationszahlen-Übung2.png|800px]]</center>
|3=Lösung}}}}
|3=Üben}}
 
Abschließend zu den ersten Übungen zu den Oxidationsstufen ist ein Blick nach "draußen" vielleicht einmal interessant.
* Wikipedia liefert ein {{wpde|Liste_der_Oxidationsstufen_der_chemischen_Elemente|Liste aller möglichen Oxidationszahlen}}
* In einem [http://www.nature.com/nature/journal/v514/n7523/full/nature13795.html Artikel der Zeitschrift "Nature"], wird von dem Element mit der bisher höchsten Oxidationsstufe +IX berichtet.
 
 
{{Box|AUFGABE X - Redoxreaktion bei dem Bleiakku|2=
Der Bleiakku ist eine Batterie, die im Auto genutzt wird, um Strom für die Elektrik und für die Zündkerzen zur Verfügung zu haben. Der Aufbau ist recht einfach und das Laden und Aufladen ist ohne Probleme möglich.
Die dabei ablaufende Reaktion kann sowohl nach rechts ablaufen (Strom wird geliefert) oder nach links (Akku wird geladen).
:<math>\mathrm{ Pb + PbO_2 + 2 \,H_2SO_4 \rightleftharpoons 2\, PbSO_4 + 2 \,H_2O }</math>
 
'''AUFGABE:''' Bestimme alle Oxidationsstufen und bestimme, wo die Oxidation und wo die Reduktion stattfindet.
{{Lösung versteckt|{{Box|LÖSUNG zu Aufgabe X|2=
<math>\mathrm{ Pb + PbO_2 + 2 \,H_2SO_4 \rightleftharpoons 2\, PbSO_4 + 2 \,H_2O }</math>
|3=Lösung}}}}
|3=Üben}}
 
 
<math>\mathrm{ \overset{0}Pb + \overset{+IV}Pb\overset{-II}O_2 + 2 \,\overset{+I}H_2\overset{+VI}S\overset{-II}O_4 \rightleftharpoons 2\, \overset{+II}Pb\overset{+VI}S\overset{-II}O_4 + 2 \,\overset{+I}H_2\overset{-II}O }</math>
 
=== Oxidationszahl bei Organischen Verbindungen ===
 
Komplizierter ist die Bestimmung der Oxidationszahlen bei Verbindungen, wenn sie organische Verbindungen sind. Kohlenstoff kann mit verschiedenen Atomen verbunden sein kann, wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Halogene usw. und auch mit Doppelbindungen. Dadurch kann der Kohlenstoff ganz verschiedene Oxidationszahlen annehmen, durchaus auch verschiedene in einem Molekül.
 
Beispielhaft sei das bei der Oxidation des Alkohols Ethanol betrachtet:
 
<center>[[Datei:Oxidation Ethanol zu Essigsäure.svg|800px]]</center>
 
Obwohl sich die Menge an Sauerstoff vom Ethanol zum Ethanal nicht erhöht, ändert sich die Oxidationszahl.
 
Man braucht dann, um die Oxidationszahlen zu bestimmen, die Lewisschreibweise/Strukturformel des Moleküls. Dann sucht man sich die Elektronegativität der beteiligten Elemente heraus und spaltet gedanklich jede Bindung auf und somit das ganze Molekül in einzelne Ionen auf. Welches der Bindungspartner die jeweiligen Bindungselektronen bekommt, ist abhängig von der Elektronegativität: das Atom mit der größeren Elektronegativität erhält die Bindungselektronen zwischen den zwei Partnern. Diese gedachten Ionen werden dann meist eine Elektronenanzahl (bzw. die Valenzelektronen/Außenelektronen) haben, die nicht der normalen Anzahl entspricht. Daraus ergibt sich eine Ladung, die dann der Oxidationszahl entspricht.
 
[[Datei:Beispiel_1_zur_Bestimmung_der_Oxidationszahlen.svg|thumb|Beispiel zur Bestimmung der Oxidationszahlen]] Die Zeichnung rechts zeigt die Vorgehensweise bei der Bestimmung  der Oxidationszahlen der Atome im Molekül rechts, dass man als 5-Hydroxycytosin bezeichnet.
 
Vorab suchen wir für alle beteiligten Atomsorten die Elektronegativitätswerte heraus. Man sollte sich dazu auf eine Quelle beschränken, damit man nicht Werte aus verschiedenen Skalen mischt:
* EN(C) = 2.5 , EN(H) = 2.2, EN(O) = 3.5, EN(N) = 3.07
 
Betrachten wir anhand von zwei Kohlenstoff-Atomen und einem Stickstoff-Atom beispielhaft die Vorgehensweise:
* Das linke untere C (''das die Oxidationszahl ±0 hat'') ist unter anderem mit einem C verbunden. Da beide den gleichen EN-Wert haben, teilt man die zwei Bindungselektronenpaare gleichmäßig auf. Außerdem hängt daran ein N-Atom, dass einen höheren EN-Wert hat als der Kohlenstoff (''EN(C) < EN(N)''). Deshalb zählt man das Elektronenpaar zwischen diesen zwei Atomen zum Stickstoff. Die Bindung zum H-Atom wird zum C-Atom gezählt, da ''EN(C) > EN(H)''. Die roten Kreisbögen machen die Zuordnung deutlich. Nun zähle ich die Elektronen, die aufgrund von dieser Entscheidung/Markierung zu dem betrachteten C-Atom gehören und das sind 4 Stück (''2 von der Bindung zum H und zweimal je 1 von der Doppelbindung zum anderen C-Atom''). Damit hat dieses Kohlenstoff-Atom gleichviele Elektronen wie im normalen Zustand (laut Periodensystem) und somit ist die Oxidationszahl ±0.
* Das untere rechte C-Atom bekommt keines der Bindungselektronenpaare zugesprochen, da die Bindungspartner alle einen höheren EN-Wert haben. Ohne Elektronen fehlen also 4 Elektronen zum Normalzustand (weniger negative Ladung) und damit überwiegt die positive Ladung und zwar hat man dann +IV.
* Das untere mittlere Stickstoffatom hat nach der Aufteilung 8 Elektronen zugesprochen bekommen. Im Vergleich zu den 5 Außenelektronen, die es normalerweise hat sind das 3 Elektronen zuviel, also hat man die Oxidationszahl -III.
 
Zur Überprüfung können alle ermittelten Oxidationszahlen addiert werden. Ihre Summe muss insgesamt Null ergeben, wenn das Gesamtmolekül ungeladen ist - wie es vorher auch schon war.
 
{{Box|AUFGABE X - Bestimmung der Oxidationszahlen bei kleinen Molekülen|2=
Bestimme von den folgenden kleinen Molekülen alle Oxidationszahlen. '''ACHTUNG:''' Es gibt eine Falle!
<center>[[Datei:AUFGABENBILD Oxidationszahlen 1.svg]]</center>
{{Lösung versteckt|{{Box|LÖSUNG zu Aufgabe X|2=
<center>[[Datei:LÖSUNGSBILD Oxidationszahlen 1.svg]]</center>
|3=Lösung}}}}
|3=Üben}}
 
{{Box|AUFGABE X - Bestimmung der Oxidationszahlen bei Molekülen|2=
 
Bestimme von den folgenden Molekülen die Oxidationszahlen der Kohlenstoffatome.


{{Lösung versteckt|{{Box|LÖSUNG zu Aufgabe X|2=
{{Show-Hide|Have you already <em> activated ()</em> your new facebook account?


<center>''Ohne Aufgabe keine Lösung!''</center>
If you do so, you can take part in many <em> activities ()</em>.</td>


|3=Lösung}}}}
Some social networks are quite dead, but this is full of <em> action()</em>!


|3=Üben}}
Most people don't <em> react()</em> to my posts, but I hope you do!</td>


Arnold Schwarzenegger was a famous <em>actor()</em> who played in many movies.}}


=== Redoxreaktionen bei Organischen Verbindungen ===
{{Use of English}}


{{Box|AUFGABE X - Oxidation bei der chemischen Atemalkoholbestimmung|2=Der Nachweis des Atemalkoholgehaltes wurde vor der Einführung eines elektronischen Messgerätes "Chemisch" bestimmt.
== See also / siehe auch ==
[[Datei:Bafometro-BrDSC 7400.jpg|250px|miniatur|rechts]]
* [[Use_of_English/Word_Families/Overview|Word Families/Overview]] (ausführliche Tabelle mit vielen Wörtern)
:''Die bereits 1953 entwickelten Blasröhrchen basieren auf einer chemischen Reaktion, wobei das in der Atemluft enthaltene Ethanol dabei mit den im Röhrchen befindlichen Chemikalien reagiert, was durch eine Farbveränderung sichtbar wird. Jedes Röhrchen enthält eine Mischung aus Kaliumdichromat und Schwefelsäure auf einer unreaktiven Trägersubstanz aus Kieselgel. Wird mit der Ausatemluft Ethanol durch diese Mischung geblasen, so wird das Ethanol zu Acetaldehyd (= Ethanal) oxidiert und das orangerote Kaliumdichromat zu grünem Chrom(III)-sulfat reduziert. Die Schwefelsäure dient als Protonendonator, da die Reaktion im sauren Milieu stattfindet. Außerdem bindet sie das entstehende Wasser, um eine Weiterreaktion des Acetaldehyds zu vermeiden. Die Länge der Verfärbung des Packungsbetts gibt einen groben Hinweis auf den Gehalt an Ethanol. Mittels einer aufgedruckten Linie kann die Überschreitung eines Grenzwerts kenntlich gemacht werden. Die Reaktion läuft wie folgt ab:''


:<math>\mathrm{3 \ CH_{3}CH_2OH + K_2Cr_{2}O_7 + 4 \ H_2SO_4 \longrightarrow 3 \ CH_{3}CHO + Cr_2(SO_4)_3 + 7 \ H_2O + K_2SO_4}</math>
== Weblinks ==
* [http://www.parapal-online.co.uk/cambridge.html parapal.online.co.uk]
* [http://www.englishcorner.vacau.com/vocabulary/wrdfam4.html englishcorner.vacau.com]
* [http://www.englisch-hilfen.de/en/word_formation/nouns_adjectives1/index.php Englisch-hilfen.de]
* [http://www.kfupm.edu.sa/eld/Vocabulary/1000_families.pdf 1000 word families.pdf]


<u>Aufgabe:</u> Bestimme die Oxidationszahlen, um nachzuweisen, dass eine Oxidation und eine Reduktion stattfinden.
[[Kategorie:Interaktive Übung]]
|3=Üben}}
[[Kategorie:Englisch]]
[[kategorie:Wortschatz (Englisch)]]

Version vom 14. Februar 2019, 08:17 Uhr


Wörter aus den selben Wortfamilien sind einfach zu behalten oder zu erschließen, da sie ja alle einen gemeinsamen Wortstamm haben.

Gerade im Englischen kann man aus Adjektiven wie "empty" und Nomen wie "bottle" Verben wie "to empty" (etw. ausleeren) und "to bottle" (etw. abfüllen) bilden.

Hier gibt es eine ausführliche Tabelle mit vielen Wörtern: Word Families/Overview

Interactive exercises

You've got the choice!

Wortfamilie "choose"

Use drag and drop to find the right words of the same family!

ACTIVE  This is a fun activity ! You must look at the green words below.
CHOSE  and choose the best one. Take care and look again whether
CHOOSE  you have chosen the correct form. If you do these exercises
IMPROVEMENT  every day, you'll improve your knowledge more and more.
TO ADVISE  I think this is a good piece of advice .
PRACTICAL  An English proverb says "Practice makes perfect!"
CHOOSE  You have the choice to get better grades.
    
    

The COMPLAINT

Find words of the same family. Take care of the forms!

COMPLAIN  A common complaint() about young people says they wouldn't write letters anymore.
STUDENT  Recent studies() ,however, show that they still stay in contact with their peers.
USUALLY  Nowadays they use() personal computers and mobile phones to send electronic letters.
TEXT  If you write on your mobile you are texting() messages. Usually they don't cost anything
SIGNAL  but they can't be longer than 180 signs().
    
    
    
    
COMPLAIN  A common complaint() about young people says they wouldn't write letters anymore.
STUDENT  Recent studies() ,however, show that they still stay in contact with their peers.
USUALLY  Nowadays they use() personal computers and mobile phones to send electronic letters.
TEXT  If you write on your mobile you are texting() messages. Usually they don't cost anything
SIGNAL  but they can't be longer than 180 signs().
    
    
    
    


English literature

Find words of the same family. Take care of the forms!

WRITE  Shakespeare is one of the world's most famous writers(). He has written many plays,
POETRY  over 150 sonnets and also several poems(). In 1719 Daniel Defoe wrote the
NOVELIST  famous novel() "Robinson" where a man spends 28 years alone on a desolate island.
MOVE  The storyline has been used in hundreds of books and movies(), like Castaway (1994).
SET  In this movie Tom Hanks' plane crashes into the sea. The setting() is similar to Robinson
FRIENDLY  but instead of meeting a native he forms an unusual friendship() with a ball called "Wilson".
SUCCESS  In the end he succeeds() in building a raft and getting back to the USA. (present tense)
UNTHINKABLE  When he came home the modern Robinson thought() of writing an autobiography.
    
WRITE  Shakespeare is one of the world's most famous writers(). He has written many plays,
POETRY  over 150 sonnets and also several poems(). In 1719 Daniel Defoe wrote the
NOVELIST  famous novel() "Robinson" where a man spends 28 years alone on a desolate island.
MOVE  The storyline has been used in hundreds of books and movies(), like Castaway (1994).
SET  In this movie Tom Hanks' plane crashes into the sea. The setting() is similar to Robinson
FRIENDLY  but instead of meeting a native he forms an unusual friendship() with a ball called "Wilson".
SUCCESS  In the end he succeeds() in building a raft and getting back to the USA. (present tense)
UNTHINKABLE  When he came home the modern Robinson thought() of writing an autobiography.
    


Being ACTIVE - ACTION sports, ACTING and other ACTIVITIES

Wortfamilie "act"
ACTIVE  Have you already activated () your new facebook account?
ACTIVE  If you do so, you can take part in many activities ().
ACTIVE  Some social networks are quite dead, but this is full of action()!
ACTIVE  Most people don't react() to my posts, but I hope you do!
ACTIVE  Arnold Schwarzenegger was a famous actor() who played in many movies.
    
Have you already activated () your new facebook account? If you do so, you can take part in many activities (). Some social networks are quite dead, but this is full of action()! Most people don't react() to my posts, but I hope you do! Arnold Schwarzenegger was a famous actor() who played in many movies.


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Use of English


See also / siehe auch

Weblinks

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