Wie funktioniert die Redoxreaktion mit Ethin und Sauerstoff?
Hallo zusammen,
ich soll in Chemie eine Redoxreaktion vorstellen. Die Aufgabenstellung ist folgende:
Der Bunsenbrenner wird an eine Gasflasche mit Ethin angeschlossen und entzündet. (Flamme ist farblos bis schwach bläulich). Hält man ein kühlendes Glasrohr über die Flamme, so beobachtet man die Kondensation einer nicht brennbaren, farblosen Flüssigkeit (ich gehe mal von Wasser aus). Fängt man das ebenfalls farblose Gas (Kohlenstoffdioxid) auf und leitet es in Calciumhydroxid - Lösung, so bildet sich ein weißer Niederschlag von Calciumcarbonat (Kalk).
Es geht hier um ne Redox wie in sauren Lösungen, also Ladungs- und Stoffmengenausgleich.
Mein Problem ist, dass ich es einfach nicht hinbekomme. Ich bekomme keine Redoxreaktion gebildet. Entweder habe ich einen Denkfehler oder da ist ein Fehler in der Aufgabenstellung. Bitte helft mir!!!
2 Antworten
Auch wenn ich mich mit meiner Antwort in Gegensatz zu anderen Antworten und der Fragestellung stelle, aber die Voraussetzungen der Frage (Ladungsausgleich per H+ oder OH-) sind Nonsens.
Sie machen nur Sinn, wenn in wässrigen Systemen gearbeitet wird.
Die einfache Stoffgleichung tut es hier auch:
2C2H2 + 5 O2 --> 4CO2 + 2H2O
Man kann getrost beiden Elementen des Ethins die Oxidationszahlen Null zuordnen, würde damit auf
2C2H2 ----> 4 (C++++) + 4(H+) + 20e- bzw.
5 O2 +20 e- -----> 10 (O--) kommen, wobei die in Klammern stehenden Elemente allesamt nur formale Ionen darstellen.
Ordnet man z.B. im Ethin dem H +1, dem C -1 zu, dann sind es eben 4 C-Teilchen, deren Ox.zahl von -1 auf +4 ansteigt was wiederum 20 macht, während sich bei H nichts ändert.
Der Sinn der Formulierung einer Redoxreaktion mit H+/OH-/H2O, nämlich das Aufzeigen der Abhängigkeit von Säure/Base ist hier völlig verfehlt.
Moin,
nein, nein, mit der Aufgabenstellung ist schon alles in Ordnung... Um das erklären zu können, musst du nur eine Reihe von Schritten befolgen: Zuerst stellst du die Wortgleichung auf:
Wortgleichung:
Ethin (Acetylen) und Sauerstoff reagieren zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.
Dann übersetzt du diese Wortgleichung in eine (vorläufige) Formelgleichung; darin ermittelst du zunächst einmal die chemischen Formeln aller beteiligten Stoffe (Edukte und Produkte):
Vorläufige Formelgleichung:
C2H2 + O2 ---> CO2 + H2O
Im dritten Schritt gleichst du die Stoffbilanz aus (auf der linken Edukte-Seite und auf der rechten Produkte-Seite müssen von allen Elementsymbolen gleich viele vorhanden sein) und machst dadurch aus der vorläufigen Formelgleichung eine Reaktionsgleichung:
Reaktionsgleichung:
2 C2H2 + 5 O2 ---> 4 CO2 + 2 H2O
(Wenn du nicht weißt, wie man die Stoffbilanz in vorläufigen Formelgleichungen ausgleicht, dann frag bitte noch einmal nach; ich erkläre dir gerne auch das Schritt für Schritt, aber wenn du das selbst schon kannst, erspare ich mir die umfängliche Erklärung an dieser Stelle mal...)
Nachdem du nun also die (Brutto-)Reaktionsgleichung kennst, machen wir uns an die Teilgleichungen im Redoxsystem.
Dass es sich hier um einen Redoxprozess handeln muss, erkennst du daran, dass ein Stoff (Ethin) mit Sauerstoff reagiert. Das ist immerhin auch nach alter Definition eine Oxidation! Nach neuerer Definition wissen wir, dass es keine Oxidation ohne einhergehende Reduktion geben kann. Also muss die Gesamtreaktion eine Redoxreaktion sein...
Aber wer wird hier genau oxidiert, wer wird reduziert? Nach neuerer Vorstellung ist eine Oxidation ein Teilprozess, bei der ein Teilchen Elektronen abgibt. Dementsprechend ist eine Reduktion ein Teilprozess, bei dem ein Teilchen Elektronen aufnimmt.
Wer Elektronen abgibt bzw. aufnimmt kann man selbst bei nicht-ionischen Reaktionsteilnehmern an der Oxidationszahl erkennen. Die Oxidationszahl des Elektronen abgebenden (oxidierten) Teilchens erhöht sich nämlich, während die Oxidationszahl des Elektronen aufnehmenden Teilchens kleiner (reduziert!) wird.
Also ermitteln wir in der Reaktionsgleichung die Oxidationszahlen aller Elementsymbole in ihren Verbindungen. Dann kommen wir auf
• C (im Ethin): –I
• H (im Ethin): +I
• O (im O2): 0
• C (im CO2): +IV
• O (im CO2): –II
• H (im H2O): +I
• O (im H2O): –II
(Wenn du nicht weißt, wie man auf diese Oxidationszahlen kommt, dann frag auch das ruhig noch einmal nach; auch das erkläre ich dir gerne, aber wenn du das schon weißt, wäre eine Erklärung an dieser Stelle eine unnütze Mühe...)
Ein Vergleich der Oxidationszahlen zeigt, dass sich von zwei Elementsymbolen die Oxidationszahlen verändern: Beim Kohlenstoff (C) ändert sie sich von –I auf +IV. Das ist eine "kräftige" Erhöhung. Also wird der Kohlenstoff oxidiert.
Die Oxidationszahl von Sauerstoff (O) sinkt dagegen von 0 (Element!) auf –II in den jeweiligen Verbindungen. Das bedeutet, dass Sauerstoff reduziert wird.
Mit Hilfe dieser Überlegungen kannst du nun das Redoxsystem aufstellen:
Oxidation: "C^–" ---> "C^4+" + 5 e^–
Reduktion: O2 + 4 e^– ---> 2 "O^2–"
Die Symbole in Anführungszeichen sollen andeuten, dass sie zwar diejenigen sind, die oxidiert bzw. reduziert werden, aber weil es hier um Verbindungen mit Atombindungen und nicht mit Ionenbindungen geht, kommen die Ionen nur formal (gedanklich) vor, um den Vorgang zu verdeutlichen.
Wie du sehen kannst, springen bei der Oxidation der Kohlenstoffatome im Ethin 5 Elektronen pro Kohlenstoffatom heraus. Die Reduktion eines Sauerstoffmoleküls erfordert aber nur 4 Elektronen. Bei Redoxvorgängen musst du aber auf die sogenannte Elektronenneutralität achten. Damit ist gemeint, dass die Anzahl von abgebenen und aufgenommenen Elektronen gleich groß sein muss. Darum musst du das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) von "5" und "4" suchen. Das ist "20". Daher musst du die Oxidationsteilgleichung mit dem Faktor "4" und die Reduktionsteilgleichung mit dem Faktor "5" multiplizieren.
Außerdem musst du beachten, dass sich die Oxidationszahl des Wasserstoffs zwar nicht verändert (sie bleibt stets bei +I), aber im Wasser kommt ein Reaktionsteilnehmer vor, dessen Oxidationszahl sich verändert. Darum berücksichtigen wir auch den Wasserstoff. Dann kommst du auf:
Oxidation: 4 "C^–" + 4 H^+ ---> 4 C^4+" + 20 e^– + 4 H^+
Reduktion: 5 O2 + 20 e^– + 4 H^+ ---> 8 "O^2–" + 2 H2O
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Redox: 4 "C^–" + 4 "H^+" + 5 O2 ---> 4 C^4+" + 8 "O^2–" + 2 H2O
Und dann kannst du die nur formal auftretenden Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffionen auf beiden Seiten der Redoxreaktionsgleichung noch zu den entsprechenden eigentlichen Verbindungen mit Atombindungen vereinigen:
Redox: 2 C2H2 + 5 O2 ---> 4 CO2 + 2 H2O
und landest wieder bei der (Brutto-)Reaktionsgleichung von oben. Und so soll es ja auch sein, gell?!
Ich hoffe, du konntest allem folgen und alles nachvollziehen. Bei weiteren Rückfragen oder zusätzlichen Verständnisfragen stehe ich dir gerne zur Verfügung...
LG von der Waterkant.
Danke Danke Danke!! Mein Problem war, dass ich mich die ganze Zeit an der Folgereaktion mit dem Kalk aufgehongen habe... Und dabei ganz vergessen hab, dass elementarer Sauerstoff die OZ 0 hat.. Dieser kleine peinliche Fehler hat mir solche Nerven gekostet :D ich dachte schon, ich kann kein Chemie mehr, dabei bin ich da drin eigentlich recht gut. Vielen lieben Dank :)