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3 Stoffumwandlungen
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3. Die Elemente der ersten Hauptgruppe (z. B.
Na, K) haben alle die Oxidationsstufe/-zahl
+1, die der zweiten Hauptgruppe (z. B. Mg,
Ca) +2, die der siebten Hauptgruppe (z. B. F,
Cl, Br, I) −1. Das kannst du dir wahrscheinlich am besten mit der Oktettregel (s. 2.7, S.
14)/Ladung der zugehörigen Ionen merken, die mit den Oxidationszahlen übereinstimmt.
4. Bei einfachen Ionen entspricht die Oxidations­
stufe/-zahl der Ionenladungszahl.
Beispiele: Na+ hat die Oxidationsstufe/-zahl
+1, Cl− hat die Oxidationsstufe/-zahl −1, Fe2+
hat die Oxidationsstufe/-zahl +2, Fe3+ hat die
Oxidationsstufe/-zahl +3 etc.
5. Bei zusammengesetzten Ionen entspricht
die Summe der Oxidationsstufe/-zahlen der
Ionenladungszahl.
Beispiele: Im (SO4)2− hat Sauerstoff die
Oxidationsstufe/-zahl −2 (s. Regel 2). Um
auf die Gesamtladung von −2 zu kommen,
erhält Schwefel hier die Oxidationsstufe/zahl +6, im (PO4)3− hat Sauerstoff wieder
die Oxidationsstufe/-zahl −2 (s. Regel 2)
und für Phosphor errechnet man sich die
Oxidationsstufe/-zahl +5.
6. Innerhalb einer ungeladenen Verbindung
ergibt die Summe der Oxidationsstufen/zahlen 0.
Beispiele aus dem schriftlichen Examen:
Im NaHCO3 hat Sauerstoff die Oxida­
tionsstufe/-zahl −2 und Wasserstoff +1
(s. Regel 2). Na hat die Oxidationsstufe/zahl +1 (s. Regel 3) und C erhält damit die
Oxidationsstufe/-zahl +4.
Ebenfalls die Oxidationsstufe/-zahl +4 erhält C im Kohlendioxid, wobei du zur Lösung dieser Aufgabe auch wissen musstest,
dass Kohlendioxid die Formel CO2 hat.
Im Fe(OH)3 hat Sauerstoff die Oxida­
tionsstufe/-zahl −2 und Wasserstoff +1 (s.
Regel 2). Für Eisen ergibt sich daher in dieser Verbindung die Oxidationsstufe/-zahl +3.
Beispiele
Um diese Regeln auf ihre Praxistauglichkeit zu testen, kommen hier noch ein paar
Beispiele aus den Examen:
Frage: In welchem dieser Moleküle hat das
N-Atom die höchste Oxidationszahl?
Lösungsmöglichkeiten:
Ammoniumchlorid, Kaliumcyanid, Lachgas, Stickstoff, Stickstoffmonoxid.
Zur Beantwortung dieser Frage, musste
man die Summenformeln NH4Cl für Ammoniumchlorid, KCN für Kaliumcyanid,
N2O für Lachgas, N2 für Stickstoff und NO
für Stickstoffmonoxid wissen oder sich
herleiten können.
Tipp: Da du bei dieser Aufgabe das NAtom mit der höchsten Oxidationszahl finden sollst, empfiehlt es sich, in den Formeln als erstes nach Bindungspartnern
des N zu suchen, die selbst eine möglichst
negative Oxidationszahl haben.
Siehst du dir die Summenformeln unter
diesem Gesichtspunkt an, so fällt dir hoffentlich gleich der Sauerstoff mit der Oxidationszahl −2 (s. Regel 2) ins Auge, der
im Lachgas und Stickstoffmonoxid enthalten ist. Der Vergleich dieser beiden Verbindungen liefert dann auch schon die richtige Lösung:
Das NO-Molekül, in dem Stickstoff die Oxidationszahl +2 hat (s. Regel 6).
Und weiter geht‘s mit dem nächsten Beispiel:
Aus der Reaktionsgleichung der Knallgasreaktion 2 H2 + O2 g 2 H2O lässt sich z. B.
mit Hilfe der Oxidationszahlen (s. Regel 1,
2 und evtl. noch 6) ableiten, dass
–– Sauerstoff reduziert wird, da seine Oxidationszahl von 0 auf −2 abnimmt,