Redoxreaktionen, komische Gleichungen des Lehrers?

Wissenschaft Chemie
#1

Hallo zusammen,

Morgen schreiben wir eine Chemie-Prüfung… Leider ist unsere ganze Klasse gerade am verzweifeln, niemand versteht das so richtig.

Ich hoffe ihr könnt mir nun ein bisschen auf die Sprünge helfen, damit ich besser klar komme und es morgen auch meiner Klasse noch kurz erklären kann.

Also, folgende(s) Problem(e):

Eine ganz einfache Reaktion: 2 H2O → O2 + 2 H2

Die Ladung sieht so aus: H2 links +1; O links -2; O2 rechts 0; H2 rechts 0.

Das ist mir klar. Nun müssen die Halbgleichungen aufgestellt werden.

Die Lösung lautet wie folgt:

Reduktion: 2 H2O + 2e- → H2 + OH-

Oxidation: 6 H2O → O2 + 4 H3O+ + 4e-

Die Reduktionshalbgleichung wird dann noch mit dem Faktor 2 multipliziert, damit sich die Elektronen aufheben.

Doch wie kommt man auf diese Gleichungen? Dass die Reduktion jene Gleichung ist, welche Elektronen aufnimmt (in diesem Fall nimmt das H2 ja Elektronen auf) ist mir klar, und es ist mir auch klar, welches die Oxidationshalbgleichung ist.

Jedoch ist mir unklar, wieso diese Gleichungen genau so aussehen… Wieso wird beim Produkt der Reduktionshalbgleichung nicht 2 H2 verwendet? Die Lösung ist nur mit H2, ohne das 2 vorne.

Dann bei der Oxidation, wieso nicht so? 2 H2O → O2 + 2 H2 + 2e-

Ich verstehe nicht wie der auf diese 6 vorne bei 6 H2O kommt, und wieso er auf 4 H2O+ kommt…

Weitere Frage: Oftmals wird Wasser, also H2O, noch zur Reaktion hinzugegeben, damit die Gleichung „aufgeht“. Aber wie kann ich erkennen, wann ich H2O noch hinzufügen muss?

Ich hoffe mir kann jemand helfen, bin echt verzweifelt, genauso wie meine Klasse.

Mit freundlichen Grüssen

#2

Weil das Reduktionsmittel und das Oxidationsmittel in diesem Fall ausnahmsweise einunddasselbe sind, nämlich H2O, muss dieses da auch in beiden Teilgleichungen auf der Edukteseite auftauchen. Du kannst da nicht einfach H2 als Edukt bei der Reduktion einsetzen. (hab nicht ganz verstanden, ob du das machen wolltest…)

Deine vorgeschlagene Oxidationsgleichung geht nicht auf. Es fehlen zwei Elektronen. Das H2 hat mit der Gleichung einfach nichts zu tun. eS hat die Oxidationzahl 0 - weg damit.

H2O, bzw. OH- und H3O+ werden immer zum Ausgleichen der Ladungen(!) in den Teilgleichungen benötigt.

Wenn man O2 aus H2O haben will, werden schonmal 2 H2O benötigt. In Wasser hat jedes O die Oxidationszahl -2, daher entstehen zwangsläufig 4e-, die dann mit 4H3O+ ausgeglichen werden müssen. Und daher werden auf der Edukteseite 6H2O benötigt. Einfachste Mathematik! (2+4=6)

Außerdem enthält deine Reduktionsgleichung einen Fehler: es entstehen 2 OH-. Die dann mit 2 multipliziert, ergibt vier und diese vier OH- gleichen wiederum die 4 H3O+ aus der Oxidationsgleichung aus. Kann man in der Gesamtgleichung also weglassen.

Simsalabim: 2H2O --> 2 H2 + O2

Viel ERfolg!

#3

Hallo,

Woher hast du die Wassergleichungen? Sie stimmen nicht. Bei der reduktionsgleichung muss vor dem oh noch eine 2 stehen und bei der wäre dein Ansatz auch richtig, die zählen sind ja im Verhältnis gleich. Es muss immer genauso viel h und o auf der linken Seite sein wie auf der rechten. Und Wasser gibt man hinzu damit das Verhältnis links u rechts der Gleichung an Atomen gleich ist. Ich hoffe ich könnte dir helfen.

#4

Guten Morgen Skullduggerry,

ich habe leider nicht so viel Zeit heute morgen, deswegen nur ein Kurzantwort.

  1. Die Reduktionsgleichung ist falsch, da fehlt ein eine 2 vor dem OH-. Du hast links 4H und 2O und rechts nur 3H und 1O. Die Reduktionsgleichung arbeitet mit 2 Wassermolekülen um ein vollständiges Sauerstoffmolekül bilden zu können. Das ist im Prinzip nicht notwendig man kann die Gleichung auch mit einem Wassermolekül aufstellen und erhält dann 1/2 H2 (ein halbes Wasserstoffmolekül)
  2. Die Oxidation könnte man auch so schreiben: H20 --> 2H+ + 0,5O2 + 2e- Deine Gleichung ist aber auch richtig. Der Grund für die 6 vorm Wasser ist schlicht das wieder ein ganzes Sauerstoffmolekül entstehen soll und dein Lehrer mit dem Hydronium-Ion und nicht mit dem reinen Proton arbeitet. Man benötigt also noch 4 Sauerstoffanteile für das Hydronium-Ion. Deine Beispielgleichung (2 H2O → O2 + 2 H2 + 2e-) ist falsch da der Wasserstoff auf der rechten Seite nicht als Molekül sondern als Proton vorliegt. Es müsste also heißen: 2 H2O → O2 + 4H+ + 4e- oder vereinfacht so wie ich am Anfang geschrieben habe.
    Ich hoffe das hilft euch weiter - viel Glück bei eurer Arbeit. Sorry für die Kürze der Antwort - Viele Grüße
#5

sorry,

leider zu spät gelesen

Gruß Alchemistix

#6

Hallo Skullduggerry:
Bei der von Dir erwähnten Reaktion 2 H2O --> 2 H2 + O2 handelt es sich offensichtlich um die elektrolytische Wasserzersetzung. Siehe z.B. Hoffmannscher Wasserzersetzungsapparat.
Wasser unterliegt der Autoprotolyse H2O H+ + OH-
Bei 24°C sind ca. 1 x 10-7 mol H2O/lt. in H+ und OH- protolysiert. Je höher die H2O-Temperatur umso stärker ist H2O in H+ und OH- protolysiert.
Die Reduktionshalbgleichung lautet daher:
2 H+ + 2e- --> H2
Die Oxydationshalbgleichung lautet:
2 OH- - 2e- --> O2 + 2 H+
Addierst Du nun die beiden Halbgleichungen, erhältst Du
2 H+ + 2e- + 2 OH- - 2e- —> H2 + O2 + 2 H+

2 OH- —> H2 + O2
H+ liegt normal als H3O+ vor umgeben von 2 H2O.
Bei der Wasserzersetzung setzt man z.B. H2SO4 zu
(die ja in HSO4- + H+ protolysiert) um die Wasserzersetzung zu beschleunigen.
Du hast nun genügend Informationen um in Lehrbüchern oder im Internet weiter zu suchen, da sind sicher andere Formulierungen zur H2O-Zersetzung zu finden.
Gruss. Paul

#7

Hallo Skuzllduggery,
entschuldige die späte Antwort. In H-H besitzt jedes H im Durchschnitt das e-, das es in die Verbindung mitgebracht hat - also 1 e-. Für eine Redoxreaktion müssen Ladungen (also e-) fliessen. Also erhält ein H beide e- und eines geht leer aus. Da H- und H+ so instabil sind, dass sie in einer wässrigen Lösung (unsere Welt besteht hauptsächlich aus wässrigen Lösungen) etwa ebensoschnell mit Wasser reagieren, wie sie entstehen, spricht man meist von H2OH+ (oder H3O+) und von OH- (wobei H2 abdampfen muss). In der Formulierung deines Lehrers steckt die ganze Information, die ich eben erzählt habe, und noch mehr. . Deine Formulierung ist ebenso richtig, bloss kann man in einem natürlichen System damit nicht viel nützliches anfangen. Übrige e- gibt’s da nämlich nicht, überschüssige OH- schon. OH- machen eine Lösung nämlich basisch, H3O+ machen sie sauer.
Alles in allem kann ich dir sagen, dass euer wissen über Chemie noch nicht dazu ausreicht, um den Sinn der Formulierung der Halbreaktionen zu erfassen. Das ist ungünstig, aber mach deinem Lehrer bitte keinen allzugrossen Vorwurf. Es ist schier unmöglich, die ganzen Zusammenhänge in der Chemie auf einmal zu vermitteln - ihr werde immer wieder schwimmen und etwas einfach akzeptieren müssen. Glaube mir bitte, dass du es mit etwas mehr Physik, Chemie und Mathe in einigen Monaten besser verstehen wirst. Hilft nicht viel für die Prüfung morgen, ich weiss :wink:

Gruss
Berchthold