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Was sind Redoxreaktionen? I musstewissen Chemie
Das Wichtigste aus dem Video
Transkriptautomatisch erstellt · 40 Zeilen
- Heute geht es um Feuer, Verbrennungen und alle Prozesse, bei denen Redoxreaktionen stattfinden. Redoxreaktionen bilden die Grundlage für nahezu alle energieliefernden
- und energiespeichernden Prozesse in der Technik und in der Natur. Man kann durchaus sagen: ohne Redoxreaktionen kein Leben. Das Wort "Redoxreaktion" ist ein Kunstwort,
- das sich aus den Begriffen "Oxidation" und "Reduktion" zusammensetzt. Es will zum Ausdruck bringen: Oxidation und Reduktion gibt es niemals allein, sondern immer nur zusammen.
- Sie laufen niemals isoliert und getrennt voneinander ab, sondern immer miteinander kombiniert. Die historische Entwicklung der Begriffe "Oxidation" und "Reduktion"
- hängt mit der Entdeckung des Sauerstoffs zusammen. Das ist jetzt fast 250 Jahre her. Der schwedische Apotheker Scheele schrieb 1777 in seinem Buch
- "Abhandlungen von der Luft und dem Feuer", dass bei Verbrennungen ein Teil der Luft verloren geht. Er nannte ihn "Feuerluft" - gemeint war Sauerstoff.
- Unabhängig von Scheele und fast gleichzeitig entdeckte der große französische Chemiker Lavoisier auch den Sauerstoff. Er nannte ihn "fluide élastique" - also, elastische Flüssigkeit.
- Im Zentrum seiner Forschung stand Folgendes: Chemisch verhält sich Sauerstoff ziemlich radikal, weil er viele Stoffe attackiert, mit denen er in Kontakt kommt.
- In der Uratmosphäre der Erde tauchte er erstmals vor circa 2,3 Milliarden Jahren auf. Und wo kam der Sauerstoff her?
- Cyanobakterien und Algen produzierten ihn in einem der genialsten chemischen Prozesse der Erde: der Photosynthese.
- Nach der "Erfindung" der Photosynthese dauerte es viele Millionen Jahre, bis der Sauerstoff in der Atmosphäre ankam. Erst einmal reicherte er sich im Meerwasser an,
- in dem seine Produzenten lebten. Dort reagierte er mit dem gelösten Eisen und es kam zu gewaltigen Eisenoxidablagerungen.
- Wie wir sie heute noch als rostfarbene Gesteinsschichten zum Beispiel in Kanada, Arizona oder Westaustralien finden. Man könnte sagen,
- in den Weltmeeren fand damals letztendlich ein gigantisches Rosten statt. Aber was passiert da genau? Nehmen wir Stahlwolle.
- Kennt ihr vielleicht, wenn ihr schon mal versucht habt, eine dreckige Pfanne sauberzubekommen. Tja, nach ein paar Tagen sieht die Stahlwolle vermutlich dann so aus.
- Eisen, also unsere Stahlwolle, reagiert mit dem Sauerstoff der Luft und Wasser zu Eisenoxid. Eisenoxid bildet sich auch, wenn man Stahlwolle erhitzt.
- Eigentlich sollte sie dabei an Masse zulegen, denn Sauerstoff ist ja nicht nichts. Er ist zwar leicht, aber er ist nicht gewichtslos.
- Das entstandene Eisenoxid enthält Sauerstoff in chemisch gebundener Form. Die Stahlwolle ist also um die Masse des aufgenommenen Sauerstoffs
- schwerer geworden. Das zeigt uns eine empfindliche Waage. Wenn wir 10 g Stahlwolle vollständig verbrennen,
- dann kommen wir am Ende mit 14,2 g Eisenoxid heraus. Als Oxidationen können wir also zunächst einmal chemische Vorgänge definieren, die mit der Aufnahme von Sauerstoff verbunden sind.
- So gesehen zählen alle Verbrennungsvorgänge zu den Oxidationen. Metalle und Nichtmetalle reagieren dabei zu den entsprechenden Oxiden.
- So wird aus Eisen Eisenoxid, aus Magnesium Magnesiumoxid, und das Nichtmetall Kohlenstoff reagiert zu Kohlenstoffdioxid, das Nichtmetall Schwefel zu Schwefeldioxid.
- Gibt es auch einen Weg zurück vom Oxid zum Element? Oder anders gefragt: Kann man aus einem Metalloxid das Metall und den Sauerstoff wieder zurückgewinnen?
- Nehmen wir Silberoxid und erhitzen das. Dann werdet ihr nicht nur elementares Silber zurückgewinnen, sondern es entsteht auch Sauerstoffgas.
- Den kann man mit der sogenannten Glimmspanprobe nachweisen. Fragt doch mal eure Chemielehrer, ob die euch das vorführen können. "Zurückführen" heißt im Lateinischen "reducere".
- Deshalb wird die Abgabe von Sauerstoff aus einer Verbindung in der Chemie als "Reduktion" bezeichnet. Nur wenige Oxide lassen sich durch bloßes Erhitzen reduzieren.
- Oft braucht man einen weiteren Reaktionspartner, der so begierig auf den Sauerstoff ist, dass er dem Metalloxid den Sauerstoff entreißt
- und ihn so auf das zugrundeliegende Metall zurückführt. Sauerstoff! Ein solcher Reaktionspartner ist zum Beispiel Wasserstoff.
- Leitet man Wasserstoff über schwarzes Kupferoxid in einem Glasrohr, dann bildet sich rötliches elementares Kupfer. Der Sauerstoff aus dem Kupferoxid
- verbindet sich mit dem zugeführten Wasserstoff zu Wasser, das an kälteren Stellen des Glasrohres dann kondensiert. Dieses Beispiel zeigt, dass Oxidation und Reduktion miteinander gekoppelt sind.
- Dem Kupferoxid wird der Sauerstoff entzogen, es wird also reduziert. Der Wasserstoff nimmt Sauerstoff auf, er wird also oxidiert.
- Zwei Reaktionen unter einem Dach. Das ist das, was man in der Chemie als Redoxreaktion bezeichnet. Die Reaktionspartner, die den Sauerstoff abgeben,
- bezeichnet man als Oxidationsmittel. Und die, die den Sauerstoff aufnehmen, als Reduktionsmittel. Ihr könnt euch merken: Ein Oxidationsmittel
- vermittelt die Oxidation durch Sauerstoffabgabe. Es wird dabei selbst reduziert. Ein Reduktionsmittel vermittelt die Reduktion durch Sauerstoffaufnahme.
- Dabei wird es selbst oxidiert. In unserem Beispiel heißt das Oxidationsmittel Kupferoxid und das Reduktionsmittel Wasserstoff.
- Auch das ist eine Oxidation. Wenn wir einen Apfel nehmen und den zu Mus zerreiben, dann werden aus den zerstörten Pflanzenzellen Enzyme freigesetzt,
- die die Reaktion mit dem Sauerstoff in der Luft zu einem braunen Farbstoff beschleunigen. Der Farbstoff heißt Melanin.
- Das ist das gleiche Farbpigment, das unsere Haut- und Haarfarben bestimmt. Stoffe wie Vitamin C können die Braunfärbung von Apfelmus verhindern. Deswegen nennt man Vitamin C auch einen Antioxidant.
- Mit ein bisschen Zitronensaft kann man also einen appetitlichen Nachtisch mit Apfelmus servieren. Das war's für heute - wenn ihr noch mehr wissen wollt
- über solche Reaktionen, bleibt dabei, abonniert diesen Kanal. Bis dann! Untertitel im Auftrag des ZDF für funk, 2017