3.4 Hydroxidund Oxonium-Ionen bei Redoxreaktionen 55 In basischen und sauren Lösungen liegen neben Wasser-Molekülen Hydroxidbzw. Oxonium-Ionen vor. Diese Teilchen spielen bei Redoxreaktionen in wässriger Lösung eine wichtige Rolle. Wozu werden sie benötigt? Reaktion von Chlor mit Natronlauge Will man im Labor Chlor unschädlich machen, kann man es z. B. in Natronlauge einleiten (LV1). Was geschieht mit dem Chlor bzw. mit den Chlor-Molekülen in Gegenwart von Hydroxid-Ionen? Beim Einleiten von Chlor Cl2(g) in Natronlauge NaOH(aq) entstehen aus den Chlor-Molekülen Hypochlorit-Ionen ClO–(aq) und ChloridIonen Cl–(aq). Die Änderung der Oxidationszahlen lässt erkennen, dass Chlor-Moleküle sowohl oxidiert als auch reduziert werden, insgesamt also eine Redoxreaktion vorliegt: Es gehen Elektronen von Chlor-Mole külen auf andere Chlor-Moleküle über. 0 I –II Oxidation (Erhöhung der OZ): Cl2(g) 2ClO –(aq) + 2e– (1) 0 –I Reduktion (Erniedrigung der OZ): Cl2(g) + 2e – 2Cl–(aq) (2) „Gleichung“ (1) zeigt die Oxidation von Chlor-Molekülen, sie verstößt allerdings gegen zwei Erhaltungssätze! 1. Die Atombilanz ist nicht ausgeglichen: Auf der linken Seite des Reaktionspfeils fehlen zwei Sauerstoff-Atome (Erhaltung der Atommenge). 2. Die Ladungsbilanz ist nicht ausgeglichen. Aus einem elektrisch neutralen Chlor-Molekül können keine Teilchen, die insgesamt 4 negative Elementarladungen tragen, entstehen (Erhaltung der Ladung). Wie erfolgt der Ausgleich? In LV1 wird Chlor in Natronlauge NaOH(aq) eingeleitet: Mithilfe der damit vorhandenen Hydroxid-Ionen OH– kann die Oxidation der Chlor-Moleküle einsetzen. Wenn vier Hydroxid-Ionen OH– (auf der linken Seite) als Reaktionspartner zur Erhaltung der La dung verfügbar sind, so erfolgt die Oxidation: Cl2(g) + 4OH –(aq) 2ClO–(aq) + 2e– + 2H2O(l) (1’) Für die Redoxreaktion gilt durch Summierung von (1’) und (2): 2Cl2(g) + 4OH –(aq) 2ClO–(aq) + 2Cl–(aq) + 2H2O(l) oder als kleinstmögliches Teilchenanzahlverhältnis (durch Kürzen mit 2): 0 I –II –I Redoxreaktion: Cl2(g) + 2OH –(aq) ClO–(aq) + Cl–(aq) + H2O(l) Die Redoxreaktion zwischen Chlor-Molekülen mit Hydroxid-Ionen zeigt, dass ein und dasselbe Teilchen (hier das Chlor-Molekül) gleichzeitig als Reduktionsmittel und als Oxidationsmittel wirken kann. Schlüsselbegriffe Atombilanz, Ladungsbilanz 21 (SO4 –)2 H3O + BrO3 – (K+) I –, H3O + (Cl–) BrO3 – I –, (K+) Reduktion: BrO3 –(aq) + 6e– Br–(aq) B4 Untersuchung der Reaktion von Bromat-Ionen mit Iodid-Ionen B5 Unvollständige Gleichung für die Reduktion der Bromat-Ionen N u r zu P rü fz w c k e n E ig e n tu m d e s C .C . B u c h n e r V rl a g s