75Redoxreaktionen – Elektrochemie Red eines Redoxpaares mit kleinerem Potenzial kann Elektronen an Ox eines Redoxpaares mit größerem Potenzial abgeben. Ox eines Redoxpaares mit größerem Potenzial kann Elektronen von Red eines Redoxpaares mit kleinerem Potenzial aufnehmen. Red Ox e– e– In der Spannungsreihe sind die Standard-Elektrodenpotenziale der Redoxpaare aufgelistet. Es gilt: Je kleiner das Standard-Potenzial eines Redoxpaares ist, umso größer ist die reduzierende Wirkung der reduzierten Form (des Reduktionsmittels; Red). Je größer das Standard-Potenzial eines Redoxpaares ist, umso größer ist die oxidierende Wirkung der oxidierten Form (des Oxidationsmittels; Ox). Mithilfe der Spannungsreihe lässt sich der Ablauf von Redoxreaktionen erklären. Auch Voraussagen, ob Re doxreaktionen ablaufen können oder nicht, können getroffen werden. Anwenden der Spannungsreihe zur Formulierung von Voraussagen über den Ablauf von Re doxreaktionen und fachsprachlich korrekte Erläuterung der Reaktionen Kompetenz Aufgabe Zum Ätzen von Kupfer beispielsweise beim Herstellen von Platinen wird eine Eisen(III)-chlorid-Lösung verwendet. 1. Erläutern Sie anhand der Redoxpotenziale, welche Reaktion dabei abläuft. 2. Ermitteln Sie anhand der Spannungsreihe, ob auch eine Eisen(II)-chlorid-Lösung zum Ätzen von Kuper verwendet werden könnte. Lösung Zu 1: Beim Ätzen von Kupfer werden Kupfer-Atome zu Kupfer-Ionen oxidiert, die dadurch aus dem Kupfer herausgelöst werden. Das Potenzial E°(Fe2+/Fe3+) ist größer als das Potenzial des Redoxpaares Cu/Cu2+. Dies bedeutet, dass Kuper-Atome Elektronen an Eisen(III)-Ionen abgeben können unter Bildung von Kupfer(II)-Ionen und Eisen(II)-Ionen. 2 Cu + Fe3+ 2 Cu2+ + Fe2+ Eisen(III)-Ionen oxidieren also Kupfer-Atome, bzw. Kupfer-Atome reduzieren Eisen(III)-Ionen. Zu 2: Beim Ätzen von Kupfer müssen Kupfer-Atome oxidiert werden. Eisen(II)-Ionen stellen im Redoxpaar Fe2+/Fe3+ das Reduktionsmittel dar, im Redoxpaar Fe/Fe2+ das Oxidationsmittel. Da das Poten zial des Redoxpaares Fe/Fe2+ kleiner als das Potenzial des Redoxpaares Cu/Cu2+ ist, können die Eisen(II)Ionen Kupfer-Atome nicht oxidieren. Eine Eisen(II)chlorid-Lösung ist daher zum Ätzen von Kupfer nicht geeignet. KOM PETENZEN ERW ERBEN Red Li+(aq) K+(aq) Na+(aq) Mg2+(aq) Al3+(aq) Ni2+(aq) Pb2+(aq) 2H+(aq) Cu2+(aq) Ag+(aq) Pt2+(aq) Au3+(aq) Li(s) K(s) Na(s) Mg(s) Al(s) Ni(s) Pb(s) H2(g) Cu(s) Ag(s) Pt(s) Au (s) + e– + e– + e– + 2e– + 3e– + 2e– + 2e– + 2e– + 2e– + e– + 2e– + 3e– E° in V –3,04 –2,92 –2,71 –2,36 –1,66 –0,23 –0,13 0,00 +0,35 +0,80 +1,20 +1,41 Ox + z·e– (aq)Fe (aq) + e– +0,772+ Fe3+ Kompetenzen trainieren Diese Kompetenz kann mit den Aufgaben A3, A6 und A7 auf Seite 118 vertieft werden. 3377_01_01_2012_Kap2_058_123 23.09.14 06:26 Seite 75 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge nt um d es C .C . B uc hn er V er la gs