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Oxidation

Der Begriff Oxidation wurde ursprünglich von dem Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier geprägt. Er meinte damit die Vereinigung von Elementen und chemischen Verbindungen mit dem Element Sauerstoff (Oxygenium, franz.: oxygène) und wollte damit also die Bildung von Oxiden, beschreiben.

Später erfolgte eine Erweiterung des Begriffs, indem Reaktionen einbezogen wurden, bei denen einer Verbindung Wasserstoffatome entzogen wurden (Dehydrierung). Z. B. „entreißen“ bei vielen biochemischen Vorgängen bestimmte Coenzyme (NAD, NADP, FAD) organischen Verbindungen Wasserstoffatome.

Auf Grundlage der Ionentheorie und des Bohrschen Atommodells wurde die Oxidation schließlich unter elektronentheoretischen Gesichtspunkten interpretiert und verallgemeinert. Seitdem sieht man das Charakteristische an einer Oxidation darin, dass ein chemischer Stoff Elektronen abgibt und dadurch oxidiert wird.

Feuerwerk beim Japan-Tag in Düsseldorf

Klassische Beispiele

C + O 2 C O 2 {\displaystyle \mathrm {C+O_{2}\longrightarrow CO_{2}} }
Kohlenstoff + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid
  • Eisen erfährt unter dem Einfluss von Sauerstoff eine oxidative Korrosion und bildet verschiedene Eisenoxide (Rost, Fe2O3, Fe3O4, FeO).
  • Wenn reines, blankes Aluminium Aluminium#Chemische Eigenschaften von Luft umgeben ist, bildet sich auf seiner Oberfläche schnell eine sehr dünne, aber sehr fest haftende Schutzschicht aus Aluminiumoxid.
  • Bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff (siehe Knallgas) entsteht Wasser (Wasserstoffoxid, H2O):
2 H 2 + O 2 2 H 2 O {\displaystyle \mathrm {2\ H_{2}\ +\ O_{2}\longrightarrow 2\ H_{2}O} }
Wasserstoff + Sauerstoff (Knallgas) reagieren zu Wasser

Moderne Definition

Ein entzündetes Streichholz

Auch heute noch assoziiert man mit dem Begriff Oxidation häufig die Umsetzung mit (Luft-)Sauerstoff und die Bildung von Oxiden. Jedoch ist gemäß der allgemeineren, moderneren Definition die Oxidation mit Sauerstoff nur ein Typ von vielen möglichen Oxidationsreaktionen mit anderen Oxidationsmitteln, die sich mit Hilfe der Valenzelektronentheorie erklären lassen Reagiert z. B. ein Metallatom mit einem Sauerstoff-Atom, so kann man die Oxidation des Metalls und somit die Metalloxidbildung mit Hilfe folgender Reaktionsgleichungen beschreiben:

Oxidation:
M M 2 + + 2 e {\displaystyle \mathrm {M\longrightarrow M^{2+}+2e^{-}} }
Oxidation: Das Metall M gibt zwei Elektronen ab und wird zum Metall-Kation oxidiert.
Reduktion:
O 2 + 4 e 2 O 2 {\displaystyle \mathrm {O_{2}+4e^{-}\longrightarrow 2\ O^{2-}} }
Reduktion: Sauerstoff nimmt pro Atom je zwei Elektronen auf und wird zum Oxid-Anion reduziert.
2 M + O 2 2 M 2 + + 2 O 2 {\displaystyle \mathrm {2\ M+O_{2}\longrightarrow 2\ M^{2+}+2\ O^{2-}} }
Redoxreaktion: Sauerstoff oxidiert das Metall und wird dabei selbst reduziert.

Sauerstoff ist in diesem Fall bestrebt, durch Aufnahme von zwei Elektronen eine stabile Valenzelektronenschale mit insgesamt acht Elektronen aufzubauen (Oktettregel). Das Metall kann durch Abgabe von Elektronen teilbesetzte Schalen auflösen und so die nächstniedrigere stabile Elektronenkonfiguration erreichen.

Der erweiterte Begriff der Oxidation wird heute auf Reaktionen angewandt, die nach dem gleichen chemischen Prinzip ablaufen, auch wenn kein Sauerstoff an der Reaktion beteiligt ist. In diesem Sinne bedeutet Oxidation nur noch, dass Elektronen abgegeben werden. Zum Beispiel gibt bei der Reaktion von Natrium mit Chlor das Natriumatom ein Elektron an das Chloratom ab. Das Natrium wird damit zum Natrium-Kation oxidiert. Im Gegenzug wird Chlor durch Aufnahme des Elektrons zum Chlorid-Anion reduziert. Damit hat sich Natriumchlorid gebildet.

Teilreaktion Oxidation
N a N a + + e {\displaystyle \mathrm {Na\longrightarrow Na^{+}+e^{-}} }
Natrium gibt ein Elektron ab: Oxidation zum Natrium-Kation.
Teilreaktion Reduktion
C l + e C l {\displaystyle \mathrm {Cl+e^{-}\longrightarrow Cl^{-}} }
Im Gegenzug wird Chlor durch Aufnahme eines Elektrons zum Chlorid-Anion reduziert.
Gesamtreaktion
N a + C l N a + + C l {\displaystyle \mathrm {Na+Cl\longrightarrow Na^{+}+Cl^{-}} }
Natrium und Chlor reagieren in einer Redoxreaktion miteinander und bilden Natriumchlorid.

Da Chlor nur molekular als Cl2 vorkommt und in die Reaktion eingeht, muss man stöchiometrisch richtig schreiben:

2 N a + C l 2 2 N a + + 2 C l ( 2 N a C l ) {\displaystyle \mathrm {2\ Na+Cl_{2}\longrightarrow 2\ Na^{+}+2Cl^{-}(2\ NaCl)} }
Commons: Oxidation – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Oxidation – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Wiktionary: Oxydation – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
  1. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson, Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997), doi:10.1351/goldbook.O04362.
  2. Ulrich Lüning: Organische Reaktionen, 2. Auflage, Elsevier, München, 2007, S. 145, ISBN 978-3-8274-1834-0.
  3. Hans Beyer und Wolfgang Walter: Organische Chemie, S. Hirzel Verlag, Stuttgart, 1984, S. 201, ISBN 3-7776-0406-2.
Normdaten (Sachbegriff): GND:4137187-2(OGND, AKS) | LCCN:sh85096307 | NDL:00570145

Oxidation
oxidation, chemische, reaktion, elektronen, abgegeben, werden, sprache, beobachten, bearbeiten, oxydieren, eine, weiterleitung, diesen, artikel, gleichnamigen, verfahren, werkstoffbehandlung, siehe, oxidieren, wärmebehandlung, auch, oxydation, eine, chemische,. Oxidation chemische Reaktion bei der Elektronen abgegeben werden Sprache Beobachten Bearbeiten Oxydieren ist eine Weiterleitung auf diesen Artikel Zum gleichnamigen Verfahren zur Werkstoffbehandlung siehe Oxidieren Warmebehandlung Die Oxidation auch Oxydation ist eine chemische Reaktion bei der ein Ion oder ein Atom als solches oder als Bestandteil eines Molekuls ein oder mehrere Elektronen abgibt und dadurch seinen Oxidationszustand erhoht Die Erhohung des Oxidationszustandes wird formal durch die Erhohung der sog Oxidationszahl desjenigen Atoms im Molekul kenntlich gemacht das fur die Oxidation verantwortlich ist Die Erhohung der Oxidationszahl entspricht der Anzahl der abgegebenen Elektronen 1 Als Oxidationsmittel bezeichnet man die Substanz das Atom das Ion oder das Molekul das die Elektronen aufnimmt und dadurch reduziert wird Beide Reaktionen werden als die zwei Teilreaktionen der ablaufenden Redoxreaktion bezeichnet Oxidiertes verrostetes Eisen Oxidation A A n n e displaystyle mathrm A longrightarrow A n n mathrm e Stoff A gibt n Elektronen ab Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte und ursprungliche Bedeutung 1 1 Klassische Beispiele 1 2 Moderne Definition 2 Oxidation ohne Sauerstoff 3 Weblinks 4 EinzelnachweiseGeschichte und ursprungliche BedeutungDer Begriff Oxidation wurde ursprunglich von dem Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier gepragt Er meinte damit die Vereinigung von Elementen und chemischen Verbindungen mit dem Element Sauerstoff Oxygenium franz oxygene und wollte damit also die Bildung von Oxiden beschreiben Spater erfolgte eine Erweiterung des Begriffs indem Reaktionen einbezogen wurden bei denen einer Verbindung Wasserstoffatome entzogen wurden Dehydrierung Z B entreissen bei vielen biochemischen Vorgangen bestimmte Coenzyme NAD NADP FAD organischen Verbindungen Wasserstoffatome Auf Grundlage der Ionentheorie und des Bohrschen Atommodells wurde die Oxidation schliesslich unter elektronentheoretischen Gesichtspunkten interpretiert und verallgemeinert Seitdem sieht man das Charakteristische an einer Oxidation darin dass ein chemischer Stoff Elektronen abgibt und dadurch oxidiert wird Feuerwerk beim Japan Tag in Dusseldorf Klassische Beispiele Oxidation nannte man fruher nur chemische Reaktionen mit Sauerstoff Eine Oxidation bei der Warme und Licht emittiert werden nennt man Verbrennung oder Feuer Dazu zahlt auch das Feuerwerk Klassische Beispiele fur Oxidationen mit Sauerstoff sind alle Arten von Verbrennungen wie z B Verbrennungen von kohlenstoffhaltigen Stoffen an der Luft mit dem Lauftsauerstoff beispielsweise Verbrennungen von Kohle Holz Erdgas Flussiggas Benzin im Motor Kerzen usw Bei diesen Verbrennungen gibt jedes Kohlenstoff Atom seine vier Elektronen an zwei Sauerstoff Atome ab es bilden sich je zwei Doppelbindungen zwischen dem C Atom und beiden O Atomen d h es entsteht Kohlenstoffdioxid CO2 C O 2 C O 2 displaystyle mathrm C O 2 longrightarrow CO 2 Kohlenstoff Sauerstoff KohlenstoffdioxidNahrung wird im Korper in vielen Schritten des biochemischen Stoffwechsels unter anderem zu korpereigenen Stoffen und am Ende auch zu Kohlenstoffdioxid CO2 unter Bildung von Wasser oxidiert Ein Beispiel ist die b Oxidation von Fettsauren Auch beI der enzymatischen Braunung werden Bestandteile eines Lebensmittels oxidiert Nicht nur in vivo auch in vitro konnen organische Stoffe auf vielfaltige Weise mit Sauerstoff reagieren Ein primarer Alkohol Alkanol kann schrittweise sanft oxidiert werden Dabei entsteht zunachst ein Aldehyd Alkanal bei nochmaliger Oxidation eine Carbonsaure Alkansaure Bei energischer Oxidation von primaren Alkoholen werden Carbonsauren gebildet 2 Wird ein sekundarer Alkohol oxidiert so bildet sich dabei ein Keton Alkanon 3 Tertiare Alkohole konnen wegen ihrer bereits vorhandenen drei C Bindungen nicht zu Carbonylverbindungen oxidiert werden Eisen erfahrt unter dem Einfluss von Sauerstoff eine oxidative Korrosion und bildet verschiedene Eisenoxide Rost Fe2O3 Fe3O4 FeO Wenn reines blankes Aluminium Aluminium Chemische Eigenschaften von Luft umgeben ist bildet sich auf seiner Oberflache schnell eine sehr dunne aber sehr fest haftende Schutzschicht aus Aluminiumoxid Bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff siehe Knallgas entsteht Wasser Wasserstoffoxid H2O 2 H 2 O 2 2 H 2 O displaystyle mathrm 2 H 2 O 2 longrightarrow 2 H 2 O Wasserstoff Sauerstoff Knallgas reagieren zu WasserModerne Definition Ein entzundetes Streichholz Auch heute noch assoziiert man mit dem Begriff Oxidation haufig die Umsetzung mit Luft Sauerstoff und die Bildung von Oxiden Jedoch ist gemass der allgemeineren moderneren Definition die Oxidation mit Sauerstoff nur ein Typ von vielen moglichen Oxidationsreaktionen mit anderen Oxidationsmitteln die sich mit Hilfe der Valenzelektronentheorie erklaren lassen Reagiert z B ein Metallatom mit einem Sauerstoff Atom so kann man die Oxidation des Metalls und somit die Metalloxidbildung mit Hilfe folgender Reaktionsgleichungen beschreiben Oxidation M M 2 2 e displaystyle mathrm M longrightarrow M 2 2e Oxidation Das Metall M gibt zwei Elektronen ab und wird zum Metall Kation oxidiert Reduktion O 2 4 e 2 O 2 displaystyle mathrm O 2 4e longrightarrow 2 O 2 Reduktion Sauerstoff nimmt pro Atom je zwei Elektronen auf und wird zum Oxid Anion reduziert 2 M O 2 2 M 2 2 O 2 displaystyle mathrm 2 M O 2 longrightarrow 2 M 2 2 O 2 Redoxreaktion Sauerstoff oxidiert das Metall und wird dabei selbst reduziert Sauerstoff ist in diesem Fall bestrebt durch Aufnahme von zwei Elektronen eine stabile Valenzelektronenschale mit insgesamt acht Elektronen aufzubauen Oktettregel Das Metall kann durch Abgabe von Elektronen teilbesetzte Schalen auflosen und so die nachstniedrigere stabile Elektronenkonfiguration erreichen Oxidation ohne SauerstoffDer erweiterte Begriff der Oxidation wird heute auf Reaktionen angewandt die nach dem gleichen chemischen Prinzip ablaufen auch wenn kein Sauerstoff an der Reaktion beteiligt ist In diesem Sinne bedeutet Oxidation nur noch dass Elektronen abgegeben werden Zum Beispiel gibt bei der Reaktion von Natrium mit Chlor das Natriumatom ein Elektron an das Chloratom ab Das Natrium wird damit zum Natrium Kation oxidiert Im Gegenzug wird Chlor durch Aufnahme des Elektrons zum Chlorid Anion reduziert Damit hat sich Natriumchlorid gebildet Teilreaktion Oxidation N a N a e displaystyle mathrm Na longrightarrow Na e Natrium gibt ein Elektron ab Oxidation zum Natrium Kation Teilreaktion Reduktion C l e C l displaystyle mathrm Cl e longrightarrow Cl Im Gegenzug wird Chlor durch Aufnahme eines Elektrons zum Chlorid Anion reduziert Gesamtreaktion N a C l N a C l displaystyle mathrm Na Cl longrightarrow Na Cl Natrium und Chlor reagieren in einer Redoxreaktion miteinander und bilden Natriumchlorid Da Chlor nur molekular als Cl2 vorkommt und in die Reaktion eingeht muss man stochiometrisch richtig schreiben 2 N a C l 2 2 N a 2 C l 2 N a C l displaystyle mathrm 2 Na Cl 2 longrightarrow 2 Na 2Cl 2 NaCl Weblinks Commons Oxidation 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