Redox-Reaktionen

Das Wort Oxidation leitet sich eigentlich von einem Irrtum ab. Der französische Chemiker Antoine Lavoisier glaubte nämlich ursprünglich, Säuren hätten als wesentliches Merkmal Sauerstoff (griech. oxys = sauer, scharf ). Erst später wurde erkannt, dass Säuren ganz anders definiert werden (siehe Kapitel 4.5). Der Begriff Oxidation wird auch heute noch für Reaktionen mit Sauerstoff verwendet und die entstehenden Verbindungen von Stoffen mit Sauerstoff werden Oxide genannt.

Heute weiß man, dass nicht nur Reaktionen mit Sauerstoff Oxidationen sind. Bei Oxidationen gibt der Stoff, der oxidiert wird, Elektronen ab. Die angeführten Reaktionsgleichungen verdeutlichen das. Sauerstoff oxidiert Magnesium, Magnesiumoxid entsteht. Chlor oxidiert Natrium, Natriumchlorid (Kochsalz) entsteht. Was ist geschehen? Magnesium gibt seine zwei Valenzelektronen dem Sauerstoff. Als $M{g}^2$-Ion geht es Bindungen mit $O^{2-}$-Ionen ein. Natrium gibt sein Valenzelektron dem Chlor. Als $N{a}^{}$-Ion geht es Bindungen mit $C{l}^{-}$-Ionen ein. Oxidationen laufen wie alle chemischen Reaktionen unterschiedlich schnell ab. Bei Oxidationen unterscheidet man zwischen jenen, die eine Flammenerscheinung zeigen und jenen, die dies nicht tun. Oxidationen mit Flammen sind schnell. Oxidationen ohne Flammen langsam.

Reduktionen sind das Gegenteil von Oxidationen. Bei Reduktionen werden keine Elektronen abgegeben, sondern es werden Elektronen aufgenommen. Ein Beispiel für eine Reduktion ist die Reaktion von Kupferoxid zu Kupfer:

Reduktionen haben große wirtschaftliche Bedeutung. Die Gewinnung von Metallen aus ihren oxidischen Erzen und das Galvanisieren, das Überziehen von Metallgegenständen mit einer edleren, schützenden Metallschicht, sind Beispiele dafür.

Oxidationen und Reduktionen treten immer gemeinsam auf. Ein Reaktionspartner gibt Elektronen ab, ein anderer Reaktionspartner nimmt sie auf. Man spricht von Redox-Reaktionen (Reduktions-Oxidations-Reaktionen).

Manchmal ist die Reduktion die Reaktion, die von Bedeutung ist, manchmal die Oxidation, manchmal beides. Insgesamt stellen Redox-Reaktionen die Grundlage für die chemische Energiespeicherung und Energieumwandlung dar. Sie spielen in der Technik bei Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen oder Elektrolysen eine Rolle. Sie sind in der Natur bei Photosynthesen oder Gärungen wichtig.