Redoxreihe

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Du hast neue Nachrichten (Unterschied zur vorletzten Version).

Ein einfacher Versuch
Taucht man einen Eisennagel in eine Kupfersulfatlösung, so kann man die Bildung einer rotbraunen Schicht beobachten. Dass es sich bei dieser Schicht nicht um Rost handelt, kann man ganz leicht mit Salpetersäure beweisen: man nimmt den Eisennagel mit dem roten Überzug aus der Lösung, reinigt ihn kurz unter fließendem Wasser und hält ihn dann kurz in eine ca. 20%ige Salpetersäure. Sofort bildet sich eine blaue Lösung. Das Kupfer aus dem Belag hat mit der Salptersäure zu Kupfernitrat reagiert. Hätte der Belag aus Eisenoxid (Rost) bestanden, so wäre eine gelbe Lösung aus Eisennitrat entstanden.

Eine Redoxreaktion
Chemisch läuft folgende Reaktion ab: Eisenatome geben zwei Elektronen an die Kupferionen ab, das Eisen wird oxidiert, und das Kupfer reduziert.

Fe ===> Fe²⁺ + 2 e^- (Oxidation)
Cu²⁺ + 2 e^- ===> Cu (Reduktion)

Wenn man nun einen entsprechenden Versuch mit einem Kupferblech macht, das man in eine Eisensulfat-Lösung stellt, so stellt man fest, das nichts passiert. Es bildet sich keine Eisenschicht auf dem Kupferblech. Kupfer bildet dagegen einen schwarzen Überzug von Silber, wenn man es in eine Silbernitratlösung stellt. Hier läuft wieder eine Redoxreaktion ab:

Cu ===> Cu²⁺ + 2 e^- (Oxidation)
2 Ag⁺ + 2 e^- ===> 2 Ag (Reduktion)

Elektronendonatoren und -akzeptoren
Während das Kupfer im ersten Versuch (Eisennagel) die Rolle des Elektronenakzeptors spielte, ist das Kupfer beim zweiten Versuch (Silbernitrat) ein Elektronendonator. Ob das Kupfer als Elektronenakzeptor oder -donator auftritt, hängt vom jeweiligen Reaktionspartner ab. Von unedleren Metallen kann das Kupfer Elektronen aufnehmen, denn diese haben ein niedrigeres Redoxpotenzial als Kupfer. An edlere Metalle dagegen (Silber, Gold) kann Kupfer Elektronen abgeben, denn jetzt hat das Kupfer ein niedrigeres Redoxpotenzial.

[Bearbeiten] Redoxreihe der Metalle

unedel: (Na, Mg)
Metallatome geben leicht e- ab
--> gute Reduktionsmittel
Metallionen nehmen schlecht e- auf
--> schlechte Oxidationsmittel

edel: (Au)
Metallatome geben schlecht e- ab
-->schlechte Reduktionsmittel
Metallionen nehmen gut e- auf
--> gute Oxidationsmittel

Wenn man nun die Metalle nach ihrem Redoxpotenzial (also ihrer Fähigkeit, Elektronen abzugeben oder aufzunehmen) ordnet, so erhält man die Redoxreihe oder Spannungsreihe der Metalle, die mit den wichtigsten Metallen so aussieht:

Metall	Redoxpaar	Normalpotential in Volt
Francium	$\mathrm{Fr \overrightarrow{\leftarrow} Fr^+ + e^- }$	-3,092
Lithium	$\mathrm{Li \overrightarrow{\leftarrow} Li^+ + e^- }$	-3,045
Rubidium	$\mathrm{Rb \overrightarrow{\leftarrow} Rb^+ + e^- }$	-2,925
Kalium	$\mathrm{K \overrightarrow{\leftarrow} K^+ + e^- }$	-2,925
Cäsium	$\mathrm{Cs \overrightarrow{\leftarrow} Cs^+ + e^- }$	-2,923
Radium	$\mathrm{Ra \overrightarrow{\leftarrow} Ra^{2+} + 2e^- }$	-2,916
Barium	$\mathrm{Ba \overrightarrow{\leftarrow} Ba^{2+} + 2e^- }$	-2,912
Strontium	$\mathrm{Sr \overrightarrow{\leftarrow} Sr^{2+} + 2e^- }$	-2,891
Calcium	$\mathrm{Ca \overrightarrow{\leftarrow} Ca^{2+} + 2e^- }$	-2,866
Natrium	$\mathrm{Na \overrightarrow{\leftarrow} Na^+ + e^- }$	-2,713
Lanthan	$\mathrm{La \overrightarrow{\leftarrow} La^{3+} + 3 e^- }$	-2,522
Cer	$\mathrm{Ce \overrightarrow{\leftarrow} Ce^{3+} + 3e^- }$	-2,483
Magnesium	$\mathrm{Mg \overrightarrow{\leftarrow} Mg^{2+} + 2e^- }$	-2,363
Aluminium	$\mathrm{Al \overrightarrow{\leftarrow} Al^{3+} + 3e^- }$	-1,676
Uran	$\mathrm{U \overrightarrow{\leftarrow} U^{3+} + 3e^- }$	-1,660
Mangan	$\mathrm{Mn \overrightarrow{\leftarrow} Mn^{2+} + 2e^- }$	-1,185
Niob	$\mathrm{Nb \overrightarrow{\leftarrow} Nb^{3+} + 3e^- }$	-1,099
Vanadium	$\mathrm{V \overrightarrow{\leftarrow} V^{3+} + 3e^- }$	-0,876
Titan	$\mathrm{Ti + H_2O \overrightarrow{\leftarrow} TiO_2+ + 2H^+ + 4e^- }$	-0,862
Zink	$\mathrm{Zn \overrightarrow{\leftarrow} Zn^{2+} + 2e^- }$	-0,7626
Chrom	$\mathrm{Cr \overrightarrow{\leftarrow} Cr^{3+} + 3e^- }$	-0,744
Gallium	$\mathrm{Ga \overrightarrow{\leftarrow} Ga^{3+} + 3e^- }$	-0,529
Eisen	$\mathrm{Fe \overrightarrow{\leftarrow} Fe^{2+} + 2e^- }$	-0,4022
Cadmium	$\mathrm{Cd \overrightarrow{\leftarrow} Cd^{2+} + 2e^- }$	-0,4025
Indium	$\mathrm{In \overrightarrow{\leftarrow} In^{3+} + 3e^- }$	-0,3382
Cobalt	$\mathrm{Co \overrightarrow{\leftarrow} Co^{2+} + 2e^- }$	-0,277
Nickel	$\mathrm{Ni \overrightarrow{\leftarrow} Ni^{2+} + 2e^- }$	-0,257
Molybdän	$\mathrm{Mo \overrightarrow{\leftarrow} Mo^{3+} + 3e^- }$	-0,200
Zinn	$\mathrm{Sn \overrightarrow{\leftarrow} Sn^{2+} + 2e^- }$	-0,137
Blei	$\mathrm{Pb \overrightarrow{\leftarrow} Pb^{2+} + 2e^- }$	-0,1262
Wolfram	$\mathrm{W \overrightarrow{\leftarrow} W^{3+} + 3e^- }$	-0,112
Wasserstoff	$\mathrm{H_2 + 2H_2O \overrightarrow{\leftarrow} 2H_3O^+ + 2e^- }$	0,000
Rhenium	$\mathrm{Re + 2 H_2O \overrightarrow{\leftarrow} ReO_2 + 4H^+ + 4e^- }$	+0,259
Kupfer	$\mathrm{Cu \overrightarrow{\leftarrow} Cu^{2+} + 2e^- }$	+0,337
Ruthenium	$\mathrm{Ru \overrightarrow{\leftarrow} Ru^{2+} + 2e^- }$	+0,455
Kupfer	$\mathrm{Cu \overrightarrow{\leftarrow} Cu^+ + e^- }$	+0,521
Thallium	$\mathrm{Tl \overrightarrow{\leftarrow} Tl^{3+} + 3e^- }$	+0,721
Rhodium	$\mathrm{Rh \overrightarrow{\leftarrow} Rh^{3+} + 3e^- }$	+0,758
Silber	$\mathrm{Ag \overrightarrow{\leftarrow} Ag^+ + e^- }$	+0,7991
Osmium
Quecksilber	$\mathrm{Hg \overrightarrow{\leftarrow} Hg^{2+} + 2e^- }$	+0,8535
Palladium	$\mathrm{Pd \overrightarrow{\leftarrow} Pd^{2+} + 2e^- }$	+0,987
Platin	$\mathrm{Pt \overrightarrow{\leftarrow} Pt^{2+} + 2e^- }$	+1,118
Iridium	$\mathrm{Ir \overrightarrow{\leftarrow} Ir^{3+} + 3e^- }$	+1,156
Gold	$\mathrm{Au \overrightarrow{\leftarrow} Au^{3+} + 3e^- }$	+1,498