Reduktion und Redox-Reaktion | ||||||
Will man aus Eisenerz
reines Eisen
gewinnen, benötigt man einen Stoff, der dem Eisenoxid die chemisch
gebundenen Sauerstoff-Atome wegnimmt. Hierfür eignet sich jeder Stoff,
der sich lieber mit Sauerstoff verbindet. Dies
sind alle Metalle, die bei der Oxidation mit Sauerstoff ein geringeres
Normalpotenzial als das Eisen besitzen. Als "Knochen"
würde sich daher Aluminium eignen.
Zur Demonstration der
Thermit-Reaktion
wird gemahlenes Eisenerz mit einer Mischung aus Aluminium-Pulver und Aluminium-Grieß
vermischt, in einen Tontopf gegeben und mit einem Zünder
gezündet. Unter großer Wärmeentwicklung verbrennt das Gemisch.
Aus dem Loch des Tontopfes ergießt sich ein Strahl mit glühendem,
flüssigem Roheisen, das sich im Sand der Schale sammelt und erst nach
längerer Zeit abgekühlt und erstarrt.
Das Aluminium nimmt dem
Eisenoxid die Sauerstoff-Atome weg und wird dabei zu Aluminiumoxid oxidiert, übrig bleibt das Eisen.
Analog zum einfachen Oxidationsbegriff nach Lavoisier, findet bei der Reduktion eine Sauerstoff-Abgabe statt. Im geschilderten Beispiel finden aber gleichzeitig eine Reduktion
und eine Oxidation statt, es handelt es sich um eine Reduktions-Oxidations-Reaktion oder um eine Redox-Reaktion.
Nach dem heutigen Verständnis der Chemie ist jede chemische Reaktion eine Reduktion, bei der eine Elektronenaufnahme unter Erniedrigung der Oxidationszahl stattfindet. Bei der Thermit-Reaktion nehmen die Eisen-Ionen des Eisenoxids Elektronen auf. Oxidationsmittel können einem Reaktionspartner Elektronen entziehen, sie werden gleichzeitig reduziert. Das Eisenoxid erhält die Elektronen vom Aluminium und wird zu Eisen reduziert. Das Aluminium wirkt als Reduktionsmittel, es liefert Elektronen und wird selbst zu Aluminiumoxid oxidiert.
Auch die Reaktion zwischen
Natrium und Chlor zu Natriumchlorid ist eine Redox-Reaktion,
obwohl dabei keine Sauerstoff-Atome beteiligt sind.
Eine solche Redox-Reaktion kann in Teilschritten dargestellt werden:
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