Das Verständnis der chemischen Reaktionen ist unerlässlich für viele wissenschaftliche und industrielle Anwendungen. Die Redoxreaktion von Wasserstoffperoxid (H2O2) zeigt hierbei eindrucksvoll, ebenso wie sich Oxidationszahlen verändern. Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine Disproportionierung. H2O2 wird in Wasser (H2O) und Sauerstoff (O2) zerlegt. Die Reduktion des Sauerstoffatoms und die Oxidation des Wasserstoffatoms spielen dabei eine zentrale Rolle.
Der Begriff Oxidationszahl beschreibt wie viele Elektronen Atome in einer chemischen Verbindung aufnehmen oder abgeben. Im Fall von H2O2 hat das Sauerstoffatom eine Oxidationszahl von -1. Diese Eigenschaft resultiert aus der Elektronendichte die es mit dem anderen Sauerstoffatom teilt. Diese Bindung wird ebenfalls als Sauerstoffbrücke bezeichnet. Im Gegensatz dazu weist Wasserstoff eine Oxidationszahl von +1 auf, da es ein Elektron aufnimmt.
Schaut man sich die Zersetzung von H2O2 an so entstehen dabei Wasser und Sauerstoff. In molekularem Sauerstoff hat das Sauerstoffatom eine Oxidationszahl von 0, denn es handelt sich um ein reines Element. Im Wasser, welches H2O ist, hat das Sauerstoffatom die Oxidationszahl von -2. Der Wasserstoff im H2O behält die Oxidationszahl von +1.
Die Reaktionsgleichung für die Reduktion von H2O2 lautet:
H2O2 → H2O + 1/2 O2
In dieser Gleichung passiert Folgendes: Das Sauerstoffatom wird reduziert, indem seine Oxidationszahl von -1 auf -2 sinkt. Gleichzeitig geschieht die Oxidation des Wasserstoffs; seine Oxidationszahl sinkt von +1 auf 0.
Die Reduktion von H2O2 geschieht also durch die Abgabe von Elektronen des Sauerstoffatoms. Wasserstoffperoxid ist ein starkes Oxidationsmittel. Es kann deshalb andere Substanzen oxidieren und wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt – wie zum Beispiel in Bleichmitteln und Desinfektionsmitteln.
Zusammengefasst spricht die Redoxreaktion von H2O2 für eine spannende Dynamik: Das Sauerstoffatom beginnt mit einer Oxidationszahl von -1 und reduziert sich auf -2. Der Wasserstoff hingegen zeigt eine sinkende Oxidationszahl von +1 auf 0. Die Stärke von H2O2 als Oxidationsmittel wird durch seine Fähigkeit unterstützt, Elektronen abzugeben. Der Naturwissenschaftler profitiert also von diesen Eigenschaften in vielen Bereichen.
Warum wird H2O2 reduziert?
Warum wird H2O2 reduziert und wie verändern sich die Oxidationszahlen während der Redoxreaktion?