Oxidationszahlen in Molekülen

Auch in Molekülen lässt sich verfolgen, welches Atom Elektronen abgibt. Dazu tut man so, als wäre jede Bindung eine Ionenbindung.

• Regel:Jedes bindende Elektronenpaar wird ganz dem elektronegativeren Partner zugeordnet. Bei gleichen Partnern (C–C) wird geteilt.
• Elektronegativität:O 3,5 > C 2,5 > H 2,2 — C–H-Paare gehören dem C, C–O-Paare dem O.
• Oxidationszahl (OZ):Valenzelektronen minus zugeordnete Elektronen. Beim C-Atom: OZ = 4 − Zahl der zugeordneten Elektronen.
• Schreibweise:römische Ziffer mit Vorzeichen über dem Elementsymbol, z. B. −II, 0, +III.

Klicke jedes Bindungselektronenpaar am C-Atom an: Der erste Klick gibt es dem C, der nächste dem Partner. Zähle mit, prüfe und baue so die Oxidationsreihe von CH₄ bis CO₂ auf (Tastatur: Tab, Enter, Pfeiltasten).

Halte fest: Jede Bindung zu H senkt die OZ des C-Atoms um 1, jede Bindung zu O hebt sie um 1. Von Methan bis Kohlenstoffdioxid steigt die OZ von −IV auf +IV.

Mit Oxidationszahlen wird die Oxidation der Alkanole messbar: Das C-Atom mit der funktionellen Gruppe wird oxidiert.

• Oxidation:Die OZ eines Atoms steigt — es gibt (gedacht) Elektronen ab.
• Reduktion:Die OZ eines Atoms sinkt — es nimmt Elektronen auf.
• Oxidationsreihe:C-1 im Ethanol −I → Ethanal +I → Ethansäure +III → CO₂ +IV.
• Mit Kupferoxid:\(\ce{CH3CH2OH + CuO ->}\) \(\ce{CH3CHO + Cu + H2O}\): C-1 −I → +I (oxidiert), Cu +II → 0 (reduziert).
• Tertiäre Alkanole:Das C-Atom mit der OH-Gruppe trägt kein H-Atom mehr. Ohne Bruch einer C–C-Bindung kann seine OZ nicht steigen.