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Redoxgleichungen müssen wie alle Reaktionsgleichungen die Gesetze der Erhaltung der Masse und der Ladung erfüllen. Die herkömmliche Verfahrenweise zum Aufstellen von Reaktionsgleichungen ist jedoch bei komplexen Redoxreaktionen sehr zeitraubend und führt häufig zu Fehlern. Deshalb geht man beim Einrichten von Redoxgleichungen nach folgendem Schema vor:

Redoxreaktionen sind Reaktionen, bei denen eine Elektronenübertragung stattfindet. Sie lassen sich in zwei Teilreaktionen zerlegen: Die Reduktion, die eine Elektronenaufnahme ist, und die Oxidation, bei der es sich um eine Elektronenabgabe handelt. Beide Teilschritte laufen immer gleichzeitig ab, und es werden ebenso viele Elektronen aufgenommen wie abgegeben.

In allen Bereichen unseres Lebens begegnen wir Redoxreaktionen. Das fängt in den Organismen an, in denen Redoxreaktionen die Grundlage des Lebens darstellen, so handelt es sich beispielsweise bei der Atmung und der Fotosynthese um Redoxprozesse.
In der Industrie beruht die Herstellung vieler Produkte wie Schwefelsäure, Ammoniak und Salpetersäure oder verschiedenster organischer Stoffe auf Redoxreaktionen.
Zur Energiegewinnung werden fossile Energieträger verbrannt, d. h. sie werden oxidiert, wobei Luftsauerstoff reduziert wird.
Wichtige Reaktionen zur Gewinnung von Metallen, in der Lebensmittelindustrie oder in der chemischen Analytik sind ebenfalls Redoxreaktionen.

Redoxreaktionen sind Gleichgewichtsreaktionen. Sind an ihnen Oxonium- oder Hydroxid-Ionen beteiligt, wirken sich Änderungen an deren Konzentration und somit Änderungen des pH-Werts auf die Lage des chemischen Gleichgewichts aus.
Je nach pH-Wert verändert sich das Redoxpotenzial eines korrespondierenden Redoxpaars, was mithilfe der nernstschen Gleichung berechnet werden kann.

Fast alle Metalle sind so unedel, dass sie in der Natur nicht elementar, sondern in Form ihrer Erze, z. B. als Oxide oder Sulfide vorliegen. Durch Anwendung bestimmter Verfahren können die Metalle aus ihren Erzen gewonnen werden. So wird beispielsweise Blei in einem Röstreduktionsverfahren aus dem sulfidischen Erz Bleiglanz gewonnen.

Sulfidische Erze sind außerdem als Rohstoff für die Schwefelsäuresynthese von Bedeutung. Aus ihnen werden – ebenfalls durch Röstprozesse – Schwefelverbindungen wie Metallsulfate oder Schwefeldioxid gewonnen, die sehr gut weiterverarbeitet werden können.

Eine Verbindung, die nach BRÖNSTED eine Base ist, ist auch im LEWIS-Konzept eine Base. Bei den Säuren umfasst die LEWIS-Definition jedoch eine wesentlich größere Klasse von Substanzen. Eine LEWIS-Säure muss ein unbesetztes Orbital haben, das mit dem Elektronenpaar der Base besetzt werden kann.
LEWIS-Säuren sind in der Lage, Elektronenpaare aufzunehmen, sie sind Elektronenpaar-Akzeptoren. LEWIS-Basen sind in der Lage, Elektronenpaare zur Verfügung zu stellen, sie wirken als Elektronenpaar-Donatoren.
Nach der 1923 von GILBERT NEWTON LEWIS aufgestellten Säure-Base-Theorie wird das Proton selbst als Säure betrachtet.

Die quantitative Säure-Base-Titration ist eine wichtige Analysemethode im chemischen Labor, im Bereich der Umweltüberwachung und der chemischen Industrie. Sie kann sowohl zur Bestimmung der Konzentration starker als auch schwacher Säuren bzw. Basen eingesetzt werden. Dabei muss allerdings der unterschiedliche Verlauf der Titrationskurven beachtet werden. Dieser Verlauf ist u. a. wichtig für die Auswahl eines geeigneten Farbstoffs als Säure-Base-Indikator. Der Äquivalenzpunkt einer Säure-Base-Titration kann auch potenziometrisch oder konduktometrisch bestimmt werden.

Säuren sind dem Menschen schon lange bekannt. Schon 2000 v. Chr. verwendete man Essig zum Würzen von Speisen. Es ist zwar unwahrscheinlich, dass diese Stoffe schon damals als Säuren angesprochen wurden, aber ihr saurer Charakter war bereits bekannt und geschätzt.
Die erste Definition der Säuren war wohl die nach dem Geschmack. Unsere Zunge spricht auf saure Stoffe an, das heißt etwas schmeckt „sauer“. Da man aber im chemischen Labor keine Stoffe kosten kann, ohne die Gesundheit zu gefährden, wurden Messgeräte entwickelt und der Begriff „Säure“ definiert. Die Definitionskriterien wandelten sich dabei im Laufe der Zeit.

Säuren sind in vielen Stoffen des Alltags vorhanden und haben eine große wirtschaftliche Bedeutung. Sie werden zum Beispiel zum Haltbarmachen von Lebensmitteln (Ascorbinsäure, Zitronensäure, Essigsäure) benötigt, sie sind in vielen Getränken enthalten (Weinsäure, Kohlensäure) oder können als Reinigungsmittel verwendet werden (Salzsäure zum Entkalken). Im Körper spielt die Magensäure eine wichtige Rolle. Selbst beim Autofahren kommt man nicht um Säuren herum, denn die Autobatterien enthalten etwa 40 %ige Schwefelsäure.

Säuren gibt es unter den anorganischen sowie unter den organischen Verbindungen. Sie sind Naturprodukte, oder werden in der chemischen Industrie hergestellt.

Säuren sind chemische Verbindungen, die in wässriger Lösung Protonen (Wasserstoff-Ionen) abgeben können. Sie haben eine ätzende Wirkung und bilden in Verbindung mit Basen entsprechende Salze. Säuren färben den Indikator Lackmus rot.
Sowohl in der chemischen Industrie als auch im täglichen Leben haben Säuren eine immense Bedeutung. Sie sind Bestandteil vieler Reinigungsmittel und sind als Ausgangsstoffe chemischer Synthesen, z. B. die Produktion von Düngemitteln, Baustoffen, Metallen und Kunststoffen unverzichtbar. Die Salzsäure ist als Bestandteil der Magensäure an der Verdauung beteiligt.
Weitere vielfältig verwendete anorganische Säuren sind die Schwefelsäure, die Phosphorsäure oder die Salpetersäure.

Die Stärke von BRÖNSTED-Säuren und -Basen ergibt sich ausschließlich aus der Lage des Protolysegleichgewichts. Je größer die Gleichgewichtskonstante $K_S$, desto stärker ist die Säure, je höher der Wert von $K_B$, um so stärker ist die entsprechende Base. In Abhängigkeit von ihren $K_S$- und $K_B-$Werten unterscheidet man zwischen sehr starken, starken, schwachen und sehr schwachen Säuren bzw. Basen.
Die Stärke von Säuren und Basen ist nicht gleichzusetzen mit ihrer aggressiven Wirkung. So ist z. B. die Flusssäure (HF), eine der reaktivsten Säuren, die sogar Glas angreift, nur eine relativ schwache Säure. Für die Säurestärke wird auch häufig der synonyme Begrif Acidität und für die Basenstärke der Begriff Basizität verwendet.

Kuchen und anderes Gebäck schmecken besonders gut, wenn der Teig locker ist. Um dies zu erreichen, müssen beim Backen nicht nur die berühmten „sieben Sachen“, sondern auch Treibmittel zum Teig gegeben werden. Treibmittel sind hauptsächlich anorganische Carbonate, durch deren Zersetzung gasförmiges Kohlenstoffdioxid entsteht. Dieses Gas und das beim Backen verdampfende Wasser sorgen für einen lockeren und leckeren Kuchen.
Ein anderes Treibmittel ist die allseits bekannte Hefe. Hefe enthält Enzyme, welche die Umsetzung von Zucker zu Alkohol und Kohlenstoffdioxid katalysieren und auf diese Weise für die nötige Lockerheit des Gebäcks sorgen.

Als Verbrennung bezeichnet man die Reaktion von Stoffen mit Oxidationsmitteln wie Sauerstoff unter Lichterscheinungen und Wärmeabgabe. Für die Entstehung eines Feuers müssen drei Bedingungen erfüllt sein:

• Vorhandensein eines brennbaren Stoffs,
• Zufuhr von Luft,
• Erreichen der Entzündungstemperatur des brennbaren Stoffs.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Redoxreaktionen“.

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Säure-Base-Reaktionen“.

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Heute ist es für uns sehr einfach, eine Kerze zu entzünden oder ein Feuer im Grill oder im Kamin zu entfachen. Uns stehen Feuerzeuge, Streichhölzer und flüssige oder feste Anzündehilfen zur Verfügung. Diese Alltagsgegenstände haben eine lange Geschichte und besonders in Streichhölzern steckt mehr Chemie als man auf den ersten Blick glaubt.

Ammoniumsalze sind ionische Ammoniakverbindungen, die verschiedene Anionen enthalten können. Besondere Bedeutung haben sie als Stickstofflieferant in Düngemitteln. Bei näherer Beschäftigung mit diesen Verbindungen stellt man jedoch fest, dass es viele weitere Einsatzmöglichkeiten, z. B. als Sprengstoff, als Lebensmittelzusatzstoff, als Medikament aus der Apotheke oder als Reinigungsmittel beim Löten gibt.

* 287 vor Christus, in Syrakus (Sizilien)
† 212 vor Christus in Syrakus

Er war ein Grieche, der als Mathematiker, Ingenieur und technischer Berater der Könige tätig war. Archimedes entwickelte Methoden zur Bestimmung der Flächeninhalte (krummliniger) ebener Figuren und des Rauminhalts von Körpern, die durch gekrümmte Flächen begrenzt sind, er fand ein Verfahren zur Berechnung von $\pi$ und entwickelte Näherungswerte für Quadratwurzeln.
Das von ihm gefundene Prinzip des unterschiedlichen Auftriebs von Stoffen konnte zur Unterscheidung von reinen Metallen und Legierungen verwendet werden.
Während des zweiten punischen Krieges erfand Archimedes mehrere Kriegsmaschinen z. B. Hohlspiegel und Riesenkatapulte. Auch eine Förderschnecke zum Wassertransport, um Felder zu bewässern, stammt von ihm. Die Hebelgesetze gründen sich ebenfalls auf Archimedes.

Chlor ist als Element der VII. Hauptgruppe ein sehr reaktionsfreudiges Gas und bildet eine Vielzahl von organischen und anorganischen Verbindungen. Die wichtigsten anorganischen Verbindungen sind Chlorwasserstoff, Chlorwasserstoffsäure und die natürlich vorkommenden Metallchloride. Diese dienen als Rohstoffe zur Herstellung vieler Chemikalien und Produkte, z. B. Chlor, Natronlauge, Soda, PVC u. a. m. Kaliumchlorid wird hauptsächlich zu Kalidüngemitteln verarbeitet. Mit dem reaktiven Chlor als Ausgangsstoff kann eine Vielzahl organischer Chlorverbindungen hergestellt werden, die früher eine breite Anwendung fanden und z. T. wie der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC) auch heute noch genutzt werden. Die Verwendung vieler chlorhaltiger Produkte ist jedoch ökologisch bedenklich. So können bei der Enstorgung Umweltgifte wie Dioxine entstehen. Andere Chlorverbindungen, die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind verantwortlich für die Zerstörung der Ozonschicht in der Stratosphäre.

* 17.12.1778 in Penzance (Cornwall)
† 29.05.1829 in Genf (Schweiz)

Sir Humphry Davy war einer der herausragenden Chemiker (und Physiker) des 19. Jahrhunderts und gilt als Mitbegründer der Elektrochemie.
Er erforschte vor allem die Elektrolyse. Neben der Entdeckung verschiedener chemischer Elemente, z. B. Alkali- und Erdalkalimetalle und deren Verbindungen, entwickelte er auch technische Geräte, wie z. B. eine Sicherheitslampe für Kohlegruben, erzeugte als Erster den elektrischen Lichtbogen und untersuchte Möglichkeiten, Chemie in der Landwirtschaft einzusetzen.

Edelgase erhielten ihren Namen, weil man lange Zeit annahm, dass die Elemente der VIII. Hauptgruppe aufgrund ihrer voll besetzten äußeren Elektronenschale nicht mit anderen Elementen oder Substanzen reagieren würden. Heute werden sie unter anderem als Schutzgase genutzt, weil die reaktionsträgen Gase nicht brennbar und ungiftig sind. Auch im Alltag trifft man hin und wieder auf die Edelgase.
Inzwischen ist es gelungen, Edelgase unter besonders extremen Bedingungen mit anderen reaktiven Stoffen zur Reaktion zu bringen, sodass einige wenige Edelgasverbindungen bekannt sind.

Da Eisen ein unedles Metall ist, kommt es nicht elementar, sondern nur in Form seiner Verbindungen vor. Eisenerze enthalten Eisen als Oxid, Carbonat oder Sulfid.

Weil die Eisenerze neben Eisenverbindungen auch andere Mineralien enthalten, wurden verschiedene Aufbereitungsverfahren entwickelt, um den Massenanteil der Eisenverbindungen in den Erzen zu erhöhen.

Die aufbereiteten Erze werden der Roheisengewinnung im Hochofen zugeführt. Eisencarbonate und –sulfide müssen darüber hinaus in die Oxide überführt werden, bevor sie zur Eisengewinnung im Hochofen verwendet werden können.

Im Hochofen wird aus den oxidischen Eisenerzen Roheisen gewonnen.

Als Reduktionsmittel dient hauptsächlich Kohlenstoffmonooxid, das durch Verbrennung von Koks im Hochofen selbst erzeugt wird.

Der Hochofen wird von oben mit Eisenerz, Koks und Zuschlägen (u.a. Kalkstein) so beschickt, dass sich im Hochofen Schichten von Koks und Eisenerz abwechseln. Unten wird heiße Luft eingeblasen. Durch das entstehende Kohlenstoffmonooxid werden die Eisenoxide reduziert, und es sammelt sich unten flüssiges Roheisen, das in regelmäßigen Abständen entnommen wird (Abstich).

Das Roheisen wird anschließend zu verschiedenen Stahlsorten weiterverarbeitet.

Grundlage der Fotografie sind die lichtempfindlichen Eigenschaften der Silberhalogenide. Gelangt Licht an eine solche Verbindung, kommt es zu einer fotochemischen Reaktion in deren Verlauf Silberkeime entstehen.Nach der Belichtung muss das Foto entwickelt und fixiert werden.

Als Halbmetalle werden die chemischen Elemente bezeichnet, die in ihren Eigenschaften eine Zwischenstellung zwischen den Metallen und den Nichtmetallen einnehmen. Sie weisen halbleitende und amphotere Eigenschaften auf, sind aber nicht mit der Stoffgruppe der Halbleiter identisch. Es handelt sich bei Halbmetallen um Feststoffe, die teilweise sowohl metallische als auch nichtmetallische Modifikationen bilden. Im Periodensystem sind die Halbmetalle farblich von den Metallen und den Nichtmetallen abgehoben.