Die Oxidationszahl, die Oxidationsstufe

Im Folgenden sind wichtige Regeln für das korrekte Bestimmen von Oxidationszahlen (OZ) aufgelistet.

Bei der Oxidationszahl handelt es sich um eine gedanklich konstruierte Größe (formale Größe), die auf einer allgemeinen Übereinkunft in der Chemie (Konvention) beruht. Sie werden beim Aufstellen von RedOx-Reaktionsgleichungen, bei der Klassifizierung von Stoffen oder bei der Interpretation von Stoffeigenschaften verwendet.

Bedenke, dass die Oxidationszahl (OZ) immer in Römischen Zahlen oberhalb des jeweiligen Stoffs geschrieben wird. Dies hat den Grund, dass es nicht zu Verwechselungen zwischen Oxidationszahlen und realen Ladungen von Stoffen kommt. In manchen Büchern wird statt dem Begriff Oxidationszahl der Begriff Oxidationsstufe verwendet.

7 Regeln zum Bestimmen von Oxidationszahlen (OZ)

(1) Die Summe der Oxidationszahlen eines Moleküls muss immer dessen realer Gesamt-Ladung entsprechen. Ist ein Molekül neutral geladen, muss die Summe der Oxidationszahlen null ergeben, OZ = 0.

(2) Einzelne Atome in Reaktiongleichungen erhalten immer die Oxidationszahl null, OZ = 0.

(3) Bei Ionen entspricht die OZ der Gesamtladung des Ions. Die Gesamtladung ist gleich der Summe aller Oxidationszahlen der zum Molekül gehörenden Atome.

(4) Bei Elektronenpaarverbindungen in Molekülen wird das geteilte Elektronenpaar dem jeweils elektronegativeren Bindungspartner formal (also gedanklich) zugeordnet. Somit wird die Oxidationszahl des elektronegativeren Bindungspartners für jede Elektronenpaarverbindung um eine Oxidationszahl niedriger. Die Oxidationszahl des elektropositiveren Bindungspartners erhöht sich um eine Oxidationszahl. Für Doppelbindungen zwischen zwei Atomen erhöht/erniedrigt sich die Oxidationszahl entsprechend um zwei Stufen.

Aus der Regel (4) lassen sich folglich die Regeln (5) und (6) herleiten.

(5) Sauerstoffatome in einer Verbindung erhalten fast immer die OZ = -II. Außer...

  • ...in Peroxiden ist die Oxidationszahl von Sauerstoffatomen immer -I.

  • ...in Verbindungen mit Fluoratomen ist sie immer +II.

(6) Wasserstoffatome in Verbindungen erhalten fast immer die OZ = +I. Außer...

  • ...in Metallhydrid-Verbindungen, weil die Metallatome eine niedrigere Elektronegativität als die Wasserstoffatome besitzen.

(7) Die Oxidationszahl von Metallen in Verbindungen ist immer positiv und entspricht der Wertigkeit.

Mit diesen 7. Regeln lassen sich die meisten Oxidationszahlen in der Regel anhand der Summenformel bestimmen. In manchen Fällen ist das Bestimmen der exakten Oxidationszahl mithilfe der Lewis-Schreibweise sinnvoll, zum Beispiel beim Thiosulfat-Ion S2O32S_2 O_3^{2-} - Ion.

Quellen:

Binnewies, M., Jäckel, M., Willner, H., & Rayner-Canham, G. (2011). Allgemeine und Anorganische Chemie (2 Ausg.). Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag.

Mortimer, C. E., & Müller, U. (2010). Chemie. DasBasiswissen der Chemie (10 Ausg.). Stuttgart: Georg Thieme Verlag.

 


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