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Oxidationszahlen von Glucose bestimmen - so klappt's

Ein wichtiges Thema in der Chemie sind Redoxreaktionen. Um ein Reaktionsschema besser aufstellen zu können, werden bei den Reaktionsteilnehmern die Oxidationszahlen bestimmt. Bei größeren Molekülen wie der Glucose sind diese zumeist nicht so leicht ersichtlich. Wie Sie hier die Oxidationszahlen bestimmen, sehen Sie hier.

Glucose in der uns bekannten Form: Zuckerwürfel
Glucose in der uns bekannten Form: Zuckerwürfel © BirgitH / Pixelio

Was ist eine Oxidationszahl?

  • Eine Oxidationszahl ist ein hypothetischer Wert, der angibt, welche Ladung ein Atom in einer chemischen Verbindung hätte, würden die Nachbaratome mit den an sie gebundenen Elektronen entfernt werden.
  • Dabei gibt die Ordnungszahl den Unterschied zu der Normalladung des Atoms an.
  • Eine positive Oxidationszahl zeigt eine verringerte Elektronendichte auf.
  • Eine negative Oxidationszahl zeigt eine erhöhte Elektronendichte auf.

Wie werden Oxidationszahlen bestimmt?

Zur Bestimmung von Oxidationszahlen wurden mehrere Regeln aufgestellt, die im Folgenden aufgelistet sind:

  • Im elementaren Zustand haben Atome immer die Ordnungszahl 0.
  • Ionen haben die Ordnungszahl, die ihrer Ladung entspricht.
  • Bei Verbindungen, die nach außen hin keine Ladung haben, ist die Summe der Oxidationszahlen der Atome gleich 0.
  • Bei Verbindungen, die eine Ladung vorweisen, ist die Summe der Oxidationszahlung gleich der Ladung der Verbindung.
  • Bei Verbindungen, die in der Lewis-Formel angegeben werden, wird diese in Ionen aufgeteilt, um die Oxidationszahlen zu bestimmen. Dabei werden die Elektronen jeweils dem elektronegativeren Partner zugeteilt.
  • Der Großteil der Elemente kann verschiedene Oxidationszahlen annehmen.

Zur einfacheren Bestimmung der Oxidationszahlen gibt es noch zusätzliche Regeln:

  • Wasserstoff hat die OZ +1, außer in Verbindungen mit sich selbst (0) oder mit weniger elektronegativen Elementen (dann -1)
  • Sauerstoff hat üblicherweise die OZ -2, außer in Peroxiden (-1), Hyperoxiden (-0,5) und in Verbindungen mit Fluor (+2).
  • Fluor hat die höchste Elektronegativität und somit in Verbindungen immer die OZ -1.
  • Metallatome haben in Ionenverbindungen immer eine positive OZ.
  • Alkalimetalle haben dabei stets +1 und Erdalkalimetalle +2.

So bestimmen Sie die Oxidationszahlen von Glucose

  1. Zunächst brauchen Sie Glucose in der Lewis-Formel.
  2. Notieren Sie sich die Elektronegativität der Bindungspartner der Glucose.
  3. Das oberste Kohlenstoffatom erhält vom Wasserstoffatom zwei Bindungselektronen, eins vom gleichwertigen Nachbarkohlenstoff, jedoch keines vom Sauerstoff. Es hat somit drei Bindungselektronen. Da Kohlenstoff im elementaren Zustand jedoch vier Bindungselektronen besitzt, hat es in dieser Konstellation eine Oxidationszahl von +1.
  4. Die nachfolgenden Kohlenstoffatome haben jeweils eine OZ von 0, da sich die Bindungselektronen so aufteilen, dass sie stets vier davon haben.
  5. Der untere CH2OH Gruppe werden die Oxidationszahlen nach oben gegeben Regeln zugeteilt. H hat +1, O -2. In der Summe macht das +3 und -2, sodass das C-Atom mit -1 ausgleichen muss.
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