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Gewinnung von Metallen Gewinnung von Metallen Oxidationen und Oxidationen und Reduktionen Reduktionen

Gewinnung von Metallen Oxidationen und Reduktionen

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Page 1: Gewinnung von Metallen Oxidationen und Reduktionen

Gewinnung von MetallenGewinnung von Metallen

Oxidationen und ReduktionenOxidationen und Reduktionen

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Chemie M. HügliChemie M. Hügli

Metalle und MetalloxideMetalle und Metalloxide

• Erhitzt man Eisenpulver Fe und Erhitzt man Eisenpulver Fe und Kupferoxid CuKupferoxid Cu22O als Gemisch in einem O als Gemisch in einem Reagenzglas, so beobachtet man Reagenzglas, so beobachtet man Folgendes:Folgendes:

• Das Gemisch glüht auf, die Stoffe Das Gemisch glüht auf, die Stoffe reagieren also chemisch miteinander.reagieren also chemisch miteinander.

• Nach dem Abkühlen findet man ein Nach dem Abkühlen findet man ein neu entstandener Stoff: Kupfer Cuneu entstandener Stoff: Kupfer Cu

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Metalle und MetalloxideMetalle und Metalloxide

• Auswertung: Der Sauerstoff OAuswertung: Der Sauerstoff O22 des des Ausgangsstoffs Kupferoxid CuAusgangsstoffs Kupferoxid Cu22O O muss sich bei dieser Reaktion vom muss sich bei dieser Reaktion vom Kupfer Cu entfernt haben. Kupfer Cu entfernt haben.

• Darum können wir das Element Darum können wir das Element Kupfer Cu im Reagenzglas sehen.Kupfer Cu im Reagenzglas sehen.

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KupferKupferoxidoxid Cu Cu22O + Eisen Fe O + Eisen Fe Kupfer Kupfer Cu + ?Cu + ?

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• Bei dieser Reaktion finden wir als Bei dieser Reaktion finden wir als Reaktionsprodukt nirgends mehr die Reaktionsprodukt nirgends mehr die Stoffeigenschaften von Eisen Fe.Stoffeigenschaften von Eisen Fe.

• Der Stoff Eisen Fe ist also nicht mehr Der Stoff Eisen Fe ist also nicht mehr vorhanden.vorhanden.

• Der Sauerstoff ODer Sauerstoff O22 des Kupferoxids des Kupferoxids CuCu22O hat sich bei dieser Reaktion an O hat sich bei dieser Reaktion an das Eisen Fe gebunden. das Eisen Fe gebunden.

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KupferKupferoxidoxid Cu Cu22O + Eisen Fe O + Eisen Fe Kupfer Cu + Eisen Kupfer Cu + Eisenoxidoxid FeFe22OO33

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ReduktionReduktion

Kupferoxid wird zu Kupfer reduziert.Kupferoxid wird zu Kupfer reduziert.

KupferKupferoxidoxid Cu Cu22OO + Eisen Fe + Eisen Fe Kupfer Cu + Eisen Kupfer Cu + Eisenoxid oxid FeFe22OO33

ReduktionReduktion

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ReduktionReduktion

• Wird einem Oxid der Sauerstoff OWird einem Oxid der Sauerstoff O22 entzogen, so wird das Oxid reduziert.entzogen, so wird das Oxid reduziert.

• Wird also dem Kupferoxid CuWird also dem Kupferoxid Cu22O der O der Sauerstoff OSauerstoff O22 entzogen, sagt man, entzogen, sagt man, dass Kupferoxid Cudass Kupferoxid Cu22O zu Kupfer Cu O zu Kupfer Cu reduziert wird.reduziert wird.

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OxidationOxidation

Eisen wird zu Eisenoxid FeEisen wird zu Eisenoxid Fe22OO33 oxidiert.oxidiert.

KupferKupferoxidoxid Cu Cu22OO + Eisen Fe + Eisen Fe Kupfer Cu + Eisen Kupfer Cu + Eisenoxid oxid FeFe22OO33

OxidationOxidation

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OxidationOxidation

• Wird ein Metall mit Sauerstoff OWird ein Metall mit Sauerstoff O2 2

verbunden, so wird das Metall verbunden, so wird das Metall oxidiert. oxidiert.

• Wird also Eisen Fe mit Sauerstoff OWird also Eisen Fe mit Sauerstoff O22 verbunden, sagt man, dass Eisen zu verbunden, sagt man, dass Eisen zu Eisenoxid oxidiert wird. Eisenoxid oxidiert wird.

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REDOXREDOX

• Bei Reaktionen, bei denen Sauerstoff Bei Reaktionen, bei denen Sauerstoff OO22 mit einem anderen Stoff mit einem anderen Stoff verbunden wird, wird meist der eine verbunden wird, wird meist der eine Stoff (z.B. das Metalloxid) reduziert Stoff (z.B. das Metalloxid) reduziert und der andere gleichzeitig oxidiert.und der andere gleichzeitig oxidiert.

• Man spricht darum von den RED(-Man spricht darum von den RED(-uktion)OX(-idation)-Reaktionen.uktion)OX(-idation)-Reaktionen.

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OxidationsmittelOxidationsmittel

• Stoffe, die in der Lage sind, andere Stoffe Stoffe, die in der Lage sind, andere Stoffe zu oxidieren, also einem anderen Stoff zu oxidieren, also einem anderen Stoff Sauerstoff abzugeben, nennt man Sauerstoff abzugeben, nennt man Oxidationsmittel.Oxidationsmittel.

• KupferKupferoxidoxid Cu Cu22OO + Eisen Fe + Eisen Fe Kupfer Cu + Eisen Kupfer Cu + Eisenoxid oxid FeFe22OO33

• Kupferoxid ist hier das Oxidationsmittel.Kupferoxid ist hier das Oxidationsmittel.

• Kupferoxid wird als Oxidationsmittel Kupferoxid wird als Oxidationsmittel selber aber reduziert! selber aber reduziert!

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ReduktionsmittelReduktionsmittel

• Stoffe, die in der Lage sind, andere Stoffe, die in der Lage sind, andere Stoffe zu reduzieren, also Sauerstoff von Stoffe zu reduzieren, also Sauerstoff von einem anderen Stoff an sich zu binden, einem anderen Stoff an sich zu binden, nennt man Reduktionsmittel.nennt man Reduktionsmittel.

• KupferKupferoxidoxid Cu Cu22OO + Eisen Fe + Eisen Fe Kupfer Cu + Eisen Kupfer Cu + Eisenoxid oxid FeFe22OO33

• Eisen ist hier das Reduktionsmittel.Eisen ist hier das Reduktionsmittel.

• Eisen wird als Reduktionsmittel selber Eisen wird als Reduktionsmittel selber aber oxidiert! aber oxidiert!

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BindungsbestrebenBindungsbestreben

• Warum wechselt aber Sauerstoff vom Warum wechselt aber Sauerstoff vom Kupferoxid zum Eisen und bleibt nicht Kupferoxid zum Eisen und bleibt nicht einfach dort?einfach dort?

• Metalle haben unterschiedliche Bestreben, Metalle haben unterschiedliche Bestreben, sich mit Sauerstoff Osich mit Sauerstoff O22 zu binden. zu binden.

• Eisen Fe hat das grössere Bestreben, sich Eisen Fe hat das grössere Bestreben, sich mit Sauerstoff Omit Sauerstoff O22 zu binden als dies Kupfer zu binden als dies Kupfer Cu hat. Cu hat.

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BindungsbestrebenBindungsbestreben

• Je grösser das Bindungsbestreben eines Je grösser das Bindungsbestreben eines Metalls zu Sauerstoff OMetalls zu Sauerstoff O22 ist, umso stärker ist, umso stärker wirkt es als Reduktionsmittel.wirkt es als Reduktionsmittel.

• KupferKupferoxidoxid Cu Cu22OO + Eisen Fe + Eisen Fe Kupfer Cu + Eisen Kupfer Cu + Eisenoxid oxid FeFe22OO33

• Eisen Fe ist hier sicher das stärkere Eisen Fe ist hier sicher das stärkere Reduktionsmittel als Kupfer Cu.Reduktionsmittel als Kupfer Cu.

• Starkes Reduktionsmittel Starkes Reduktionsmittel schwaches Reduktionsmittel schwaches Reduktionsmittel

• Magnesium Magnesium Zink Zink Eisen Eisen Kupfer Kupfer

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Bestreben zur Bestreben zur SauerstoffabgabeSauerstoffabgabe• Je grösser das Bestreben eines Je grösser das Bestreben eines

Metalloxides Sauerstoff abzugeben, umso Metalloxides Sauerstoff abzugeben, umso stärker wirkt es als Oxidationsmittel.stärker wirkt es als Oxidationsmittel.

• KupferKupferoxidoxid Cu Cu22OO + Eisen Fe + Eisen Fe Kupfer Cu + Eisen Kupfer Cu + Eisenoxid oxid FeFe22OO33

• Kupferoxid ist hier sicher das stärkere Kupferoxid ist hier sicher das stärkere Oxidationsmittel als Eisenoxid.Oxidationsmittel als Eisenoxid.

• schwaches Oxidationsmittel schwaches Oxidationsmittel starkes Oxidationsmittel starkes Oxidationsmittel

• Magnesiumoxid Magnesiumoxid ZinkoxidZinkoxid Eisenoxid Eisenoxid Kupferoxid Kupferoxid

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ThermitreaktionThermitreaktion

FeFe22OO33 + 2 Al + 2 Al 2 Fe + Al2 Fe + Al22OO33

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Eisengewinnung im Eisengewinnung im HochofenHochofen

• Wir reduzieren mit Hilfe von Wir reduzieren mit Hilfe von Kohlenstoff C Eisenoxid FeKohlenstoff C Eisenoxid Fe22OO33 zu zu Eisen Fe. V1 S 60Eisen Fe. V1 S 60

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