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Physik » Chemie » Oxidationszahl Nickel-Metallhydrid- Akkumulator
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Universität/Hochschule Oxidationszahl Nickel-Metallhydrid- Akkumulator
Vido
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Themenstart: 2020-08-11


Hallo, ich habe mir soeben die Redoxgleichung vom Nickel-Metallhydrid Akku aufgeschrieben und verstehe den Oxidationsanteil nicht: warum wird beim Metall M auf der rechten Seite der Redoxgleichung die Oxidationszahl „0“ geschrieben? Links steht ja beim M „+1“ und wenn eine Oxidation stattfindet dann werden ja Elektronen abgegeben, rechts müsste ja dann eine Oxidationszahl größer „+1“ stehen und nicht kleiner „+1“ ???
Ich habe mein Bild hochgeladen (gelb eingerahmt ist die Ausgangsgleichung und lila eingekreist die Oxidation).
Vielen Dank :)




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willyengland
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.1, eingetragen 2020-08-11


Der Wasserstoff wird oxidiert!
Von 0 zu +1.
Das Metall ist auf beiden Seiten 0.
Der Wasserstoff ist im Metall "gelöst".



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Vido
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2020-08-12


Hallo Willyengland. Ich verstehe nicht genau wie du das meinst? Das „MH“ (=Metallhydrid) auf der linken Seite der Redoxgleichung hat doch Oxidationszahl „0“ oder nicht? Und bei den Regeln zur Bestimmung der Oxidationszahl heisst es, dass Wasserstoff die Oxidationszahl +1 hat wenn es mit einem Metall in Verbindung steht. Das stimmt mit deinen Aussagen nicht ganz überein 🤔.
Wenn der Wasserstoff im Metall gelöst ist, dann hat er ja die Oxidationszahl 0, das ist klar. Aber auf der rechten Seite tritt kein Wasserstoff auf!?
Danke



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willyengland
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.3, eingetragen 2020-08-12


Die Schreibweise MH ist eigentlich nicht chemisch korrekt.
Der Wasserstoff ist als Element im Metall "gelöst" oder adsorbiert.
Er hat die Oxidationszahl 0.
Man sollte vielleicht besser (M + H) schreiben.

Das neutrale H wird nun zu H+ oxidiert.

also:
(M+H) + NiOOH --> M + Ni(OH)2



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DerEinfaeltige
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.4, eingetragen 2020-08-12


Das spielt für die Gleichung keine Rolle.

Interpretiert man $MH$ als Metallhydrid, dann wird eben Wasserstoff von $H^{-1}$ zu $H^{+1}$ um zwei Stufen oxidiert und Sauerstoff und Metall werden jeweils um eine Stufe reduziert.


PS.: Seit wann schreibt man Oxidationszahlen eigentlich mit arabischen Ziffern?


-----------------
Why waste time learning when ignorance is instantaneous?
- Bill Watterson -



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AnnaKath
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.5, eingetragen 2020-08-12


Huhu zusammen,

da ich dummerweise eine (sinnlose) SuMo geschrieben hatte, die ggf. vom ein oder anderen gelesen wurde und irritiert, hier kurz eine etwas ausführlichere Erläuterung, die aber natürlich nichts an der Erläuterung des Einfältigen zum Wasserstoff aus #4 ändert.


Die Oxidation findet statt, indem das Metallhydrid mit dem Hydroxidion der Kalilauge (temporär) unter Elektronenabgabe zu Wasser und Metall reagiert. Die Reduktion ist dann die Reaktion dieses Nickeloxidhydroxid (falls es so heisst) mit Wasser unter Aufnahme eines Elektrons zu Nickelhydroxid und einem Hydroxidion. Netto ändern sich die Oxidationszahlen von M (+I zu 0) und Ni (+III zu +II) und des Protons (-I zu +I)


lg, AK.



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Vido
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2020-08-12


Ich bin leider noch ein Anfänger was die Chemie betrifft und brauche somit ein bisschen mehr Hilfe. Was die Redoxgleichungen angeht bin ich bis jetzt wie im Bild oben (siehe 1. Post) vorgegangen: ich schreibe die Edukte auf die linke Seite und die Produkte auf die rechte Seite. Und dann sage ich, dass EIN Edukt zu einem Produkt wird (entweder Reduktion oder Oxidation).
Nachdem ich hier die Posts gelesen habe denke ich, dass meine Vorgehensweise nicht ganz stimmt. Oder anders gesagt: ihr sagt, dass das H von der linken Seite zu H+ oxidiert. Ich habe aber für die Reduktion die Terme NiO(OH) —-> Ni(OH)2. Für die Oxidation habe ich dann die Gleichung: MH —->  M. Nun stellt sich bei mir die Frage bei eurer Erklärung (= „H wird zu H+ oxidiert“):  auf der rechten Seite der Redoxgleichung steht aber kein H?? Ihr bezieht euch wahrscheinlich auf den Term Ni(OH)2- diesen habe ich aber schon für die Reduktion verwendet?!

Danke und sorry, dass ich so nachbohre :)



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DrStupid
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.7, eingetragen 2020-08-13


2020-08-12 18:57 - Vido in Beitrag No. 6 schreibt:
Und dann sage ich, dass EIN Edukt zu einem Produkt wird (entweder Reduktion oder Oxidation).

Das funktioniert, wenn die Edukte und Produkte keine Atome, sondern nur Elektronen untereinander austauschen. Das ist bei vielen elektrochemischen Reaktionen der Fall. Hier wandert aber Wasserstoff vom MH zum NiO(OH) (bzw. vom MH ins Wasser und von dort zum NiO(OH)). Deshalb kann man die Reaktion nicht so in Oxidation und Reduktion zerlegen, wie Du es versuchst:

2020-08-12 18:57 - Vido in Beitrag No. 6 schreibt:
Ich habe aber für die Reduktion die Terme NiO(OH) —-> Ni(OH)2. Für die Oxidation habe ich dann die Gleichung: MH —->  M.

Da stimmt die Stöchiometrie nicht. Einmal erscheint ein H aus dem Nichts und einmal verschwindet es im Nirwana. Davon abgesehen gibt es hier zwei Reduktionen, nämlich Ni(III)->Ni(II) und M(I)->M.



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willyengland
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.8, eingetragen 2020-08-13


Du kannst es auch so in zwei Teilgleichungen aufspalten:

2 M-H + 2 OH− → 2 M + 2 H2O + 2 e−
2 NiOOH + 2 H2O + 2 e− → 2 Ni(OH)2 + 2 OH−
-------------------------------------------
2 M-H + 2 NiOOH → 2 M + 2 Ni(OH)2



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Vido
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.9, vom Themenstarter, eingetragen 2020-08-17


An DrStupid: ich habe also gar keine Oxidation. Ich habe es so gelernt, dass immer ein Teil der Redox- Gleichung oxidiert und ein Teil reduziert wird. Ich verstehe aber was du meinst, das muss ich noch genauer lernen.


An willyengland: die beiden Teilgleichungen bekommt man ja aus der Redox-Gleichung. Ich bin wie gesagt kein Profi was die Chemie betrifft, ich schreibe die Gleichungen Schritt für Schritt auf und sehe am Ende dann was herauskommt. Ich wüsste z.B. auf die Schnelle nicht ob 1 Elektron an der Reaktion teilnimmt oder 2 (wie du es geschrieben hast). Deshalb mache ich alles Schritt für Schritt. Und genau da habe ich Probleme gehabt, denn bei meinem Vorgehen gab es immer eine Oxidation und eine Reduktion und hier hat man nun 2 Reduktionen und überhaupt keine Oxidation.



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willyengland
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.10, eingetragen 2020-08-18


Es ist umgekehrt.
Erst stellst du die Teilgleichungen auf und bekommst daraus die gesamte Redoxgleichung.
Die Anzahl der Elektronen ergibt sich automatisch aus dem Ladungserhalt (links und rechts).

Die erste Teilgleichung ist die Oxidation: Elektronen werden frei
H wird zu H+

Die zweite Teilgleichung ist die Reduktion: Elektronen werden aufgenommen
NiOOH  wird reduziert.



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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.11, vom Themenstarter, eingetragen 2020-08-18


Hallo, genau das ist das Problem bei mir: ich weiss nicht genau wie ich diese Teilgleichungen aufstelle! Warum taucht z.B. bei deinen beiden Teilgleichungen nirgends die Kalium-Lauge KOH auf? Du schreibst es „gelöst“ auf, also als K+ und OH-, oder?
Mein Problem ist genau das Aufstellen der Teilgleichungen; wenn ich diese habe dann klappt alles weiter ziemlich gut. Kannst du mir erklären wie man auf diese Teilgleichungen kommt oder ist das bei dir schon Routine aus der Erfahrung? Vielen Dank die Mühe! LG



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willyengland
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.12, eingetragen 2020-08-19


2020-08-18 22:44 - Vido in Beitrag No. 11 schreibt:
Hallo, genau das ist das Problem bei mir: ich weiss nicht genau wie ich diese Teilgleichungen aufstelle! Warum taucht z.B. bei deinen beiden Teilgleichungen nirgends die Kalium-Lauge KOH auf? Du schreibst es „gelöst“ auf, also als K+ und OH-, oder?
Genau. Das K+ lässt man weg, da es auf beiden Seiten unverändert auftaucht.


2020-08-18 22:44 - Vido in Beitrag No. 11 schreibt:
Mein Problem ist genau das Aufstellen der Teilgleichungen; wenn ich diese habe dann klappt alles weiter ziemlich gut. Kannst du mir erklären wie man auf diese Teilgleichungen kommt
Zunächst muss man herausfinden, was oxidiert und was reduziert wird. Hierzu wendet man die Methode des intensiven Anstarrens an.
In unserem Fall wird zunächst Nickel reduziert, von Ni3+ zu Ni2+
Man schreibt also erstmal hin:
NiO(OH) + e- --> Ni(OH)2
Dabei fehlt aber links ein H und rechts eine negative Ladung. Das H nimmt man aus H2O. Sonst hat man ja nichts, woher es kommen könnte.
Also:
NiOOH + H2O + e− → Ni(OH)2 + OH−

Alternativ könnte man auch schreiben:
NiOOH + H+ + e− → Ni(OH)2
(das ist aber nicht sehr realitätsnah, da man ja in KOH arbeitet.)

Oxidation:
Man schreibt erst mal hin:
M-H --> M + H+ + e-
Das ist im Prinzip schon fertig, könnte man also so stehen lassen.
Da man aber in KOH arbeitet, ist es besser, das H+ noch von einem OH- einfangen zu lassen:
M-H + OH- --> M + H2O + e-

Fertig.



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Vido
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.13, vom Themenstarter, eingetragen 2020-08-19


Hallo, es gibt also auch andere Möglichkeiten, gut zu wissen. Ich habe den Ladungsausgleich immer mit OH- gemacht da ich es so gelernt habe. Mich hat eben genau dieses H+ al Anfang des Posts ein wenig verwirrt. Aber das ist jetzt klar.
Die „Methode des intensiven Anstarren“ ist mir noch nicht ganz klar. Ich verstehe zwar was du damit meinst, aber gibt es da ein Schema nach dem man vorgehen kann oder ist das reine Übung? Danke



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willyengland
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Ein narrensicheres Schema gibt es nicht.
Man braucht schon ein gewisses chemisches Wissen.

Bei deiner Aufgabe ist die Reduktion des Nickels ja leicht zu erkennen, somit kann man das schon mal hinschreiben.
Die Schwierigkeit liegt in dem Metallhydrid, also zu erkennen, dass das H oxidiert wird. Das muss man entweder wissen, oder es erraten, oder man muss es nachschlagen.



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Alles klar. Dann bedanke ich mich noch einmal recht herzlich. Du hast mir sehr weitergeholfen! LG



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