Fachdidaktik Chemie II RedoxReaktionen Alternativer Einstieg in die

Fachdidaktik Chemie II Redox-Reaktionen

Alternativer Einstieg in die Redox-Reaktionen:

Oxidation im engeren Sinn: Experimente

Oxidation im allgemeinen Sinn: • • Eisen + Chlor Aluminium + Brom Eine Lösung von Kupfer(II)-chlorid und Silber Zinkpulver + Schwefel (siehe Anleitung v. Paul Käser)

Oxidation im allgemeinen Sinn:

Oxidieren?

Ox-idieren: Na· Na + Ochse Na+ + Ochse. Fazit: Na wird ochsidiert

Redox-Gleichungen formulieren Tipps: • Edukte in der Redox-Reihe markieren. • Stets nach dem gleichen Schema verfahren. „Kochrezept“ • Falls nicht mehr ganz frisch: Verhältnisformeln (Salze) repetieren! • Die Prozesse selbst mit Skizzen erklären.

Das Aufstellen von Redox-Gleichungen Die beiden Halbreaktionen aufstellen und zusammenzählen: Fe 3+ + 3 e- | · 2 Oxidation Cl 2 + 2 e- 2 Cl- | · 3 Reduktion __________________________________________ 2 Fe + 3 Cl 2 2 Fe 3 - + 6 Cl- Teilchengleichung 2 Fe + 3 Cl 2 2 Fe. Cl 3 Stoffgleichung

Vorsicht! Im Salz hat es kein Metall! Na. Cl enthält KEIN Natrium!!!

Frage: Macht diese Reihenfolge Sinn? Wieso?

Oxidationsmittel / Reduktionsmittel Oxidationsmittel: Oxidiert den Reaktionspartner, wird also selbst reduziert. Reduktionsmittel: Reduziert den Reaktionspartner, wird also selbst oxidiert.

Die Standard-Wasserstoff-Elektrode Das Potential der Standard-HElektrode wurde per Definition gleich Null gesetzt. Die Standard. Reduktionspotentiale aller anderen Halbreaktionen beziehen sich also auf die Messung gegen die Standard-H-Elektrode. Macht das Sinn? Könnte man es besser machen? Was bespricht man davon?

Oxidationszahlen Sollen Oxidationszahlen tatsächlich so spät im Thema eingeführt werden? Sie sind doch unglaublich wichtig! Begründung für die Notwendigkeit von Oxidationszahlen: CH 4 + 2 O 2 CO 2 + 2 H 2 O Vergleiche: Fe 2+ + 2 e-

Elektrolyse Experiment: Wechselstrom-Elektrolyse

Frage: Bildet die Anode bei elektrochemischen Zellen den Plus- oder den Minuspol?

Aluminium ist allgegenwärtig!

Nitroglycerin (Glyceroltrinitrat) flüssig alles Gase ca. 3000 fache Volumenvergrösserung! Detonationsgeschwindigkeit bis 8500 m/s

Nobelpreis

Plastiksprengstoffe

Hochofen

Ohne Batterien und Akkus nichts los

Wie viel Energie steckt in einer Batterie? ca. 10 k. J pro Batterie

Zum Vergleich:

ca. 10 k. J pro Batterie

Gespeicherte Energie einer Batterie ca. 10 k. J pro Batterie ca. 750 k. J

Samsung Galaxy Note 7

Energiedichten: Stoff/System Bleiakku Energiedichte in MJ/kg 0, 0643 0, 11

Energiedichten: Stoff/System Adenosintriphosphat (ATP) Bleiakku Energiedichte in MJ/kg 0, 0643 0, 11

Energiedichten: Stoff/System Adenosintriphosphat (ATP) Bleiakku Kohle-Zink-Batterie Ni. MH Akku Alkaline-Zelle Lithium Akku Lithium Batterie Zink-Luft Batterie Wasserstoff (inklusive Hydridtank) Erdbeerjoghurt Energiedichte in MJ/kg 0, 0643 0, 11 0, 23 0, 36 0, 45 0, 54 0, 9 1, 2 ca. 1, 19 4, 3

Energiedichten: Stoff/System Adenosintriphosphat (ATP) Bleiakku Kohle-Zink-Batterie Ni. MH Akku Alkaline-Zelle Lithium Akku Lithium Batterie Zink-Luft Batterie Wasserstoff (inklusive Hydridtank) Erdbeerjoghurt Benzin Energiedichte in MJ/kg 0, 0643 0, 11 0, 23 0, 36 0, 45 0, 54 0, 9 1, 2 ca. 1, 19 4, 3 43

Energiedichten: Stoff/System Adenosintriphosphat (ATP) Bleiakku Kohle-Zink-Batterie Ni. MH Akku Alkaline-Zelle Lithium Akku Lithium Batterie Zink-Luft Batterie Wasserstoff (inklusive Hydridtank) Erdbeerjoghurt Benzin Wasserstoff (ohne Tank) Energiedichte in MJ/kg 0, 0643 0, 11 0, 23 0, 36 0, 45 0, 54 0, 9 1, 2 ca. 1, 19 4, 3 43 119, 9

Energiedichten: Stoff/System Adenosintriphosphat (ATP) Bleiakku Kohle-Zink-Batterie Ni. MH Akku Alkaline-Zelle Lithium Akku Lithium Batterie Zink-Luft Batterie Wasserstoff (inklusive Hydridtank) Erdbeerjoghurt Benzin Wasserstoff (ohne Tank) Kernspaltung U-235 Kernfusion (H) Masse zu Energiedichte in MJ/kg 0, 0643 0, 11 0, 23 0, 36 0, 45 0, 54 0, 9 1, 2 ca. 1, 19 4, 3 43 119, 9 90. 000 300. 000 90. 000

Aufgabe Ein Akkumulator ist im Prinzip ähnlich aufgebaut wie eine Batterie. Suchen Sie mithilfe der Redox-Reihe nach einer Möglichkeit, nur mit einer einzigen Metall-Sorte eine Batterie zu konstruieren. Das heisst, es muss also eine Oxidation und eine Reduktion möglich sein!

Bleiakku: Entladen

Bleiakku: Aufladen

Effiziente Nutzung von Energie