Oxidation

Oxidation, Bezeichnung für einen chemischen Prozess, bei dem Elektronen von einem Atom oder Molekül abgegeben werden.

Eine Oxidationsreaktion ist immer an eine Reduktion (Aufnahme von Elektronen) gekoppelt. Bei einer Oxidation wird die Oxidationsstufe, die formale Ladung eines Atoms im Molekül, erhöht. Beispiele sind die Oxidation von Alkoholen zu Aldehyden:

R8CH2OH → R8CHO

(Oxidationsstufe des Kohlenstoff: -1 → +1)

oder die Oxidation von Aldehyden zu Carbonsäuren:

R8CHO → R8COOH

(Oxidationsstufe des Kohlenstoffs: +1 → +3).

Obwohl sich der Begriff ursprünglich von Reaktionen mit Sauerstoff (oxygen) ableitet, ist Sauerstoff bei vielen Oxidationen nicht beteiligt, wie z. B. bei der Dehydrierung von Ethan zu Ethylen:

CH38CH3 → CH29CH2 + H2

(Oxidationsstufe des Kohlenstoffs: -3 → -2).

Gängige Oxidationsmittel im chemischen Labor sind Permanganate, Chromate, Chlor, Salpetersäure oder Luftsauerstoff. Oxidationen mit Luftsauerstoff, so genannte Autoxidationen, werden im großtechnischen Maßstab zur Herstellung aromatischer Dicarbonsäuren aus Methylaromaten durchgeführt. Die erzeugten Dicarbonsäuren wie z. B. die Terephthalsäure (HOOC8C₆H₄8COOH) dienen zur Herstellung von Polyestern oder Polyamiden.

Oxidationsvorgänge spielen aber auch im Alltag eine große Rolle, wie z. B. bei allen Verbrennungsvorgängen (Oxidation von Kohlenstoff zu Kohlendioxid, CO₂), im Stoffwechsel von Lebewesen (Verbrennung von Glucose), beim Ranzigwerden von Fetten (Oxidieren von ungesättigten Fettsäuren) oder beim Rosten von Eisen. Allgegenwärtiges Oxidationsmittel ist hier der Sauerstoff (O₂), der durch die Reaktion formell zu O^2- (d. h. H₂O, CO₂ etc.) reduziert wird.

Als Oxidationszahl bezeichnet man die Ladung, die ein Atom eines Moleküls oder eines komplex aufgebauten Ions haben würde, wenn die Elektronen aller Bindungen im Molekül bzw. Ion dem jeweils elektronegativeren Bindungspartner zugeordnet werden. Die Summe der Oxidationszahlen aller Bindungspartner muss der Gesamtladung des Moleküls bzw. Ions entsprechen. So hat beispielsweise das Schwefelatom in Schwefeldioxid SO₂ die Oxidationszahl +4, im Sulfation SO₄^2- dagegen die Oxidationszahl +6 (Sauerstoff hat sowohl in SO₂ als auch in SO₄^2- die Oxidationszahl -2). Neutrale Elemente besitzen die Oxidationszahl 0 (z. B. Fe⁰).

Siehe auch Redoxsysteme