Reduktion (Chemie)

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Die Reduktion ist eine chemische Reaktionsart, die unterschiedlich definiert wird. Sie tritt (abhängig von der Definition) zusammen mit der Oxidation auf. Beide Phänomene laufen nie unabhängig voneinander ab und werden zusammen als Redoxreaktion bezeichnet.

Die aktuelle Definition des Begriffs lautet: Ein Stoff, der bei einer Reaktion Elektronen abgibt, wird oxidiert, ein Stoff, der Elektronen aufnimmt, wird reduziert.

Veraltete Definition der Reduktion:

1. Reduktion: Abgabe von Sauerstoff
Im einfachsten Sinne ist eine Reduktion die Abgabe von Sauerstoff. Wenn z. B. rotes Quecksilberoxid in Quecksilber und Sauerstoff gespalten wird, so handelt es sich um eine Reduktion:

4HgO → 6Hg + O₂

Ein zweites Beispiel: Wenn man Kupfertrioxid im Wasserstoffstrom erhitzt, so entsteht metallisches Kupfer, weil der Wasserstoff mit dem Sauerstoff des CuO Wasser bildet; dem CuO wird der Sauerstoff entzogen.

Ein drittes Beispiel: Wenn man CuO zusammen mit C in einem Reagenzglas unter einem Gasbrenner erhitzt, erhält man Cu + CO₂. Das CuO hat sich in Cu umgewandelt und der Sauerstoff ist nun im CO₂. (Das beim Versuch austretende CO₂ lässt sich mit Kalkwasser nachweisen.)

2. Reduktion: Aufnahme von Wasserstoff
Auf einer höheren Ebene definiert man Reduktion als Aufnahme von Wasserstoff (und Oxidation als Abgabe von Wasserstoff). Anmerkung: Auch hier werden Elektronen aufgenommen. Das heißt, es wird ein Proton sowie ein Elektron aufgenommen. Weil Wasserstoff jedoch wenig elektronegativ ist, zieht jedes andere Atom das Wasserstoffelektron zu sich hin, wenn es eine Verbindung mit „H“ eingeht. (Es ist also eher eine Aufnahme von Elektronen als eine Aufnahme von Wasserstoff) Wenn z. B. Acetaldehyd Wasserstoff aufnimmt, so entsteht Ethanol:

CH₃CHO + H₂ → CH₃CH₂OH

Dieser Reduktionsbegriff ist vor allem für biologische Vorgänge wichtig. In vielen Stoffwechselwegen einer Zelle findet eine Reduktion durch Übertragung von Wasserstoff statt. Die Zelle hat dafür sogar besondere Coenzyme entwickelt, z. B. NAD, NADP oder FAD, welche in der Lage sind, Wasserstoff von einer Verbindung auf eine andere zu übertragen.

Aktuelle Definition von Reduktion: Aufnahme von Elektronen / Verringerung der OxZahl
Auf einer noch höheren Ebene schließlich wird unter Reduktion die Aufnahme von Elektronen verstanden. Wenn z. B. ein Eisennagel in eine Kupfersulfatlösung gestellt wird, bildet sich ein rotbrauner Belag von metallischem Kupfer auf dem Nagel, weil die Eisenatome Elektronen an die Kupferionen abgeben. Das Kupfer wird dabei reduziert (das Eisen oxidiert).

In dieser allgemeinen Definition tritt die Reduktion immer zusammen mit der Oxidation auf:
Oxidation: Fe → Fe²⁺ + 2e^-
Reduktion: Cu²⁺ + 2e^- → Cu
Redoxgleichung: Fe + Cu²⁺ → Cu + Fe²⁺

Das Eisen, das während der Redoxreaktion selbst oxidiert wird, nennt man in diesem Zusammenhang auch Reduktionsmittel, weil seine Anwesenheit die Reduktion des Kupfers erst ermöglicht.

Reduktion bedeutet dabei immer ein Absinken der Oxidationszahl und damit Aufnahme von Elektronen. Oxidation bedeutet dagegen die Abgabe von Elektronen und somit eine Erhöhung der Oxidationszahl.