RedoxProzesse

Redoxprozesse sind chemische Reaktionen, bei denen Elektronen zwischen Spezies übertragen werden. Dabei erfolgen Oxidation (Abgabe von Elektronen) und Reduktion (Aufnahme von Elektronen) häufig gleichzeitig in Form von Redoxpaaren. Der Elektronendonator wird als Reduktionsmittel bezeichnet, der Elektronenakzeptor als Oxidationsmittel. Die Veränderung der Oxidationszahlen kennzeichnet den Prozess; oft wird eine Spezies oxidiert und eine andere reduziert. Der Gesamtprozess muss ausgeglichen sein und führt zu Energieänderungen, die vom Elektronentransfer abhängen.

Zentral für Redoxprozesse ist das Redoxpotential. Jedes Redoxpaar besitzt ein Standardreduktionspotential E°, das die Tendenz angibt, Elektronen zu akzeptieren. Ein höheres E° bedeutet, dass das Paar stärker als Oxidationsmittel wirkt. Die Nernst-Gleichung verbindet E° mit den tatsächlichen Bedingungen (Konzentrationen, Temperatur) und erlaubt die Berechnung des realen Redoxpotentials. In vielen Anwendungen wird das Oxidations-Reduktionspotential (ORP) gemessen, um die Redoxlage einer Lösung zu charakterisieren.

Beispiele umfassen biologische Prozesse wie die Zellatmung und die Fotosynthese, chemische Reaktionen wie Verbrennung und Korrosion (z. B. Rostbildung) sowie industrielle Anwendungen in galvanischen Zellen, Brennstoffzellen und der Metallveredelung. Redoxreaktionen gehen oft mit Änderungen der Aggregatzustände, mit Komplexbildung oder mit Disproportionierung einher.

Anwendung und Bedeutung: In Umwelt- und Geowissenschaften steuern Redoxprozesse die Mobilität von Schadstoffen, Mineralumbildung und Wasserchemie. In der Technik spielen sie eine zentrale Rolle in Energiespeichern (Batterien, Brennstoffzellen) und in der Elektrochemie. Messwerte des ORP liefern Hinweise auf die chemische Reaktivität einer Lösung, müssen aber im Kontext von pH und anderen Faktoren interpretiert werden.