Lerne eine feste Reihenfolge für Teilgleichungen in wässriger Lösung. Ein vollständiges Beispiel zeigt, wie Atome, Ladungen und Elektronen gemeinsam ins Gleichgewicht kommen.
redoxgleUnsicher beim Einstieg?3 Aufgaben im freiwilligen Kurzcheck
Was kannst du schon?
Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Lösungen mit Erklärungen
Nein, beide Gesamtladungen müssen gleich sein – Zum Beispiel kann eine Gesamtgleichung links und rechts jeweils +17 besitzen.
Sie sinkt – Elektronenaufnahme senkt die formale Oxidationszahl.
Für die Kurzschreibweise hydratisierter Protonen – In Wasser sind Protonen hydratisiert; H⁺ ist eine vereinfachte Bilanzschreibweise.
Redoxgleichungen ausgleichen: Atome, Ladungen und Elektronen müssen stimmen
Eine Reaktionsgleichung beschreibt, in welchem Zahlenverhältnis Teilchen reagieren. Bei einer Redoxreaktion muss zusätzlich die Elektronenübertragung stimmen. Werden fünf Elektronen aufgenommen, müssen an anderer Stelle genau fünf abgegeben werden.
Die Teilgleichungsmethode trennt die Oxidation und die Reduktion zunächst auf dem Papier. Du gleichst beide einzeln aus und setzt sie anschließend wieder zusammen. Die Teilgleichungen sind Rechenschritte; sie behaupten nicht, dass beide Vorgänge unabhängig voneinander ablaufen.
Zwei Kontrollen sind unverzichtbar: Von jeder Atomart muss links und rechts dieselbe Anzahl stehen. Außerdem müssen die Gesamtladungen beider Seiten übereinstimmen. Die Gesamtladung muss dabei nicht null sein.
Saure Lösung und Produkte vorgeben: Permanganat reagiert mit Eisen(II)
Unser Beispiel lautet: Permanganat-Ionen reagieren in saurer Lösung mit Eisen(II)-Ionen zu Mangan(II)-Ionen und Eisen(III)-Ionen. Diese Produkte und das saure Milieu sind vorgegeben.
Das Milieu ist wichtig, weil ein Stoff unter anderen Bedingungen andere Produkte bilden kann. Die Ausgleichsmethode bestimmt passende Koeffizienten für eine gegebene Reaktion; sie sagt nicht allein voraus, welche Produkte tatsächlich entstehen.
In saurer Lösung verwenden wir H₂O und die übliche Kurzschreibweise H⁺. In Wasser liegen Protonen hydratisiert vor, etwa als H₃O⁺. H⁺ in der Bilanz ist daher keine Behauptung über frei herumliegende, ungebundene Protonen.
Redoxgleichung in vier Schritten aufbauen und kontrollieren
Wähle die Schritte der Reihe nach. Frage bei jedem Zustand: Welche Bilanz stimmt schon, welche fehlt noch? Die frühen Zustände sind bewusst unfertige Arbeitsstände.
Die veränderten Atomarten finden
Reduktion · Mangan
MnO₄⁻ → Mn²⁺
Oxidation · Eisen
Fe²⁺ → Fe³⁺
Arbeitsstand: 1 · Atomarten
Mn sinkt von +VII auf +II: Aufnahme von 5 Elektronen. Fe steigt von +II auf +III: Abgabe von 1 Elektron. Diese Gerüste sind noch nicht ausgeglichen.
Vorgegeben: saure Lösung, Permanganat wird zu Mn²⁺ reduziert. H⁺ ist hier die vereinfachte Schreibweise für hydratisierte Protonen.
Mn sinkt von +VII auf +II: Aufnahme von 5 Elektronen. Fe steigt von +II auf +III: Abgabe von 1 Elektron. Diese Gerüste sind noch nicht ausgeglichen.
Vorhersagen und überprüfen: Betrachte „2 · O und H“. Warum ist die Gleichung trotz passender Atomanzahlen noch nicht fertig?
Erklärung nach dem Ausprobieren öffnen
Links beträgt die Ladung +7, rechts +2. Erst fünf Elektronen auf der linken Seite gleichen die Ladung aus. Für die Gesamtreaktion müssen anschließend fünf Eisen(II)-Ionen diese fünf Elektronen liefern.
1 · Oxidationszahlen vergleichen: Mangan wird reduziert, Eisen oxidiert
Mangan: +VII → +II
5 e− aufnehmen
Die Oxidationszahl sinkt um fünf. Das ist eine Reduktion.
Eisen: +II → +III
1 e− abgeben
Die Oxidationszahl steigt um eins. Das ist eine Oxidation.
Noch nicht ausgeglichene Reaktionsgerüste:
MnO4−→ Mn2+
Fe2+→ Fe3+
Mn und Fe stehen jeweils mit einem Atom auf beiden Seiten. Jetzt fehlen bei der Manganreaktion noch O, H und der Ladungsausgleich.
Die Änderung der Oxidationszahlen liefert eine Erwartung für die Elektronenzahlen. Sie ersetzt jedoch nicht die Kontrolle der vollständigen Teilgleichung mit Sauerstoff, Wasserstoff und Ladung.
2 · Vier O-Atome mit 4 H₂O und acht H-Atome mit 8 H⁺ ausgleichen
Links stehen in der Mangan-Teilgleichung vier Sauerstoffatome. Rechts fehlen sie. Ergänze deshalb rechts 4 H₂O. Dadurch stehen dort zusätzlich acht Wasserstoffatome.
Ergänze links 8 H⁺. Jetzt ist die Atombilanz vollständig: ein Mn-Atom, vier O-Atome und acht H-Atome auf jeder Seite.
MnO4− + 8 H+→ Mn2+ + 4 H2O
Zwischenstand: Die Atome stimmen bereits, die Ladungen noch nicht.
Bei der Eisen-Teilgleichung fehlen weder O noch H. Dort wird kein Wasser ergänzt. Man setzt Hilfsteilchen gezielt zum Ausgleich ein, nicht automatisch in jede Teilgleichung.
3 · Fünf Elektronen gleichen die Ladung von +7 auf +2 aus
Die linke Seite der Mangan-Teilgleichung hat die Ladung −1 + 8 = +7. Rechts steht +2; Wasser ist neutral. Ergänze fünf Elektronen links, denn jedes Elektron trägt −1 zur Ladung bei.
Mangan-Teilgleichung: Fünf Elektronen kommen nach links
Seite
Vor e−-Ausgleich
Danach
Links
−1 + 8 = +7
+7 − 5 = +2
Rechts
+2
+2
MnO4− + 8 H+ + 5 e−→ Mn2+ + 4 H2O
Links ergibt sich nun −1 + 8 − 5 = +2. Das passt zur rechten Seite. Elektronen werden aufgenommen, wie für eine Reduktion erwartet.
Eisen: Ein Elektron kommt auf die rechte Seite
Fe2+→ Fe3+ + e−
Links steht +2, rechts +3 − 1 = +2. Das Elektron wird abgegeben: Diese Teilgleichung beschreibt die Oxidation.
4 · Eisen-Teilgleichung verfünffachen, addieren und Elektronen kürzen
Die Reduktion benötigt fünf Elektronen, die Oxidation liefert zunächst nur eines. Multipliziere deshalb die gesamte Eisen-Teilgleichung mit fünf: 5 Fe²⁺ → 5 Fe³⁺ + 5 e⁻.
Addiere beide linken und beide rechten Seiten. Die fünf Elektronen erscheinen nun auf beiden Seiten und werden gekürzt. Die Gesamtgleichung lautet:
MnO4− + 8 H+ + 5 Fe2+→ Mn2+ + 4 H2O + 5 Fe3+
Links beträgt die Gesamtladung −1 + 8 + 10 = +17. Rechts sind es +2 + 15 = +17. Auch Mn, Fe, O und H stimmen jeweils überein. Die Koeffizienten stehen im kleinsten ganzzahligen Verhältnis.
Abschlusskontrolle: Jede Atomart und die Gesamtladung vergleichen
Kontrolle
Links
Rechts
Mn
1
1
Fe
5
5
O
4
4
H
8
8
Ladung
−1 + 8 + 10 = +17
+2 + 15 = +17
H₃O⁺ statt H⁺ verwenden: Auch die Wassermenge muss angepasst werden
Wenn im Unterricht H₃O⁺ verwendet wird, lässt sich die Gleichung umschreiben. Addiere zunächst auf beiden Seiten acht Wassermoleküle. Fasse links 8 H⁺ und 8 H₂O zu 8 H₃O⁺ zusammen.
MnO₄⁻ + 8 H₃O⁺ + 5 Fe²⁺ → Mn²⁺ + 12 H₂O + 5 Fe³⁺
Es handelt sich um dieselbe Stoffbilanz in einer anderen Schreibweise. Ersetze H⁺ nicht einfach durch H₃O⁺, ohne die Wassermenge anzupassen: Dadurch würden zusätzliche H- und O-Atome in der Gleichung auftauchen.
Basische Lösung: H⁺ mit OH⁻ zu Wasser zusammenfassen und Wasser kürzen
In basischer Lösung dürfen in der fertigen Gleichung keine H⁺-Ionen als zugesetztes saures Hilfsteilchen verbleiben. Ein systematischer Weg ist: zunächst mit H⁺ und H₂O ausgleichen, dann auf beiden Seiten so viele OH⁻ ergänzen, dass alle H⁺ zu Wasser zusammengefasst werden. Anschließend Wasser kürzen.
Beispiel einer Reduktions-Teilgleichung: O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O. Addiere auf beiden Seiten 4 OH⁻. Links entstehen aus 4 H⁺ und 4 OH⁻ vier Wassermoleküle. Nach Kürzen von zwei H₂O bleibt:
O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻ → 4 OH⁻
Kontrolle: vier O-Atome, vier H-Atome und die Gesamtladung −4 auf jeder Seite. Für eine vollständige Redoxreaktion fehlt hier noch eine passende Oxidation, die vier Elektronen liefert. Die Wahl des Produkts muss zum Milieu passen.
Verändere Koeffizienten vor Formeln, niemals Indizes innerhalb einer Formel oder vorgegebene Ionenladungen. MnO₄⁻ und MnO₂ sind unterschiedliche Teilchen, keine frei austauschbaren Schreibweisen.
Multipliziere bei einer Teilgleichung jeden Koeffizienten mit, einschließlich Wasser und Elektronen. Kürze nur identische Teilchen, die auf beiden Seiten vorkommen.
Elektronen dürfen in einer vollständigen Redoxgesamtgleichung nicht übrig bleiben. Eine korrekte Atombilanz bei falscher Ladungsbilanz ist noch keine ausgeglichene Gleichung.
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Alle 18 Aufgaben mit Lösungen zum Nachlesen
1 · Erkennen und zuordnen
1. Welche beiden Kontrollen braucht eine ausgeglichene Ionengleichung?
Nur die Zahl der Formeln
Atomanzahlen und Gesamtladungen
Nur Atomanzahlen
Lösung und Erklärung
Atomanzahlen und Gesamtladungen
Von jeder Atomart und von der Ladung muss links wie rechts gleich viel bilanziert sein.
2. Was darfst du beim Ausgleichen einer vorgegebenen Reaktion verändern?
Koeffizienten vor den Formeln
Die Indizes in den Stoffformeln
Beliebig die Ionenladungen
Lösung und Erklärung
Koeffizienten vor den Formeln
Koeffizienten ändern Teilchenanzahlen. Geänderte Indizes oder Ladungen können andere Teilchen bedeuten.
3. Wo stehen die Elektronen in einer Reduktions-Teilgleichung?
Rechts
Immer auf beiden Seiten gleich
Links
Lösung und Erklärung
Links
Bei einer Reduktion werden Elektronen aufgenommen.
4. Fe²⁺ wird zu Fe³⁺. Wie lautet die Teilgleichung?
Fe³⁺ → Fe²⁺ + e⁻
Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻
Fe²⁺ + e⁻ → Fe³⁺
Lösung und Erklärung
Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻
Die Oxidation gibt ein Elektron ab. Rechts ist die Gesamtladung +3 − 1 = +2.
5. Mn ändert sich von +VII auf +II. Wie viele Elektronen nimmt ein Mn-Atom auf?
Fünf
Zwei
Sieben
Lösung und Erklärung
Fünf
Die Oxidationszahl sinkt um fünf; entsprechend werden fünf Elektronen bilanziert.
6. Warum ist das vorgegebene Reaktionsmilieu wichtig?
Es legt nur die Schriftfarbe der Gleichung fest
Es ersetzt jede Ladungskontrolle
Es kann beeinflussen, welche Produkte entstehen
Lösung und Erklärung
Es kann beeinflussen, welche Produkte entstehen
Ausgleichen bestimmt Koeffizienten einer gegebenen Reaktion; Produkte müssen zu den Bedingungen passen.
2 · Anwenden und erklären
1. MnO₄⁻ → Mn²⁺ in saurer Lösung: Wie viele H₂O ergänzen rechts die vier O-Atome?
Acht
Vier
Zwei
Lösung und Erklärung
Vier
Jedes Wassermolekül bringt ein O-Atom auf die rechte Seite.
2. Nach Ergänzen von 4 H₂O rechts: Wie viele H⁺ gleichen links den Wasserstoff aus?
Acht
Vier
Zwei
Lösung und Erklärung
Acht
Vier Wassermoleküle enthalten insgesamt acht H-Atome.
3. Welche Gesamtladung hat die linke Seite von MnO₄⁻ + 8 H⁺ vor dem Elektronenausgleich?
+8
−9
+7
Lösung und Erklärung
+7
−1 + 8·(+1) = +7.
4. Wie gleicht man links +7 und rechts +2 in der Mn-Teilgleichung aus?
Zwei e⁻ links ergänzen
Fünf e⁻ links ergänzen
Fünf e⁻ rechts ergänzen
Lösung und Erklärung
Fünf e⁻ links ergänzen
Elektronen tragen −1. Links sinkt +7 durch fünf Elektronen auf +2.
5. Wie oft braucht man Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻ für eine Reduktion mit fünf e⁻?
Fünfmal
Zweimal
Einmal
Lösung und Erklärung
Fünfmal
Fünf Eisen(II)-Ionen liefern insgesamt fünf Elektronen.
6. In MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 Fe²⁺ → Mn²⁺ + 4 H₂O + 5 Fe³⁺ ist die Ladung beider Seiten …
0
+7
+17
Lösung und Erklärung
+17
Links −1 + 8 + 10 = +17; rechts +2 + 15 = +17.
3 · Prüfen und übertragen
1. Beim Umschreiben der Mn/Fe-Gesamtgleichung mit 8 H₃O⁺ statt 8 H⁺ stehen rechts insgesamt wie viele H₂O?
Acht
Zwölf
Vier
Lösung und Erklärung
Zwölf
Zu beiden Seiten werden acht H₂O addiert. Links werden daraus mit H⁺ acht H₃O⁺; rechts 4 + 8 = 12 H₂O.
2. Wie überführt man eine mit H⁺ ausgeglichene Teilgleichung in basische Schreibweise?
Auf beiden Seiten passendes OH⁻ ergänzen, Wasser bilden und kürzen
H⁺ ersatzlos streichen
Nur auf einer Seite H⁺ durch OH⁻ ersetzen
Lösung und Erklärung
Auf beiden Seiten passendes OH⁻ ergänzen, Wasser bilden und kürzen
Die gleiche Ergänzung auf beiden Seiten erhält die Bilanz. H⁺ und OH⁻ werden zu H₂O.
3. Welche Sauerstoffreduktion ist in basischer Lösung richtig ausgeglichen?
O₂ + 4 e⁻ → 4 OH⁻
O₂ + 2 H₂O → 4 OH⁻ + 4 e⁻
O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻ → 4 OH⁻
Lösung und Erklärung
O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻ → 4 OH⁻
Links und rechts sind vier O, vier H und die Ladung −4 vorhanden.
4. Eine Teilgleichung wird verdoppelt. Was muss mitmultipliziert werden?
Die Ionenladungen statt der Koeffizienten
Alle Koeffizienten, auch die von H₂O und e⁻
Nur der Koeffizient des Metalls
Lösung und Erklärung
Alle Koeffizienten, auch die von H₂O und e⁻
Nur das Multiplizieren der gesamten Teilgleichung erhält die Atome und die Ladungsbilanz.
5. Beweist eine korrekte Atombilanz allein, dass eine Redoxgleichung fertig ist?
Nein, auch die Ladung und Elektronenbilanz müssen stimmen
Ja, Ladungen spielen dann keine Rolle mehr
Ja, sofern Wasser enthalten ist
Lösung und Erklärung
Nein, auch die Ladung und Elektronenbilanz müssen stimmen
Eine Gleichung kann die Atome richtig zählen und trotzdem eine falsche Ladungsbilanz haben.
6. Kann das Ausgleichen allein entscheiden, ob Permanganat in jedem Milieu zu Mn²⁺ wird?
Ja, die Methode erzwingt immer Mn²⁺
Ja, solange fünf Eisenionen vorhanden sind
Nein, die Produkte müssen chemisch vorgegeben oder begründet sein
Lösung und Erklärung
Nein, die Produkte müssen chemisch vorgegeben oder begründet sein
Das saure Milieu und Mn²⁺ als Produkt gehören zur betrachteten Reaktion, nicht zu jeder Permanganatreaktion.
Wie sicher bist du jetzt?
Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Lösungen mit Erklärungen
Fünf – Mn benötigt fünf Elektronen, jedes Fe²⁺ liefert eines.
+2 – Links −1 + 8 − 5 = +2; rechts trägt nur Mn²⁺ die Ladung +2.
Zusätzliche H- und O-Atome würden unbilanziert eingeführt – Die Wasserbilanz muss angepasst werden; in diesem Beispiel erhöht sich rechts H₂O von 4 auf 12.
Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.
Weitere Aufgaben zum Selbstcheck
Sechs Aufgaben zum Selbstcheck
Erst selbst lösen, dann die Lösung öffnen.
1 · Womit gleicht man Sauerstoff in der Teilgleichungsmethode aus?
Lösung ansehen
Mit H₂O; in saurer Lösung wird anschließend Wasserstoff mit H⁺ ausgeglichen.
2 · Mn geht von +VII auf +II. Wie viele Elektronen werden aufgenommen?
Lösung ansehen
Fünf Elektronen pro Manganatom.
3 · Warum wird die Eisen-Teilgleichung im Beispiel mit fünf multipliziert?
Lösung ansehen
Ein Fe²⁺ gibt ein Elektron ab; die Mangan-Teilgleichung benötigt fünf.
4 · Welche Gesamtladung hat die fertige Gleichung auf jeder Seite?
Lösung ansehen
+17. Links −1 + 8 + 5 · 2; rechts 2 + 5 · 3.
5 · Darf man beim Ausgleichen Fe²⁺ durch Fe³⁺ ersetzen, um die Ladung anzupassen?
Lösung ansehen
Nein. Die vorgegebenen Teilchen bleiben erhalten. Man gleicht mit Koeffizienten und passenden Hilfsteilchen aus.
