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Redoxreaktion Permanganat-Ionen und Bromid
 
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Gab



Anmeldungsdatum: 30.04.2011
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: 14. Jan 2012 18:26    Titel: Redoxreaktion Permanganat-Ionen und Bromid Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo Leute, ich habe ein Problem. Ich muss Chemie-Hausaufgaben machen, aber ich war in der letzten Chemiestunde leider nicht da, also weiß ich nicht, was die im Unterricht genau gemacht haben... Die Aufgabe lautet wie folgt:

a) Permanganat-Ionen reagieren in saurer Lösung mit Bromid-Ionen.

Dazu soll man jetzt die Redoxreaktion aufstellen (mit Teilreaktionen).

Meine Ideen:
Werden das Bromid demnach oxidiert und die Permanganat-Ionen reduziert? Dann hätte ich folgende Idee:

Reduktion:

Oxidation:

Kann der Anfang so überhaupt stimmen?! Ich glaube nämlich, dass ich da völlig auf dem Holzweg bin! unglücklich Werden die Permanganat-Ionen vielleicht doch zu Mangan(IV)oxid, also Braunstein?! Wird es in diesem Fall überhaupt reduziert, oder oxidiert.. Mensch, ich bin am Verzweifeln..
magician4
Administrator


Anmeldungsdatum: 05.10.2009
Beiträge: 11722
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 14. Jan 2012 19:21    Titel: Antworten mit Zitat

die erste zeile ist schon ok: genauso reagiert permanganat als oxidationsmittel im sauren als oxidationsmittel:
MnO4- + 8 H+ + 5 e- --> Mn2+ + 4 H2O
und da mangan eh schon im permanganat in der oxiadtionsstufe + VII rumlungert, ist es also maxiamal oxidiert und kann auch nicht weiter oxidiert werden, also andere reduzieren

damit ist das, was es in redoxreaktionen tun kann, eindeutig: es muss , wenn es redoxmaessig reagiert, stets selbst dabei reduziert werden

deine zweite zeile ist hingegen innvoativ

fangen wir damit an, dass du da irgendwie ein sauerstoeffchen "weggezaubert" hast (links 2: 2* wasser, rechts eines: 1 BrO3- )
auch die oxidationsstufe des broms im BrO3- waere ja immernoch -1, und es stellt sich daher die frage woher dann die elektroenchen stammen sollen...

aber wenn ich mal davon ausgehe, dass du da einfach nur eine 2 vergessen hast, und eigentlich " BrO23- " hinpinseln wolltest, dann stuende da ja:

Br- + 2 H2O --> BrO23- + 4 H+ + 2 e-
... und das waere dann redoxmaessig eine korrekte formulierung, mit dem wechsel der oxidationsstufe beim brom von -1 nach +1

leider jedoch: m.w.n. passiert das so nicht
was hingegen stattfindet ist folgendes:
2 Br- --> Br2 + 2 e-

es reagiert mithin nicht ein brom von -1 nach + 1 , sondern es reagieren zwei brom von -1 nach null: ein elementares brom-molekuel entsteht (plus zwei elektroenchen, natuerlich)


... und sowas siehst du dem brom nicht an dass es diesen weg und nicht den anderen geht, kannst es nicht aus dem periodensystem entnehmen usw: das ist auf schulniveau nicht vorhersagbar fuer dich, das kannst du erstmal nur lernend zur kenntnis nehmen.

soderle, deine beiden halbgleichungen lauten mithin:
(a) reduktion: MnO4- + 8 H+ + 5 e- --> Mn2+ + 4 H2O
(b) oxidation: 2 Br- --> Br2 + 2 e-


... und jetzt musst du diese beiden teilgleichungen halt nur noch zusammenfummeln


kommst du weiter?


gruss

ingo

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Legion
Gast





BeitragVerfasst am: 14. Jan 2012 22:52    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

Entschuldigt das Hineinplatzen, aber folgendes hat mein Interesse geweckt:
magician4 hat Folgendes geschrieben:

... und sowas siehst du dem brom nicht an dass es diesen weg und nicht den anderen geht, kannst es nicht aus dem periodensystem entnehmen usw: das ist auf schulniveau nicht vorhersagbar fuer dich, das kannst du erstmal nur lernend zur kenntnis nehmen.


Bin zwar auch noch auf „Schulniveau”, würde dennoch gerne wissen, wie man das herleiten könnte.

Liebe Grüße
magician4
Administrator


Anmeldungsdatum: 05.10.2009
Beiträge: 11722
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 15. Jan 2012 00:47    Titel: Antworten mit Zitat

so wirklich wirklich herleiten kannst du das nur schlecht

was noch relativ einfach herbeizuargumentieren waere ist, dass BrO23- ein aeusserst instabiles teilchen sein muss im sauren, da (a) am brom (+I) eh schon sechs elektroenchen rumlungern, fuer die bindung zum ersten O dann ein weiteres elektronenpaar (bindend) zu konstatieren waere, was dann zusammen acht macht, sodass dann die bindung zu einem weiteren O2- nur unter groeblicher ueberschreitung der oktettkonfiguration erkauft werden koennte, und (b) das GG O2- + 2 H+ <--> H2O im sauren natuerlich barbarisch weit rechts liegt ( = das gleichgewicht BrO23- <--> BrO- + O2- wird mithin permanent gestoert).
(c) kommt hinzu, dass 3 negative ladungen auf nem haufen natuerlich auch etwas ist, was selbst anionen vermeiden wenn es denn geht: solange keine starken kovalenten einfachbindingen den laden zusammenhalten (wie beim sulfat, phosphat..) wird das teilchen also versuchen rausztuschmeissen was energetisch rausschmeissbar ist (weshalb du in der gesamten chemie der halogen-sauerstoff-anionen auch stets nur einfach negativ geladene species antriffst)

mithin sinds im prinzip die gleichen gruende , aus denen auch das gleichgewicht
[H4O]2+ + H2O <--> 2 H3O+ extrem weit auf der rechten seite liegt.

was nicht mehr ganz so einfach wegzuargumentieren waere ist die existenz des BrO-, denn das gibt es nun wirklich, sowohl inform seine (sehr sehr instabilen) saeure wie auch inform (nur geringfuegig weniger sensibler) anionischer salze. (Br2 + H2O <--> HBrO + HBr , das gleichgewicht liegt ziemlich weit links, ist in "bromwasser" aber deutlich "mehr als komplett vernachlaessigbar" gegeben. unter anderem liegt hierin die quelle des bei angriffen auf doppelbindungen gerne initial genannten teilchens Br+ : HOBr + H+ <--> Br+ + H2O)

man kann auch noch nicht einmal damit argumentieren. dass das normalpotential des permanganat ( E0 = 1,51 V /pH=1 gegen Mn2+) nicht ausreichen wuerde, um das brom bis nach +I zu oxidieren, komplett (HOBr/HBr +1,34 V gegen Br2 + H2O ), und dass daher einfach bei null (im oben gezeigten waessrigen disporportionierungsgleichgewicht ) ende ist im gelaende.


tja, BrO- ist eine geheimnisvolle species, und warum die sich nicht so einfach von permanganat herbeipruegeln laesst... bleibt ihr eigenes suesses kleines geheimnis.
ich koennte jetzt so tun als wuesste ich's, und mit "der vorgang ist, wenn sich einmal elementares brom gebildet hat, kinetisch gehemmt" rumschwallern (was moeglicherweise sogar stimmt, waere in solchen faellen ein haeufig anzutreffendes phaenomen)...
... aber wissen tu ichs net wirklich, und meine literatur gibts hier daheim net wirklich her

sollte also jemand speziell zu diesem aspekt naeheres beitragen koennen: be my (/ our) guest

gruss

ingo

P.s.: @ legion: ich weiss, das ist alles deutlich jenseits schulniveau and beyond. aber genau danach hattest du ja gefragt.

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Zuletzt bearbeitet von magician4 am 16. Jan 2012 16:27, insgesamt einmal bearbeitet
Gab



Anmeldungsdatum: 30.04.2011
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: 15. Jan 2012 23:04    Titel: Antworten mit Zitat

Also danke erstmal für die tolle Antwort! smile Ich denke mal, dass man jetzt einfach die Reduktion (sozusagen) mal 2 nehmen muss und die Oxidation mal 5. Dann würde dastehen:

Redoxreaktion:

Oder? Und dann vereinfachen:



Kann das so stimmen? smile
magician4
Administrator


Anmeldungsdatum: 05.10.2009
Beiträge: 11722
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 16. Jan 2012 05:24    Titel: Antworten mit Zitat

perfekt!

gruss

ingo

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magician4
Administrator


Anmeldungsdatum: 05.10.2009
Beiträge: 11722
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 16. Jan 2012 23:40    Titel: Antworten mit Zitat

nachtrag "warum kommt brom raus, warum gehts nicht weiter"?


(hat mir ja auch keine ruhe gelassen... )

des raetsels loesung gem. stand meiner derzeitgen recherche, in kurzfassung:

I) zunaechst akkumuliert aus kinetischen gruenden elementares brom, und zwar solange , bis kein bromid mehr da ist

II) danach zersetzt das brom restliches permanganat in einem katalysecyclus, zu letztendlich sauerstoff und Mn2+ ionen

im einzelnen:

solange noch bromid da ist
(a) bromid wird von permanganat schnell zu brom oxidiert:
(1) 10 Br- + 16 H+ + 2 MnO4- --> 5 Br2 + 8 H2O + 2 Mn2+
da brom in heterogene phase abhaut, ist es weitgehend im wasser, also am permanganat, nicht praesent.
(b) weiteroxidation gem.
(2) 2 MnO4- + 5 Br2 + 6 H+ + 2 H2O --> 2 Mn2+ + 10 HOBr
findet aufgrund der geringen edukt-konzentrationen im reaktionsraum nur sehr eingeschraenkt statt, mithin umsatzmaessig langsam
(c) dennoch gem. (2) gebildete hypobromige saeure symproportioniert im sauren schnell mit restlichem bromid gem:
(3) HOBr + HBr --> Br2 + H2O
...sodas also etwaige weiteroxidationsprodukte solange noch bromid anwesend ist, instant wieder zu brom zurueckgefuehrt werden.

die fuehrt also zu einer praktisch vollstaendigen akkumulation allen bromids auf der brom-stufe, solange eben noch bromid anwesend ist

wennn alles bromid verbraucht ist
und sofern noch permanganat wg. ueberschuss vorhanden ist, so ist die reaktion gem. (2) the only game in town, welche jedoch wie bereits erwaehnt, eher langsam ablaeuft. trotzdem kommt es zur bildung hypobromiger saeure, welche jedoch oberhalb 0°C eher sensibel ist und schnell zu bromsaeure und bromwasserstoff zerschreddert:
(4) 3 HOBr --> HBrO3 + 2 HBr
...wobei die HBr dann natuerlich instant wieder gem. (1) von permanganat zu elementarem brom oxidiert wird, oder aber mit hypobromiger saeure wiederum gem. (3) zu brom symproportioniert, wodurch dieser teil dann die gesamtreaktion zeigt:
( 5 = 3+4 ) 5 HOBr --> HBrO3 + 2 Br2 + 2 H2O
was in kombination mit dem generierungsprozess der hypobromigen saeure aus brom und permanganat gem. (2) sodann zusammenfassend wird zu
(6 = 2+5) 2 MnO4- + Br2 + 6 H+ --> 2 Mn2+ + 2 HBrO3+ 2 H2O

--> unsere diskutierte oxidationsstufe +1 bildet sich also tatsaechlich, wird jedoch zuegig zu bromsaeure weiterdisproportionieren

somit ueberfuehren wir ueberschuessigse permanganat also zunaechst zur bromsaweure, bis alles permanganat verbraucht ist

wenn auch permanganat verbraucht ist
zeigt sich mittelfristig die metastabilitaet der bromsaeure, welche besonders in hoeheren konzentrationen zersetzlich ist:
(7) 4 HBrO3 --> 2 Br2 + 5 O2 + 2 H2O

wodurch wir fuer permanganat schlussendlich folgende brom"katalysierte " zersetzungsreaktion erhalten:
(8 = 7+6) 4 MnO4- + 12 H+ --(kat. Br2)--> 4 Mn2+ + 5 O2 + 6 H2O


...womit letztendlich der kreis geschlossen waere, und alles permanganat entweder in der direkten bromdarstellung aus bromid gelandet ist, oder (im ueberschuss) indirekt im sauren von brom zu sauerstoff , manganionen sowie wasser zerlegt worden ist


... und alles bromid als brom schlussendlich rauskommt: brom, oxidationsstufe null


gruss

ingo

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Gab



Anmeldungsdatum: 30.04.2011
Beiträge: 4

BeitragVerfasst am: 17. Jan 2012 15:16    Titel: Antworten mit Zitat

Hab' gestern das Ganze vorgestellt und Pluspunkte gesammelt. Vielen lieben herzlichen Dank! Mit Zunge smile
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