Ex.CE.L Unternehmensberatung und Arbeitsschutz
Ingenieur- und Sachverständigenbüro
Dipl.-Ing. (FH) Dipl.-Wi.-Ing (FH) Mario Kräft

Leitender Sicherheitsingenieur
Staatsexamen technischer Gewerbeaufsichtsdienst
Dozent im Arbeitsschutz (DGUV, IAG)
Sachverständiger für Explosionsschutz
(Prüfbefähigung gem. § 2 (6) i. V. m. Anhang 2, Abschnitt 3, Nr. 3.3 BetrSichV)

Stöchiometrische Wertigkeit

Zum Aufstellen von chemischen Gleichungen und für das Aufstellen chemischer Formeln ist es notwendig zu wissen, mit welcher Anzahl von Atomen ein Atom des einen Elements in der Lage ist, sich chemisch mit anderen Atomen anderer Elemente zu binden:

Die stöchiometrische Wertigkeit (oft auch nur als Wertigkeit eines Elements bezeichnet) gibt an, mit wie viel einwertigen Atomen sich ein Atom dieses Elements verbindet.

Die Redoxreaktion

Aus einer Reaktionsgleichung lässt sich eine Elektronenabgabe oder -aufnahme nicht erkennen. Um diesen Vorgang zu verdeutlichen, zerlegt man die Gesamtreaktionsgleichung in die beiden einander entgegen gesetzten Einzelreaktionen, nämlich in die der Oxidationsreaktion und die der Reduktionsreaktion. Durch diesen Schritt wird erkennbar, dass Elektronenabgabe einerseits, stets einer Elektronenaufnahme andererseits zuzuordnen ist. Die Oxidation und die Reduktion sind also immer Teile des gemeinsamen Prozesses der sogenannten »Redoxreaktion«:    

In dieser Reaktionsgleichung zeigt sich der Sauerstoff als Elektronenakzeptor (Oxidationsmittel); während in der nun folgenden Vereinzelung der Redoxreaktion gezeigt wird, dass das Chlor die Rolle des Elektronenakzeptors übernommen hat;

                                    Oxidation (Reduktionsmittel)

                                    Reduktion (Oxidationsmittel)

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                       Redoxreaktion (Reaktionsgleichung)

In dieser Reaktionsgleichung zeigt sich der Sauerstoff als Elektronenakzeptor (Oxidationsmittel); während in der nun folgenden Vereinzelung der Redoxreaktion gezeigt wird, dass das Chlor die Rolle des Elektronenakzeptors übernommen hat;

                                   Oxidation (Reduktionsmittel)

                                   Reduktion (Oxidationsmittel)

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                       Redoxreaktion (Reaktionsgleichung)

Die Elektronenakzeptoren (Oxitationsmittel), wie hier der Sauerstoff und das Chlor, sind Elemente, denen nur wenig Elektronen zum Erreichen der Edelgaskonfiguration fehlen. Sie nehmen die fehlenden Elektronen auf und werden dabei reduziert. Im Gegensatz hierzu stehen die Reduktionsmittel, wie beispielsweise der Wasserstoff oder Kohlenstoff, die als Elektronendonatoren Elektronen abgeben und mithin oxidiert werden.

Die Allgemeine Definition für die Oxidation und die Reduktion lautet:
Die Oxidation ist die Elektronenabgabe. Die Reduktion ist die Elektronenaufnahme. Die Redoxreaktionsgeschwindigkeit, wie beim Vorgang der Verbrennung, ist sowohl von der Stärke des Reduktionsstoffes als auch von der Stärke des Oxidationsstoffes abhängig. [3]

Stöchiometrie bezüglich Propan und Ethylen

Schließlich seien hier noch die Redoxreaktionsgleichungen der in den hier beschriebenen Versuchen behandelten Brenngase Propan und Ethylen bezüglich ihrer stöchiometrischen Mengenangaben mit Luft (21%Vol. Sauerstoff, 79%Vol. Stickstoff) dargestellt: 

Darstellung für Propan:




Darstellung für Ethylen:



Nimmt man nun den jeweiligen Reziprokwert der linken Seite der Reaktionsgleichung und multipliziert diesen mit 100, so erhält man den stöchiometrischen Volumenanteil vom Hundert des Brenngases im Gemisch mit Luft, und zwar für Propan = 4,03 %Vol. und für Ethylen (= Ethen) = 6,54%Vol.

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