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Spannungsreihe der Halogene

Wieder ein Versuch

Versuch 5A: Chlor und Natriumbromid
Durchführung:
  1. Geben Sie in ein Reagenzglas zunächst etwas Natriumbromid-Lösung und dann das gleiche Volumen Chlorwasser.
  2. Schütteln Sie das Reagenzglas kräftig (Stopfen!)
  3. Lassen Sie das Stoffgemisch etwas stehen und beobachten Sie.
Beobachtungen:

Das ursprünglich farblose bis leicht grüne Stoffgemisch färbt sich mehr oder weniger kräftig braun.

Hier sehen Sie ein Bild, das den Versuch 5A in der Version als Demonstrationsexperiment zeigt.

Ein großer Rundkolben wird zur Hälfte mit Natriumbromid-Lösung gefüllt, dann wird Chlorgas in den Rundkolben geleitet. Im Idealfall muss man den Kolben gar nicht schütteln, es bildet sich bereits beim Einleiten des Chlorgases eine braune Schicht an der Oberfläche der NaBr-Lösung. Für diese Beobachtung gibt es eigentlich nur eine Erklärung:

Dieses Bild zeigt die Redoxgleichungen, die dem Versuch zu Grunde liegen. Die Bromid-Ionen der NaBr-Lösung werden oxidiert; sie geben je ein Elektron ab, und die beiden entstandenen Brom-Atome vereinigen sich zu einem Brom-Molekül.

Das Chlor liegt in Form von Cl2-Molekülen vor. Diese werden reduziert, indem sie zwei Elektronen aufnehmen, dabei entstehen Chlorid-Ionen.

Insgesamt werden zwei Elektronen von zwei Bromid-Ionen auf ein Chlor-Molekül übertragen. Die beobachtete Braunfärbung des Stoffgemischs wird durch das entstandene elementare Brom hervorgerufen.

Versuch 5B: Chlor und Natriumiodid
Durchführung:
  1. Wiederholen Sie Versuch 5A, nur verwenden Sie diesmal eine Natriumiodid-Lösung statt der Natriumbromid-Lösung.
Beobachtungen:

Das ursprünglich farblose bis leicht grüne Stoffgemisch färbt sich mehr oder weniger kräftig violett.

Hier die entsprechende Abbildung, wieder als Demonstrationsversuch in einem großen Rundkolben. Die Redoxreaktion aufzustellen sollte jetzt nicht allzu schwer sein.

Interessant ist nun die folgende Variante des Versuchs:

Wenn man den Versuch mit einer NaCl-Lösung und elementarem Brom wiederholt, passiert gar nichts.

Die Spannungsreihe der Halogene

Irgendwie erinnert das Ganze ein bisschen an den Eisennagel-Versuch:
Stellt man einen Eisennagel in eine Kupfersulfat-Lösung, so bildet sich ein brauner Niederschlag aus elementarem Kupfer. Stellt man umgekehrt ein Kupferblech in eine Eisensulfat-Lösung, so passiert nichts. Erklärt hatten wir dieses Phänomen mit dem Begriff des Redoxpotenzials. Eisen hat ein negativeres Redoxpotenzial als Kupfer, daher fließen die Elektronen freiwillig nur vom Eisen zum Kupfer, aber nicht in umgekehrter Richtung.

Bei den Nichtmetallen Chlor, Brom und Iod scheint es sich ähnlich zu verhalten. Offensichtlich gibt es auch hier eine Redoxreihe, und die Elektronen können nicht beliebig von einem Nichtmetall-Ion auf die Atome eines anderen Nichtmetalls übertragen werden.

Auf dieser Folie sehen Sie die Redoxreihe der Halogene. Iodid-Ionen haben das "höchste" Redoxpotenzial, sie können Elektronen an Brom- und Chlor-Moleküle abgeben. An zweiter Stelle stehen die Bromid-Ionen, sie können Elektronen an Chlor-Moleküle abgeben, nicht aber an Iod-Moleküle.

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