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Das Geben und Nehmen spielt eine große Rolle in der Chemie. Hier ist diese Funktionsweise auch unter dem Namen Donator-Akzeptor-Prinzip bekannt. Eine Menge chemischer Reaktionen basieren auf dem Donator-Akzeptor-Prinzip. In diesen Reaktionen gibt es immer einen Donator und einen Akzeptor. Dabei überträgt ein Donator (Spender) ein Teilchen auf einen Akzeptor (Empfänger).…
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Jetzt kostenlos anmeldenDas Geben und Nehmen spielt eine große Rolle in der Chemie. Hier ist diese Funktionsweise auch unter dem Namen Donator-Akzeptor-Prinzip bekannt.
Eine Menge chemischer Reaktionen basieren auf dem Donator-Akzeptor-Prinzip. In diesen Reaktionen gibt es immer einen Donator und einen Akzeptor. Dabei überträgt ein Donator (Spender) ein Teilchen auf einen Akzeptor (Empfänger). Je nach Art der Reaktion können verschiedene Teilchen übertragen werden.
Ein Donator ist in der Chemie eine Verbindung, die die Fähigkeit hat, ein Teilchen oder funktionelle Gruppe abzulösen.
Ein Akzeptor ist in der Chemie eine Verbindung, welche die Möglichkeit besitzt, Teilchen eines Reaktionspartners aufzunehmen.
In der Chemie werden ständig Elektronen aufgenommen beziehungsweise abgegeben. Diese Form des Donator-Akzeptor-Prinzips ist beispielsweise bei Redoxreaktionen vertreten. Eine andere typische Art des Donator-Akzeptor-Prinzips ist die Aufnahme und Abgabe von Protonen, welche bei Säure-Base-Reaktionen vorkommen.
Folgende Beispiele veranschaulichen dir das Donator-Akzeptor-Prinzip. Doch davor wiederholen wir kurz die Elektronenverteilung in Molekülen.
Es gibt Moleküle, deren Elektronenhüllen nicht vollständig besetzt sind. Ihnen fehlen wenige Elektronen zur Vervollständigung ihres Edelgaszustandes. Ihr Ziel ist es, so viele Elektronen zu sammeln, bis sie den Edelgaszustand erreicht haben. Sie nehmen also gerne jederzeit Elektronen an und werden daher als Akzeptoren bezeichnet.
Auf der anderen Seite gibt es Moleküle, die ein freies Elektronenpaar besitzen und zu viele Elektronen für einen Edelgaszustand beinhalten. Um ihr Ziel zu erreichen, versuchen sie, dieses freie Elektronenpaar an ein anderes Molekül abzugeben. Sie spenden ihre Elektronen und werden aus diesem Grund Donatoren genannt.
Abbildung 1: Beispiel der Elektronenübertragung bei Magnesium und Chlor
Nähern sich nun ein Donator und ein Akzeptor aneinander an, so bilden sie eine kovalente Bindung – oder auch Elektronenpaarbindung genannt – aus.
In der Chemie kommt es häufig zu Reaktionen zwischen Säuren und Basen. Um besser zu verstehen, was dabei passiert, beziehungsweise, was Säure und Basen eigentlich sind, existieren mehrere Theorien. Dabei liegt allen Theorien das Donator-Akzeptor-Prinzip zugrunde.
Das Lewis-Säure-Base-Konzept des US-amerikanischen Chemikers Gilbert Newton Lewis beruht auf der Aufnahme und Abgabe von Elektronenpaaren und ist somit auch ein Donator-Akzeptor-Prinzip.
Säuren nach Lewis haben die Fähigkeit, sich Elektronenpaare anzueignen. Das bedeutet, sie sind Elektronenpaarakzeptoren.
Häufig sind solche Lewis-Säuren Moleküle, die die Edelgaskonfiguration nicht erreicht haben und somit die äußere Elektronenschale noch nicht vollständig besetzt ist. Ein Beispiel für eine Säure nach Lewis ist Aluminiumchlorid Al(Cl)3.
Basen nach Lewis sind Elektronenpaardonatoren. Sie können Elektronenpaare abgeben.
Grund hierfür ist meist, dass Lewis-Basen freie Elektronenpaare besitzen. Ein typisches Beispiel für eine Base nach Lewis ist Ammoniak.
Des Weiteren gibt es noch das Brönsted-Säure-Base-Konzept, das ebenfalls auf dem Donator-Akzeptor-Prinzip basiert.
Hierbei stellen Brönsted-Säuren Donatoren von Protonen dar. Das heißt, Säuren nach Brönsted geben Protonen ab. Basen nach Brönsted sind hingegen Akzeptoren von Protonen. Sie können Protonen aufnehmen.
Somit kommt es bei einer Säure-Base-Reaktion nach Brönsted zu einem Protonenübergang.
Achtung: Bei Säure-Base-Reaktionen ändern sich die Oxidationszahlen nicht, im Gegensatz zu Redoxreaktionen, die im nachfolgenden Abschnitt näher beschrieben werden.
Das Brönsted-Säure-Base-Konzept und damit das Donator-Akzeptor-Prinzip kannst du zum Beispiel auch auf Wasser anwenden:
Kommt es zur Anlagerung eines Protons an Wasser, entsteht ein Oxonium-Ion (H3O+). Wasser wird hierbei als Akzeptor bzw. Brönsted-Base gesehen.
Wasser kann aber auch als Säure bzw. Donator in Reaktionen mit anderen Stoffen fungieren. Es gibt dann ein Proton ab und es entsteht Hydroxidion (OH-). Da Wasser sowohl Säure als auch Base sein kann, bezeichnet man es auch als Ampholyt.
Auch Redoxreaktionen basieren auf dem Donator-Akzeptor-Prinzip. Doch was sind Redoxreaktionen eigentlich?
Nimmt man die beiden Wortanfänge von Reduktion und Oxidation und fügt sie zu einem Wort zusammen, so erhält man das Wort Redoxreaktion. So wird verdeutlicht, dass die Reaktionstypen Reduktion und Oxidation immer zusammen ablaufen.
Ursprünglich ging die Forschung davon aus, dass eine Redoxreaktion immer unter Sauerstoffbeteiligung abläuft. Alle Redoxreaktionen wurden früher auch Sauerstoff-Übertragungs-Reaktionen genannt. So kam es auch zu dem Begriff der Oxidation.
Die damalige Annahme beinhaltete folgende Schlussfolgerungen:
Beispiel: Kupfer(II)-oxid + Wasserstoff Kupfer + Wasser (siehe Abbildung 1)
Auch wenn diese ursprüngliche Definition der Redoxreaktion nicht komplett falsch ist, ist sie doch etwas zu eng gefasst, sodass man heutzutage bei einer Redoxreaktion eher von der Übertragung von Elektronen ausgeht.
Abbildung 2: Skizze einer Redoxreaktion mit Sauerstoffbeteiligung
Bei einer Redoxreaktion werden Elektronen nach dem Donator-Akzeptor-Prinzip übertragen. Sie wird daher auch Elektronenübertragungsreaktion genannt.
Gleichzeitig kommt es bei diesem Reaktionstyp auch zu einer Änderung der Oxidationszahl. Dies ist nämlich das charakteristische Merkmal einer Redoxreaktion.
Die Oxidationszahl oder Oxidationsstufe gibt in der Chemie die hypothetische Ionenladung eines Moleküls (Atombindung) an. Die Oxidationszahl wird zur Beschreibung von Redoxreaktionen genutzt.
Die zwei wichtigen Komponenten einer Redoxreaktion sind das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel:
Ein Oxidationsmittel oxidiert einen anderen Stoff und wird dabei selbst reduziert. Es nimmt also Elektronen auf und dient deswegen als Elektronen-Akzeptor.
Ein Reduktionsmittel reduziert einen anderen Stoff und wird dabei selbst oxidiert. Es gibt also Elektronen ab und dient deswegen als Elektronen-Donator.Elektronen werden bei solchen Reaktionen im Wesentlichen von einem Reduktionsmittel auf ein Oxidationsmittel abgegeben. Das Reduktionsmittel oxidiert dabei und das Oxidationsmittel selbst wird dabei reduziert. Das Donator-Akzeptor-Prinzip ist somit die Grundlage.
Ein Beispiel dafür ist die Verbrennung von Magnesium. Bei einer Verbrennung handelt es sich, vereinfacht dargestellt, um eine Reaktion mit Sauerstoff. Magnesium agiert hierbei als Donator und gibt zwei Elektronen an den Sauerstoff ab.
Abbildung 3: Redoxgleichung der Verbrennung von Magnesium
In der Chemie gibt es verschiedene Donatoren je nachdem welches Teilchen abgegeben wird. Es gibt Donatoren, die Elektronenpaare abgeben, wie Lewis-Basen. Protonendonatoren, wie Brönsted-Basen, und Elektronendonatoren, welche in Redoxreaktionen vertreten sind, existieren auch.
Es gibt jeweils Protonenakzeptoren nach Brönsted und Elektronenakzeptoren nach Lewis. Wasser kann beispielsweise beides sein. So ist OH- beispielsweise aber auch Protonenakzeptor, während H3O+ ein Elektronenakzeptor ist.
Im Hinblick auf Redoxreaktionen ist ein Elektronendonator das Reduktionsmittel. Dieses gibt Elektronen ab und wird dabei selbst oxidiert.
Eine Säure ist nach Lewis kein Elektronendonator, sondern ein Akzeptor von Elektronenpaaren. Eine Lewis-Base ist hingegen ein Elektronenpaardonator.
Karteikarten in Donator-Akzeptor-Prinzip30
Lerne jetztWas passiert bei dem Donator-Akzeptor-Prinzip?
Ein Donator überträgt ein Teilchen auf einen Akzeptor
Warum wollen Akzeptoren Teilchen aufnehmen und Donatoren Teilchen abgeben?
Sie wollen beide den Edelgaszustand erreichen
Lewis-Säuren und Lewis-Basen sind beide nach dem US-amerikanischen Chemiker Gilbert Newton Lewis benannt.
Lewis-Säuren sind Donatoren.
Lewis-Basen sind...?
Lewis Basen sind Akzeptoren.
Bei welcher Reaktion ändert sich die Oxidationszahl nicht?
Bei der Säure-Base-Reaktion.
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