Problematisch ist die Oxidation von Stoffen wie den Alkoholen, Aldehyden oder Ketonen, vor allem wenn es um die Synthesen von Zwischenstufen geht. Denn die organischen Lösemittel lassen sich - nach Anzünden als Aktivierung - meistens nur nach dem "Alles oder Nichts"-Prinzip oxidieren. Sie verbrennen deshalb meistens nur zu CO₂ und H₂O.
Mit heterogenen Katalysatoren kann man organische Stoffe gezielter umsetzen, oftmals sogar die Reaktionen in die gewünschten Richtungen lenken.

1. Oxidation von Aceton an Kupferdraht
Kupfer überträgt Oxidationsäquivalente auf Reduktionsmittel wie Aceton, indem es zuerst selbst zu Kupferoxid oxidiert wird und dann seinen Sauerstoff auf das Aceton überträgt.

Dabei spielen Oberflächenprozesse eine Rolle, deren Verlauf man mit einer Kupferspirale sichtbar machen kann (-> Versuch). Besonders fällt das Changieren der Farbe der Oberfläche auf, das von einem periodischen Aufglühen der Drahtspirale begleitet wird. Das Belegen mit Sauerstoff färbt die Oberfläche dunkel (Bildung von Cu-Oxiden). Die anschließende Reaktion mit Aceton lässt die Spirale wegen der Abgabe des Sauerstoffs blank werden und aufgrund des Freisetzens der Oxidationsenergie von Aceton hell aufglühen.

2 Oxidation durch Platin
Gleiches erkennt man auch bei der spektakulären Oxidation von Methanoldampf in Anwesenheit von Platin. Dabei entsteht Formaldehyd (-> Versuch).

Hier findet keine Primäroxidation des Schwermetalls statt wie beim Kupfer, sondern nur eine simultane Anlagerung der beiden Edukte Methanol und Sauerstoff. Das geschieht nach Gesetzen des kristallinen Aufbaus des kubischen Platingitters. Platin ist mikrokristallin aufgebaut. Es liegen also zufallsbedingt viele Kristalle nebeneinander vor. Bestimmte Flächen dieser Kristalle werden nur vom Sauerstoff, die anderen nur vom Methanol besetzt. Durch Überlappen der "Molekülorbitale" des Metalls (seine so genannten Leitungsbänder) und der Molekülorbitale der Edukte wird die Redox-Reaktion vorbereitet. Eingeleitet wird sie durch Kontakt der so aktivierten Edukt-Moleküle an den Grenzbereichen der Kristallflächen.
Wie beim Döbereiner Feuerzeug beginnt die Reaktion mit dem Aufglühen des Metallnetzes. Bei vollständiger Reaktion entzündet die gesamte Reaktionsmischung. Damit verschwindet die Glut des Metallnetzes. Denn nun fehlen die abreagierten Edukte der Reaktion. Diese müssen erst langsam wieder in das Reaktionsgefäß einwandern, sich dann auf der Oberfläche ihre Plätze suchen und dann die Reaktion erneut einleiten. Damit wird wieder Reaktionswärme frei, die das Platinmetall zum Glühen bringt. Diese Glut zündet erneut das im Reaktionsgefäß gebildete Reaktionsgemisch aus Methanoldampf und Sauerstoff.
Insgesamt resultiert daraus eine bemerkenswert lang anhaltende, beeindruckende Oszillation, die allerdings etwas experimentelles Geschick und chemisches Fingerspitzengefühl erfordert.

(Foto: Daggi) Hierzu gibt es einen Film (9,1 MB) Klicke hier

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