Die chemische Reaktion

Die chemische Reaktion ist der “zentrale Unterrichtsgegenstand” im Fach Chemie. Bei einer chemischen Reaktion verschwindet eine (oder mehrere) Edukte (Ausgangsstoffe) und es entstehen Produkte (Endstoffe) mit anderen physikalischen Eigenschaften als die Edukte. Bei einer chemischen Reaktion handelt es sich nicht um die Entmischung von Stoffgemischen, sondern um die Umwandlung von Stoffen zu einem (oder mehreren) neuen Stoffen, wobei während der Reaktion Energie aufgenommen oder abgegeben wird.

Damit die Ausgangsstoffe zu einem neuen Stoff reagieren bzw. bilden, müssen Atome (bzw. Moleküle) zusammenstoßen. Dies erreicht man in der Regel dadurch, dass man eine Energie zuführt. Diese Energie wird dann als Aktivierungsenergie bezeichnet. An chemischen Reaktionen können verschiedene Energieformen beteiligt sein

(=> Link: Energieformen in der Chemie)

Voraussetzung für das Verständnis einer chemischen Reaktion

Damit wir eine chemische Reaktion erkennen bzw. auch beschreiben können, müssen wir Stoffe und deren Eigenschaften beschreiben können. Dieses Vorwissen ist notwendig, um eine Stoffumwandlung zu erkennen und auch in der chemischen Fachsprache als “Gleichung” wiedergeben zu können.

Im ersten Schritt ist deshalb immer zu klären, ob es sich bei der betrachteten Reaktion um eine chemische oder physikalische Reaktion handelt. Eine chemische Reaktion liegt nur dann vor, wenn ein neuer Stoff mit neuen (chemischen) Stoffeigenschaften entstanden ist.

Für den zweiten Schritt, der Aufstellung einer chemischen Reaktionsgleichung sind mehrere chemische und physikalische Gesetzmäßigkeiten zu beachten.

Gesetzmäßigkeiten beim Aufstellen einer chemischen Reaktion:

• Bei einer chemischen Reaktion entstehen keine neuen Elemente, ein Element kann nur aus Verbindungen dieses Elementes überführt und aus diesen wieder zurückgewonnen werden, z.B. aus der Verbindung AB kann nur A und B gewonnen werden.
• Erhaltung der Masse: Bei einer chemischen Reaktion in einem abgeschlossenen System ändert sich die Gesamtmasse der Reaktionspartner nicht.
• Bei einer chemischen Reaktion verbinden sich Elemente in einem konstanten Massenverhältnis (Gesetz der konstanten Proportionen, z.B. Wasser ist immer H₂O).
• Bei einer chemischen Reaktion verbinden sich Elemente, die zu verschiedenen Produkten reagieren können, immer im Verhältnis ganzer Zahlen zueinander (Gesetz der multiplen Proportionen, z.B. A und B können zu AB reagieren, aber auch zu AB₂ oder A₂B).

Chemische Gleichung bzw. Reaktionsgleichung

Eine Reaktionsgleichung ist die abkürzende Beschreibung einer chemischen Reaktion, also eine Übersetzung von einer Wortgleichung in Formelsprache.. Die Formelsprache basiert dabei auf  international verständlichen Element-Symbolen (diese können im Periodensystem der Elemente abgelesen werden). Dabei werden die Edukte (=Ausgangsstoffe) einer chemischen Reaktion durch das Symbol “+” (ausgesprochen “und”) verbunden und von den Produkten durch den Reaktionspfeil “->” (ausgesprochen “reagieren zu”) getrennt.

Beispiel:                    Edukt1 und Edukt 2 reagieren zu Produkt 1
wird zu:                     Edukt1 + Edukt 2 -> Produkt 1

Einteilung von chemischen Reaktionen

Anhand der Zahl der Edukte und Produkte einer Reaktion kann eine chemische Reaktion in nachfolgende “Grundtypen” eingeteilt werden.

• Analyse:         Dabei regiert ein Edukt zu mehreren Produkten                 ( AB                   -> A + B)
• Synthese:       Dabei reagieren mehrere Edukte zu einem Produkt             (A + B               -> AB)
• Umsetzung:    Dabei reagieren mehrere Edukte zu mehreren Produkten    (A + B + C + D -> AB + CD)
• Elektrolyse:   Reaktion erfolgt mithilfe des elektrischen Stromes