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

Die chemische Reaktion – Testfragen/-aufgaben

1. Was versteht man unter einer chemischen Reaktion?

Unter einer chemischen Reaktion versteht man den Prozess, bei dem eine oder mehrere chemische Substanzen (die Reaktanten) umgewandelt werden, um eine oder mehrere neue Substanzen (die Produkte) zu erzeugen.

2. Welche sind die Symptome einer chemischen Reaktion?

Farbveränderungen, Gasbildung, Temperaturänderungen, Lichtemission und die Bildung eines Niederschlags sind einige der häufigsten Anzeichen einer chemischen Reaktion.

3. Was ist eine exotherme Reaktion?

Eine exotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme freigesetzt wird.

4. Was ist eine endotherme Reaktion?

Eine endotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme absorbiert wird.

5. Was ist ein Katalysator in einer chemischen Reaktion?

Ein Katalysator ist eine Substanz, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, ohne selbst verbraucht zu werden.

6. Was ist der Unterschied zwischen einer physikalischen und einer chemischen Veränderung?

Die Hauptunterschiede zwischen einer physikalischen und einer chemischen Veränderung sind, dass bei einer chemischen Veränderung neue Substanzen entstehen, während bei einer physikalischen Veränderung keine neuen Substanzen gebildet werden. Außerdem sind chemische Veränderungen in der Regel irreversibel, während physikalische Veränderungen umkehrbar sind.

7. Was ist eine Redoxreaktion?

Eine Redoxreaktion ist eine chemische Reaktion, die eine Übertragung von Elektronen zwischen den Reaktionspartnern beinhaltet. Dabei steht „Redox“ für Reduktion und Oxidation.

8. Was ist ein Präzipitat in einer chemischen Reaktion?

Ein Präzipitat ist eine feste Substanz, die sich aus einer Lösung während einer chemischen Reaktion absetzt.

9. Können chemische Reaktionen rückgängig gemacht werden?

Einige chemische Reaktionen können rückgängig gemacht werden, diese werden als reversible Reaktionen bezeichnet. Die meisten chemischen Reaktionen sind jedoch irreversibel.

10. Was ist die Rolle von Energie in chemischen Reaktionen?

Energie ist notwendig, um die Bindungen in den Reaktanten zu brechen und neue Bindungen in den Produkten zu formen. Dadurch wird die Energie entweder frei oder sie muss hinzugefügt werden, abhängig davon, ob die Reaktion exotherm oder endotherm ist.