Stoffumwandlungen beobachten wir ständig, dabei ist manchmal auf den ersten Blick nicht ersichtlich, ob es sich um einen physikalischen oder chemischen Vorgang handelt. Beispiele hierfür sind das Schmelzen von Eis, das Verbrennen von Kohle oder das Rosten von Eisen. Findet hier nur ein Wechsel des Aggregatzustands (=> physikalischer Vorgang) oder die Bildung eines neuen Stoffes statt (=> chemischer Vorgang).
Die chemische Reaktion wird später im Chemieunterricht eine zentrale Rolle einnehmen. Daher wird der Begriff “Stoffumwandlung” bzw. “chemische Reaktion” bereits im Kapitel “Stoffe im Alltag vorgestellt. Eine chemische Reaktion ist dabei ein Vorgang, bei dem Stoffe sich miteinander verbinden oder in andere umgewandelt werden, wobei Energie freigesetzt oder aufgenommen wird.
Wenn wir eine chemische Reaktion beschreiben wollen, müssen wir diese auch als solcher erkennen können. Das wichtigste Kennzeichen einer chemischen Reaktion ist, dass Stoffumwandlungen stattgefunden haben. Bei einer chemischen Reaktion entstehen immer neue Stoffe mit neuen Stoffeigenschaften (Hinweis: Farbe ist keine ausreichende Stoffeigenschaft, so haben dünne Stoffe unter Umständen eine andere Farbe)
Nicht in jedem Fall ist es einfach, die neuen Stoffe bzw. Stoffeigenschaften zu erkennen. Dennoch ist dieser Schritt der erste Schritt, um zu klären, ob es sich bei der betrachteten Reaktion um einen chemische oder physikalischen Vorgang handelt.
Das Kennzeichen einer chemischen Reaktion ist aber nicht nur, dass ein neuer Stoff mit neuen Eigenschaften entstanden ist, sondern auch, dass Teilchen miteinander reagiert haben (daher ist z.B. der radioaktive Zerfall kein chemischer Vorgang, obwohl bei diesem Vorgang ein neuer Stoff entsteht mit neuen Eigenschaften. Beim radioaktiven Zerfall entsteht auch Uran nach langer Zeit Blei). Diese sogenannte Teilchenumsetzung ist das zweite Kennzeichen einer chemischen Reaktion. Die Gesetzmäßigkeiten einer chemischen Reaktion:
Die Teilchenumsetzung lässt sich bereits mit dem einfachen Teilchenmodell erklären (später im Chemieunterricht werden andere und genauere Atommodelle vorgestellt). Beim einfachen Teilchenmodell werden Atome als Kugeln dargestellt, die sich miteinander verbinden. Dabei stoßen Atome aneinander, wobei es zu einer Stoffumwandlung kommt. Da es bei solchen “Zusammenstößen” und anschließender “Stoffumwandlung” auch zu einem Energieumsatz kommt, ist das dritte Kennzeichen für das Vorliegen einer chemischen Reaktion. Denn bei jeder chemischen Reaktionen findet ein Energieumsatz statt.
Oft wird, damit eine Stoffumwandlung stattfindet, Energie benötigt. Diese Energie wird am Anfang der Reaktion hinzu geführt und als Aktivierungsenergie bezeichnet. Anschließend ist es möglich,dass die Stoffumwandlung weiter Energie benötigt oder Energie abgibt. Diese beiden Fälle unterscheidet man im Chemie-Anfangsunterricht. Stoffumwandlungen bzw. chemische Reaktionen, die (nach Hinzuführen der Aktivierungsenergie) unter Abgabe von Energie (in der Regel in Form von Wärme) ablaufen, werden als exotherme Reaktionen bezeichnet. Ist bei einer Stoffumwandlung bzw. chemischen Reaktion fortlaufend die Zufuhr von Energie notwendig, wird diese Reaktion als endotherm bezeichnet.
Unter einer chemischen Reaktion versteht man den Prozess, bei dem eine oder mehrere Substanzen (die Reaktanten) umgewandelt werden, um eine oder mehrere andere Substanzen (die Produkte) zu erzeugen.
Farbveränderung, Gasentwicklung, Temperaturveränderung und Feststoffbildung (Ausfällung) sind vier Kennzeichen, die auf eine chemische Reaktion hinweisen.
Eine Farbveränderung kann darauf hinweisen, dass eine chemische Reaktion stattgefunden hat, da neue Substanzen mit verschiedenen Farben produziert werden.
Die Gasentwicklung ist ein Indikator für eine chemische Reaktion, da bei einigen Reaktionen Gase entstehen, die zuvor nicht vorhanden waren.
Wenn Energie in Form von Wärme absorbiert oder abgegeben wird, deutet dies auf eine chemische Reaktion hin. Reaktionen, die Wärme abgeben, werden als exotherm, solche, die Wärme aufnehmen, als endotherm bezeichnet.
Die Bildung eines Feststoffs aus zwei flüssigen oder gelösten Reaktanten, genannt Ausfällung, deutet auf eine chemische Reaktion hin, weil neue Substanzen entstehen.
Ein Reaktant ist eine Substanz, die in eine chemische Reaktion eintritt und während der Reaktion in ein oder mehrere Produkte umgewandelt wird.
Das Produkt ist die Substanz oder die Substanzen, die am Ende einer chemischen Reaktion gebildet werden.
Eine exotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme abgegeben wird.
Eine endotherme Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Energie in Form von Wärme aufgenommen wird.