Kennzeichen einer chemischen Reaktion

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.

Kennzeichen einer chemischen Reaktion

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:

  • 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.

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.

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