Die chemische Reaktion: Merkmale und Energie
Du lernst, woran man eine chemische Reaktion erkennt, wie sie sich von physikalischen Vorgängen unterscheidet und was exotherm und endotherm bedeutet.
Die Grundlagen
Wenn Eis schmilzt, bleibt es Wasser. Wenn Papier verbrennt, entstehen Asche, Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf, also ganz neue Stoffe. Das ist der Unterschied zwischen einem physikalischen Vorgang und einer chemischen Reaktion.
Merkmale einer chemischen Reaktion
- Stoffumwandlung: Aus den Ausgangsstoffen (Edukten) entstehen neue Stoffe (Produkte) mit anderen Eigenschaften.
- Energieumwandlung: Bei jeder chemischen Reaktion wird Energie umgesetzt, meist als Wärme oder Licht.
Hinweise auf eine Reaktion können Farbänderungen, Gasentwicklung, Leuchterscheinungen oder die Bildung eines Feststoffs sein. Sie sind aber kein sicherer Beweis: Auch beim Sieden entsteht Gas. Entscheidend ist, ob neue Stoffe entstanden sind.
Exotherm und endotherm
- Exotherme Reaktionen geben Energie an die Umgebung ab, es wird warm: Verbrennung von Holz, Rosten von Eisen, Wärmekissen.
- Endotherme Reaktionen nehmen Energie aus der Umgebung auf: Fotosynthese (mit Lichtenergie), Zersetzung von Silberoxid beim Erhitzen, Kältepacks mit Ammoniumnitrat (eigentlich ein Lösungsvorgang mit Energieaufnahme).
Aktivierungsenergie
Auch exotherme Reaktionen starten oft nicht von selbst. Ein Streichholz muss man zuerst reiben, Holz mit einer Flamme anzünden. Die nötige Startenergie heißt Aktivierungsenergie. Ein Katalysator senkt sie, ohne selbst verbraucht zu werden.
Wortgleichung
Eine Reaktion beschreibt man zuerst mit Worten:
Kupfer + Schwefel → Kupfersulfid
Der Pfeil bedeutet „reagiert zu“. Links stehen die Edukte, rechts die Produkte.
Gesetz von der Erhaltung der Masse
Bei einer chemischen Reaktion geht keine Masse verloren und es kommt keine hinzu. Die Masse der Produkte ist gleich der Masse der Edukte. Dieses Gesetz formulierte Antoine Lavoisier im 18. Jahrhundert. Wenn Holz beim Verbrennen leichter zu werden scheint, liegt das an den gasförmigen Produkten, die entweichen.
Das musst du dir merken
Chemische Reaktion = Stoffumwandlung und Energieumwandlung. Exotherm gibt Energie ab, endotherm nimmt Energie auf. Die Gesamtmasse bleibt erhalten.
Beispiele
Beispiel 1
- Die Schokolade wird flüssig, bleibt aber Schokolade.
- Beim Abkühlen wird sie wieder fest.
Ergebnis Nein, es ist ein physikalischer Vorgang (Änderung des Aggregatzustands).
Beispiel 2
- Eisen reagiert mit Sauerstoff aus der Luft zu Eisenoxid.
- Der Sauerstoff wird gebunden und bringt zusätzliche Masse mit.
Ergebnis Die Masse nimmt zu, weil Sauerstoff aus der Luft aufgenommen wurde. Die Gesamtmasse aus Eisen und Sauerstoff bleibt erhalten.
Aufgaben zum Üben
Nenne die zwei Merkmale einer chemischen Reaktion.
Lösung anzeigen
Stoffumwandlung und Energieumwandlung.
Ist die Fotosynthese exotherm oder endotherm?
Lösung anzeigen
Endotherm, sie braucht Lichtenergie.
Wozu dient ein Katalysator?
Lösung anzeigen
Er senkt die Aktivierungsenergie und beschleunigt die Reaktion, ohne verbraucht zu werden.
Fehler, die Punkte kosten
Jede Gasentwicklung wird als chemische Reaktion gedeutet.
Auch beim Sieden entsteht Gas. Entscheidend ist, ob neue Stoffe entstehen.
Beim Verbrennen soll Masse vernichtet werden.
Die Masse bleibt erhalten. Gasförmige Produkte entweichen nur in die Luft.
Hinweis zur Klassenstufe
Dieses Thema steht in vielen Bundesländern in Klasse 7 auf dem Lehrplan. Je nach Land und Schulform kann es früher oder später kommen.