Aufstellen einer Reaktionsgleichung

Aufstellen einer Reaktionsgleichung Übung

• Bestimme die Anzahl der Atome in den Summenformeln der Stoffe.

  Tipps

  Die tiefgestellte Zwei bei den Summenformeln bedeutet, dass zwei Atome dieses Elements in der Verbindung vorhanden sind.

  In dieser Aufgabe werden die Sauerstoffatome mit blauen und die Kohlenstoffatome mit pinken Kreisen dargestellt.

  Lösung

  Aus dem Namen einer chemischen Verbindung kann man eine Menge herauslesen. Nehmen wir das Beispiel Kohlenstoffdioxid:

  • Der vordere Teil des Wortes bezieht sich auf das Element „Kohlenstoff“.
  • Die Endung „-oxid“ kommt von „Oxygenium“. Das bezeichnet „Sauerstoff“.
  • Der Präfix „di-“ vor dem „-oxid“ bedeutet, dass zwei Sauerstoffatome vorhanden sind.

  
  Die Summenformel gibt übersichtlich die Art und Anzahl der Atome in einer chemischen Verbindung an:

  • Kohlenstoffdioxid ($\ce{CO2}$) enthält ein Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatome.
  • Kohlenstoffmonoxid ($\ce{CO}$) setzt sich aus einem Kohlenstoffatom und einem Sauerstoffatom zusammen.
  • Sauerstoff ($\ce{O2}$) kommt in der Natur zweiatomig vor und besteht also aus zwei Sauerstoffatomen.

• Benenne die Summenformeln der Stoffe.

  Tipps

  Die griechische Vorsilbe „mono-“ bedeutet „eins“.

  Die griechische Vorsilbe „di-“ bedeutet „zwei“.

  Lösung

  Die Summenformel gibt übersichtlich die Art und Anzahl der Atome in einer chemischen Verbindung an. Um dieses Zahlenverhältnis darzustellen, nutzen wir griechische Vorsilben, auch „Zahlenpräfixe“ genannt. „Mono-“ wird bei Verbindungen oft weggelassen.
  

  • Stickstoffmonoxid: $\ce{NO}$ (das zweite o von „mono-“ wird hier weggelassen)
  • Kohlenstoffdioxid: $\ce{CO2}$
  • Phosphortrichlorid: $\ce{PCl3}$
  • Siliciumtetrachlorid: $\ce{SiCl4}$
  • Stickstoffdioxid: $\ce{NO2}$
  • Kohlenstoffmonoxid: $\ce{CO}$ (das zweite o von „mono-“ wird hier weggelassen)

• Zeige auf, nach welchem Vorgehen eine chemische Reaktionsgleichung aufgestellt wird.

  Tipps

  Überlege dir, was du für die einzelnen Schritte brauchst. Um zum Beispiel ausgleichen zu können, muss dir die Anzahl der Atome bekannt sein.

  Erst am Ende kontrollierst du deine chemische Reaktion.

  Lösung

  Jede chemische Reaktion kann durch eine Reaktionsgleichung dargestellt werden. Diese soll in Kurzform übersichtlich zeigen, welche Substanzen (= Edukte oder Ausgangsstoffe) zu welchen Stoffen reagieren (= Produkte). Dabei gehen wir nach diesem Schema vor:
  

  • Wortgleichung aufstellen: Die Namen der Edukte stehen links vom Reaktionspfeil, das oder die Produkte auf der rechten Seite.
  • Formelgleichung aufstellen: Im zweiten Schritt schreiben wir die Summenformeln der Stoffe auf.
  • Atome zählen: Da links und rechts des Reaktionspfeils die gleiche Anzahl an Atomen vorhanden sein muss, zählen wir nun, ob das der Fall ist. Wenn nicht, folgt der nächste Schritt.
  • Ausgleichen: Mithilfe von Vorfaktoren (Zahlen vor den Summenformeln) gleichen wir die Reaktionsgleichung aus, ohne die chemischen Formeln der Stoffe zu verändern.
  • Kontrollieren: Am Ende ist es immer ratsam, die Gleichung zu überprüfen. Dabei zählen wir alle beteiligten Atome auf der linken und auf der rechten Seite. Dabei müssen von jedem Element links genauso viele Atome wie rechts vorhanden sein.

• Beschreibe das Vorgehen beim Aufstellen einer chemischen Reaktionsgleichung an einem Beispiel.

  Tipps

  Edukte sind die Stoffe, die an einer chemischen Reaktion teilnehmen. Sie werden auch häufig Ausgangsstoffe genannt.

  Edelgase gehen keine Verbindungen ein. Daher kommen sie einatomig vor.

  Lösung

  Der erste Schritt zur Reaktionsgleichung ist das Aufstellen der Wortgleichung.
  Die Richtung des Reaktionspfeils zeigt an, dass es sich bei den beiden Elementen Kohlenstoff und Sauerstoff um die Edukte handelt und bei der Verbindung Kohlenstoffmonoxid um das Produkt.

  Im zweiten Schritt wird die Formelgleichung aufgestellt.
  Kohlenstoff ist ein elementarer Feststoff. Demnach ist die chemische Formel einfach sein Elementsymbol, nämlich $\ce{C}.$
  Sauerstoff ist auch ein Element, allerdings unter normalen Bedingungen ein Gas. Da nichtmetallische Gase, zumindest wenn es keine Edelgase sind, immer zweiatomige Moleküle bilden, muss es $\ce{O2}$ heißen.

  Im dritten Schritt muss überprüft werden, ob die Anzahl der beteiligten Atome links und rechts übereinstimmt. Links zählen wir zwei $\ce{O}$-Atome, aber rechts befindet sich nur eins. Das darf nicht so bleiben, denn schließlich kann das zweite $\ce{O}$-Atom bei der Reaktion nicht einfach verschwunden sein.

  Also muss die Reaktionsgleichung noch ausgeglichen werden, ohne dabei die chemischen Formeln der Stoffe zu verändern. Das gelingt mithilfe von Vorfaktoren. Würden bei der Reaktion zwei $\ce{CO}$-Moleküle entstehen, wäre das Problem mit den $\ce{O}$-Atomen gelöst, denn links und rechts sind dann jeweils zwei. Damit nun links und rechts auch gleich viele $\ce{C}$-Atome vorhanden sind, müssen es links zwei $\ce{C}$-Atome sein.

• Gib an, was die griechischen Präfixe in den Verbindungen bedeuten.

  Tipps

  Weißt du, wie viele Ecken eine Triangel hat?

  Kohlenstoffdioxid besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen.

  Die Vorsilbe „mono-“ wird in Verbindungen meist weggelassen.

  Lösung

  Um ein Zahlenverhältnis in einer chemischen Verbindung darzustellen, nutzen wir griechische Vorsilben, auch „Zahlenpräfixe“ genannt. „Mono-“ wird bei Verbindungen oft weggelassen.

  • „Mono-“ bedeutet „eins“. Ein Beispiel dafür ist Stickstoffmonoxid (das zweite o von „mono-“ wird hier weggelassen).
  • „Di-“ zeigt an, dass in einer Verbindung „zwei“ Atome dieses Elements vorhanden sind, zum Beispiel bei Kohlenstoffdioxid.
  • „Tri-“ repräsentiert die „drei“. In der Verbindung Phosphortrichlorid sind drei Chloratome enthalten.
  • „Tetra-“ steht für „vier“. In der Verbindung Siliciumtetrachlorid sind vier Chloratome an Silicium gebunden.

• Vervollständige die chemischen Reaktiongsgleichungen.

  Tipps

  Wenn du den Vorfaktor mit der tiefgestellten Zahl multiplizierst, dann erhältst du die Anzahl der Atome.

  Beispiel:

  $3\,\ce{O2}$ $\to$ $3 \cdot 2 = 6$ $\Rightarrow$ Hier sind sechs Sauerstoffatome vorhanden.

  Lösung

  Reaktionsgleichungen sind Gleichungen. Wie du sicherlich weißt, muss der Wert auf beiden Seiten des Gleichheitszeichens gleich sein. Denn nur dann handelt es sich um eine Gleichung.
  Dasselbe gilt für chemische Gleichungen: Rechts und links des Reaktionspfeils muss die gleiche Anzahl von Atomen eines Elements vorhanden sein. Mithilfe von Vorfaktoren können wir chemische Reaktionsgleichungen ausgleichen, ohne die chemischen Formeln zu verändern.

  1. Beispiel:
  Kupfer $+$ Sauerstoff $\longrightarrow$ Kupferoxid
  $\ce{2Cu + O2 -> 2CuO}$

  2. Beispiel:
  Stickstoff $+$ Wasserstoff $\longrightarrow$ Ammoniak
  $\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3}$

  3. Beispiel:
  Blei $+$ Chlor $\longrightarrow$ Blei(IV)-chlorid
  $\ce{Pb + 2Cl2 -> PbCl4}$

  4. Beispiel:
  Eisen $+$ Sauerstoff $\longrightarrow$ Eisenoxid
  $\ce{4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3}$