Chemische Reaktionen und ihre Merkmale

Chemische Reaktionen und ihre Merkmale Übung

• Definiere den Begriff „chemische Reaktion“.

  Tipps

  Bei jeder chemischen Reaktion entstehen neue Stoffe.

  Das ist eine Synthese.

  Lösung

  Chemische Reaktionen sind Stoffumwandlungen. Das bedeutet, dass ein oder mehrere neue Stoffe entstehen. Wenn sich beispielsweise nur der Aggregatzustand des Stoffes verändert wie beim Erhitzen von Wasser, dann sprechen wir von einem physikalischen Vorgang. Neue Stoffe entstehen, indem Atome verschiedener Elemente eine chemische Verbindung eingehen oder eine solche Verbindung aufgetrennt wird.
  Ein weiteres Merkmal einer chemischen Reaktion ist der Energieumsatz. Das bedeutet, dass entweder der Reaktion Energie zugeführt oder durch die entstehende Reaktion Energie freigesetzt wird.

  Es gibt verschiedene Reaktionstypen. Wir sprechen von einer Synthese, wenn sich mehrere Edukte/Reaktanten zu einem oder mehreren Produkten verbinden. Der umgekehrte Vorgang heißt Analyse. Hierbei wird ein Edukt/Reaktant in mehrere Produkte aufgegliedert.

• Gib an, welche Faktoren die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen.

  Tipps

  Kleine Äste brennen schneller als ein großes Holzstück.

  Lösung

  Die Reaktionsbedingungen sind ausschlaggebend dafür, wie „heftig“ eine Reaktion abläuft. Am einfachsten können wir das anhand einer Verbrennung nachvollziehen: Eine Verbrennung ist eine Reaktion mit Sauerstoff, eine sogenannte Oxidation.

  Zuerst einmal müssen die Stoffe natürlich vorhanden sein. Wir sprechen von der Konzentration, in der die beteiligten Stoffe vorliegen. Damit wird ausgedrückt, dass die Stoffe in ausreichender Menge räumlich zusammenkommen müssen, um miteinander reagieren zu können:
  Je höher also die Teilchenzahl der Edukte/Reaktanten in einer bestimmen Volumeneinheit ist, desto größer wird die Reaktionsgeschwindigkeit sein. Wird einem Haufen brennender Kohle zum Beispiel frische Luft zugefächelt, wird die Sauerstoffkonzentration erhöht und somit die Reaktionsgeschwindigkeit der Verbrennung gesteigert.

  Auch der Zerteilungsgrad der Stoffe hat einen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit: Kleinteilige Stoffe wie Pulver, Schnipsel oder Tröpfchen reagieren schneller als große Stücke. Das liegt daran, dass hierbei eine viel größere Oberfläche des Stoffes in Kontakt mit dem zweiten Edukt/Reaktant (hier Sauerstoff) ist. Nur wenn Brennstoff und Sauerstoff tatsächlich zusammenkommen, kann schließlich die Oxidation stattfinden.

  Der dritte entscheidende Punkt ist die Temperatur. Schließlich geht auch ein Haufen Holzspäne nicht einfach so an der Luft in Flammen auf. Es gilt: Je wärmer es ist, desto größer ist die Reaktionsgeschwindigkeit. Manche Reaktionen laufen schon bei Raumtemperatur ab, zum Beispiel das Verrosten von Eisen an der Luft. Aber viele Reaktionen brauchen deutlich mehr Energie, bevor eine solche Stoffumwandlung überhaupt startet.

• Gib an, welche Rolle Energie bei chemischen Reaktionen spielt.

  Tipps

  Bei jeder chemischen Reaktion findet ein Energieumsatz statt.

  Bei einer Verbrennung aktivieren wir die chemische Reaktion durch das Anzünden mit beispielsweise einem Feuerzeug.

  Lösung

  Es gehört zu den wesentlichen Merkmalen einer chemischen Reaktion, dass bei der Bildung oder dem Auftrennen einer Verbindung Energie umgesetzt wird. Das heißt, die Produkte haben am Ende nicht die gleiche chemische Energie wie die Edukte/Reaktanten:
  Entweder wurde der Reaktion Energie zugeführt oder durch die Reaktion wurde Energie freigesetzt.

  Bei Verbrennungsreaktionen wird Energie frei – das merkst du an den Flammen und der Hitze. Aber auch hier muss zunächst Energie zugeführt werden, um die Reaktion in Gang zu setzen: die sogenannte Aktivierungsenergie. Oft reichen schon Reibungswärme und ein kleiner Funke, um ein Feuer zu entzünden. Aus dem Chemieunterricht kennst du auch den Bunsenbrenner, mit dem viele Reaktionen in Gang gesetzt werden.

• Charakterisiere die chemischen Reaktionen.

  Tipps

  Das ist eine Analyse.

  Bei einer chemischen Reaktion sind die Edukte/Reaktanten die Stoffe, die miteinander reagieren.

  Lösung

  Es gibt verschiedene Reaktionstypen:
  Wir sprechen von einer Synthese, wenn sich mehrere Edukte/Reaktanten zu einem oder mehreren Produkten verbinden.
  Der umgekehrte Vorgang heißt Analyse. Hierbei wird ein Edukt/Reaktant in mehrere Produkte aufgegliedert.

  $\underline{\text{Reaktion 1:}}$
  Siliciumdioxid $\boldsymbol{\longrightarrow}$ Silicium $\boldsymbol{+}$ Sauerstoff
  Reaktionstyp: Analyse
  Edukt/Reaktant: Siliciumdioxid
  Produkte: Silicium, Sauerstoff

  $\underline{\text{Reaktion 2:}}$
  Wasser $\boldsymbol{+}$ Kohlenstoffdioxid $\boldsymbol{\longrightarrow}$ Kohlensäure
  Reaktionstyp: Synthese
  Edukte/Reaktanten: Wasser, Kohlenstoffdioxid
  Produkt: Kohlensäure

  $\underline{\text{Reaktion 3:}}$
  Kohlenstoff $\boldsymbol{+}$ Sauerstoff $\boldsymbol{\longrightarrow}$ Kohlenstoffdioxid
  Reaktionstyp: Synthese
  Edukte/Reaktanten: Kohlenstoff, Sauerstoff
  Produkt: Kohlenstoffdioxid

• Bestimme, was eine Oxidation ist.

  Tipps

  Oxidation leitet sich von „Oxygenium“ ab.

  Lösung

  Eine Oxidation ist eine Reaktion mit Sauerstoff. Dabei entsteht ein Oxid, zum Beispiel Kohlendioxid durch die Oxidation von Kohlenstoff. Kohlenstoff ist in vielen Brennstoffen enthalten, unter anderem in Kohle, Holz oder Öl.

  Jede Verbrennung ist eine Oxidation, denn ohne Sauerstoff kann kein Feuer brennen. Doch auch das Rosten von Eisen an der Luft ist eine Oxidation, denn das Eisen reagiert mit dem Sauerstoff aus der Luft: Es entsteht Eisenoxid.

• Entscheide, bei welchen Beispielen es sich um eine chemische Reaktion handelt.

  Tipps

  Es gibt drei richtige Antworten.

  Bei chemischen Reaktionen entsteht mindestens ein neuer Stoff.

  Lösung

  Chemische Reaktionen sind Stoffumwandlungen. Das bedeutet, dass ein oder mehrere neue Stoffe entstehen. Wenn sich beispielsweise nur der Aggregatzustand des Stoffes verändert, dann sprechen wir von einem physikalischen Vorgang. Neue Stoffe entstehen, indem Atome verschiedener Elemente eine chemische Verbindung eingehen oder eine solche Verbindung aufgetrennt wird.
  Ein weiteres Merkmal einer chemischen Reaktion ist der Energieumsatz. Das bedeutet, dass entweder der Reaktion Energie zugeführt oder durch die entstehende Reaktion Energie freigesetzt wird.
  
  $\underline{\text{Folgende Beispiele sind chemische Reaktionen:}}$
  

  • das Rosten eines Eisennagels
  • das Backen eines Kuchens (mit Backpulver)
  • das Abbrennen einer Kerze

  
  Beim Trocknen von Wäsche, Schmelzen von Eis und Zerkleinern von Papier handelt es sich um physikalische Vorgänge, da sich lediglich der Aggregatzustand beziehungsweise die Form des Stoffes verändert.