Chemische Reaktion
Chemische Reaktionen findest du überall im Alltag. Was chemische Reaktionen sind und woran du eine chemische Reaktion erkennst, erklären wir dir hier oder im Video .
Inhaltsübersicht
Chemische Reaktion einfach erklärt
Eine chemische Reaktion ist ein Vorgang, bei dem aus einem oder mehreren Ausgangsstoffen (Edukte), ein oder mehrere neue Stoffe (Produkte) mit anderen Eigenschaften entstehen. Du sprichst auch von einer Stoffumwandlung. Die Ausgangsstoffe können chemische Elemente oder Verbindungen sein.
Die Stoffumwandlung findet statt, indem sich die chemischen Bindungen zwischen den Atomen in den Edukten ändern. Neben einer Stoffumwandlung erfolgt bei einer chemischen Reaktion auch eine Energieumwandlung. Dabei wird:
- entweder Energie verbraucht
- oder Energie freigesetzt
Um eine chemische Reaktion zu beschreiben, nutzt du eine sogenannte Reaktionsgleichung .
Eine chemische Reaktion ist ein Vorgang, bei dem chemische Elemente oder Verbindungen in andere Stoffe umgewandelt werden. Dabei wird entweder Energie freigesetzt oder verbraucht.
Was ist eine chemische Reaktion?
In einer chemischen Reaktion werden die Bindungen zwischen den Atomen in den Edukten gelöst. Daraufhin werden zur Bildung der Produkte neue Bindungen geknüpft. Es findet also eine Stoffumwandlung statt.
Durch die chemische Reaktion ändern sich zwischen Edukten und Produkten häufig Eigenschaften wie die Farbe oder die Dichte. Ein Beispiel ist die Oxidation von Eisen. Dabei bildet sich der rötliche Rost.
Physikalische Vorgänge
Bei physikalischen Vorgängen findet keine Stoffumwandlung statt. Erhitzt du flüssiges Wasser, siedet es bei einer Temperatur von 100 Grad Celsius. Es wird also zu gasförmigem Wasserdampf. Dabei handelt es sich um keine chemische Reaktion. Hier verändert sich nur der Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig. Gleiches gilt für das Gefrieren von Wasser.
Auch beim einfachen Mischen von Stoffen findet keine chemische Reaktion statt. Ein Beispiel ist das Mischen von Sand (Siliciumdioxid: SiO2) in Wasser. Weder der Sand noch das Wasser werden bei diesem Vorgang chemisch verändert.
Reaktionsgleichung
Du kannst zu einer chemischen Reaktion eine Reaktionsgleichung aufstellen. Eine allgemeine Reaktionsgleichung kann folgendermaßen aussehen:
Edukt A + Edukt B → Produkt C + Produkt D
Wie du siehst, stehen die Edukte in einer Reaktionsgleichung auf der linken Seite, die Produkte auf der rechten Seite. Schauen wir uns dazu ein Beispiel an:
Mischt du Calciumcarbonat (CaCO3) mit einer Lösung aus Schwefelsäure (H2SO4), so erhältst du Gips (CaSO4, Calciumsulfat), Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2).
Die erste Möglichkeit ist die Wortgleichung, mit der du die Ausgangsstoffe und die neu gebildeten Stoffe anhand ihrer Namen angibst:
Calciumcarbonat + Schwefelsäure → Gips + Wasser + Kohlenstoffdioxid
Die zweite und vor allem kürzere Schreibweise ist die Formelgleichung, mit der du nur die Summenformeln der chemischen Verbindungen angibst. Summenformeln geben dir die Art und Anzahl der Atome in den Ausgangsstoffen und Produkten an.
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2
Merkmale chemische Reaktion
Chemische Reaktionen haben wichtige Merkmale. Dazu zählen:
- Massenerhaltung: Die Summe der Masse der Edukte ist gleich der Summe der Masse der Produkte.
- Stoffumwandlung: Chemische Stoffe werden in andere Stoffe umgewandelt.
- Energieumwandlung: Jede chemische Reaktion setzt entweder Energie frei oder benötigt Energie.
Bei der Energieumwandlung unterscheidest du zwei Fälle:
- Wird bei chemischen Reaktionen Energie freigesetzt, so hast du eine exotherme Reaktion. Das findet vor allem bei Verbrennungen von Stoffen häufig statt.
- Benötigt eine Reaktion Energie, so handelt es sich um eine endotherme Reaktion.
Möchtest du noch mehr zu exothermen und endothermen Reaktionen wissen, dann schau dir gerne unser Video zu dem Thema an.
Redoxreaktionen
Redoxreaktionen sind chemische Reaktionen, die immer mit einer Elektronenübertragung einhergehen. Die Teilreaktionen einer Redoxreaktion sind die Oxidation und die Reduktion . Beide Teilreaktionen laufen stets gleichzeitig ab.
Bei der Oxidation werden Elektronen abgegeben und bei der Reduktion Elektronen aufgenommen. Das Reduktionsmittel gibt die Elektronen ab, woraufhin das Oxidationsmittel die Elektronen aufnimmt. Das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel bezeichnest du auch als korrespondierendes Redox-Paar.
Redoxreaktionen sind besonders wichtig in der Elektrochemie. Beispielsweise wurden bei den ersten Batterien Zink und Kupfer eingesetzt.
Zink ist ein unedles Metall, es wird oxidiert und gibt deswegen Elektronen ab. Kupfer ist ein edles Metall, es nimmt die Elektronen auf und wird dabei reduziert. Der Elektronenfluss vom Zink zum Kupfer kann genutzt werden, um elektrische Gegenstände zu betreiben.
Willst du noch mehr zu den Redoxreaktionen wissen, dann sind unsere beiden Artikel zu dem Thema (Redoxreaktion I und Redoxreaktion II ) genau das Richtige für dich.
Säure-Base-Reaktionen
Bei einer Säure-Base-Reaktion findet statt einer Elektronenübertragung die Übertragung von Protonen (H+) statt. Säuren (HA) geben Protonen ab und Basen (A–) nehmen Protonen auf. Analog zu einer Redoxreaktion bildet eine Säure mit einer Base zusammen ein korrespondierenderes Säure-Base-Paar.
HA + H2O ⇌ H3O+ + A–
Chlorwasserstoff (HCl) ist ein Beispiel für eine Säure:
HCl + H2O ⇌ H3O+ + Cl–
Ammoniak (NH3) ein Beispiel für eine Base:
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH–
Du erkennst es daran, dass bei der Reaktion mit Wasser unterschiedliche Ionen entstehen:
- bei einer Säure bildet sich ein H3O+-Ion
- mit einer Base bildet sich ein OH–-Ion
Mehr zu Säuren und Basen erklären wir dir in unseren extra Videos dazu. Schau vorbei!
Fällungsreaktionen
Fällungsreaktionen spielen bei chemischen Nachweisverfahren eine große Rolle. Hierbei beruhen Fällungsreaktionen auf der unterschiedlichen Löslichkeit von Salzen in einem speziellen Lösungsmittel. Natriumchlorid (NaCl) ist beispielsweise ein Salz, welches gut in Wasser löslich ist.
NaCl → Na+ + Cl–
Gibst du Silbernitrat (AgNO3) zu einer Natriumchlorid-Lösung, so fällt Silberchlorid (AgCl) aus. Silberchlorid ist schwerer löslich als Natriumchlorid, hat also ein kleineres Löslichkeitsprodukt . Deshalb ist es bei gleicher Konzentration schwerer löslich. Du tauschst bei der Reaktion die Bindungspartner in deinen Salzen.
AgNO3 → Ag+ + NO3– und Ag+ + Cl– → AgCl↓
Komplexbildungsreaktionen
Bei Komplexreaktionen werden sogenannte Komplexverbindungen (Komplexe) gebildet. In Komplexen sind Liganden und ein Zentralatom beteiligt. Die Liganden haben freie Elektronenpaare oder negative Ladungen und bilden Bindungen zum Zentralatom aus. Das Zentralatom ist meistens ein Metallion. Ein Beispiel ist der Silberdiamminkomplex.
AgCl + 2 NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Cl–
Der Komplex bildet sich, wenn Silberchlorid mit verdünnter Ammoniaklösung behandelt wird. Wichtig sind Komplexverbindungen vor allem in der Biochemie.
Chemische Reaktion im Alltag
Die chemische Reaktion in allerlei Formen findest du überall im Alltag. Die bedeutendste chemische Reaktion im Alltag ist die Verbrennungsreaktion.
Verbrennungsreaktionen sind exotherme Reaktionen und dienen zur Energiegewinnung. Du verbrennst beispielsweise Methan (CH4) unter Sauerstoff, um mit der freiwerdenden Wärmeenergie Wasser zu verdampfen. Mit dem Wasserdampf kannst du nun Turbinen antreiben, wodurch du elektrische Energie erzeugen kannst.
CH4 + 2 O2 → 2 H2O + CO2
Chemische Reaktion Beispiele
Auch die Korrosionsprozesse , speziell das Rosten von Eisen, sind wichtige chemische Reaktionen. Bei der Korrosion reagiert elementares Eisen (Fe) mit Wasser und Sauerstoff (O2) zum Rost (FeO • Fe2O3 • 2 H2O).
3 Fe + 2 O2 + 2 H2O → FeO • Fe2O3 • 2 H2O
Darüber hinaus gibt es in der Biochemie dutzende chemische Reaktionen wie beispielsweise die Zellatmung oder die Photosynthese .
Chemisches Gleichgewicht
Du hast nun die Grundlagen einer chemischen Reaktion kennengelernt. Bei vielen chemischen Reaktionen liegt jedoch zwischen Edukten und Produkten ein Gleichgewicht vor, das du beispielsweise durch die Temperatur beeinflussen kannst. Wenn du mehr über das chemische Gleichgewicht wissen willst, schau dir unser Video dazu an!
