Benutzer:BirgitLachner/Chemie-Buch I zum Lehrplan in Rheinland-Pfalz/Stoffe können sich verändern/Chemische Reaktionen genauer betrachtet

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Eine der ersten chemischen Reaktionen, die du selber durchgeführt hast, war die Reaktion von Kupfer mit Schwefel. Auch andere Metalle reagieren mit Schwefel zu einem neuen Stoff mit neuen Eigenschaften. Schau dir das kurze Experiment an.

Ganz ergleichbar ist das Experiment sicher nicht, denn hier wird feines Eisenpulver verwendet, dass mit Schwefelpulver vermischt wird. Das ist ein Grund dafür, dass das Endprodukt sogar glüht. Außerdem sieht man den Stoff, der bei dieser Reaktion entsteht, nicht so gut, wie das bei dem Kupfer der Fall ist. Es wird auch im Video nicht untersucht.

Schauen wir uns die beteiligten Stoffe deshalb einmal genauer an. Die Bilder zeigen die beteiligten Stoffe natürlich nicht so, wie sie im Experiment verwendet werden, aber man könnte sie - mit etwas Aufwand - in diese Form bringen.

Vergleicht man die Stoffe, so erkennt man, dass es sich bei dem Produkt nicht mehr um Eisen, Schwefel oder ein Gemisch der beiden Stoffe handeln kann, sondern wirklich ein neuer Stoff entstanden sein muss. Diesen Stoff bezeichnet man in der Chemie als Eisensulfid. Mineraliensammler nennen ihn auch Pyrrit.

Wir erinnern uns an die neue Definition zu einer chemischen Reaktion:


DEFINITION - Chemische Reaktion (vereinfacht)
Eine chemische Reaktion ist ein Vorgang bei dem die Ausgangsstoffe (Edukte) verschwinden und neue Stoffe (Produkte) erscheinen. Dies kann man anhand der Eigenschaften erkennen, die sich (scheinbar) verändern.

Schauen wir uns da noch einmal genauer an, warum wir sagen können, dass da Ausgangsstoffe verschwinden und neue entstehen:

  • Die Farbe verändert sich: Aus dem gelben Schwefel und dem dunkelgrauen Eisen erhält man zunächst ein hellgraues Gemisch. Nach dem Erhitzen hat der Stoff eine andere Farbe.
  • Während das Eisen stark magnetisch ist und vom Magnet gut festgehalten wird, ist die Anziehung beim neuen Stoff nicht mehr so stark.

Am besten wäre es, wenn man nun noch einmal das, was bei der chemischen Reaktion entstanden ist, untersuchen könnten, ob es sich um ein zusammengebackenes Gemisch aus Eisen und Schwefel handelt oder wirklich um einen neuen Stoff entstanden ist, während man zum Beispiel nichts mehr vom Schwefel erkennen kann. Da wird man aber nichts mehr finden können, so wie auch bei der Reaktion von Kupfer mit Schwefel nichts mehr übrig bleibt, wenn man das Experiment gut durchgeführt hat.

Bedeutung von Wärme-Energie bei der chemischen Reaktion

Was wir bisher noch gar nicht betrachtet habe, ist die Bedeutung von Wärme bei bei beiden chemischen Reaktionen:

  • Bei der Reaktion von Kupfer mit Schwefel erhitzen wir beide Stoffe. Nach einiger Zeit fängt das Kupfer-Blech an zu glühen. Der glühende Bereich "bewegt" sich von dem einem Ende des Kupfers zum anderen Ende, ohne dass wir weiter erhitzen müssen.
  • Bei der Mischung von Eisen und Schwefel muss mit einem glühenden Glasstab das Gemisch kurz erhitzt werden. Dann aber glüht das Gemisch stark auf und "erzeugt" sicher mehr Wärme, als mit Hilfe des Glasstabs zugeführt wurde.

Man muss zwar immer erwärmen, aber scheinbar wird bei beiden chemischen Reaktion Energie frei.


AUFGABE 1 - Energie bei chemischen Reaktionen im Alltag

In einer der letzten Hausaufgaben solltest du Beispiele für chemische Reaktionen im Alltag raussuchen.

Überlege jeweils:

  • Wie ist bei diesen Reaktion beteiligt?
  • Muss man Energie zuführen? Wird Energie frei?

Tatsächlich ist es normal, dass bei chemischen Reaktionen Engerie beteiligt ist. Es ist sogar ein typisches Anzeichen von chemischen Reaktionen. Manchmal ist die Menge an Energie, die beteiligt ist allerdings so gering, dass man sie nicht wirklich bemerkt.

Halten wir aber nun eine erweiterte Definition für chemische Reaktionen fest:


DEFINITION - Chemische Reaktion (ausführlich)
Eine chemische Reaktion ist ein Vorgang, bei dem es zu einem Umsatz von Stoffen und Energie kommt.

Okay, nun ist die Definition noch etwas kürzer, enthält aber mehr Informationen. Diese kurze Schreibweise soll noch einmal genauer erläutert werden:

  • Stoffumsatz: In diesem Fall bedeutet das, das die Ausgangsstoffe scheinbar verschwinden und dann stattdessen der neue Stoff vorhanden ist. Die Ausgangsstoffe werden also bei der chemischen Reaktion verbraucht.
  • Energieumsatz: Dies kann unterschiedlich sein. Im Beispiel von Eisen und Schwefel heißt es, dass die Reaktion unter Energieabgabe stattfindet, auch wenn man am Anfang erhitzen muss, bis die Reaktion startet. Bei anderen Reaktionen muss man dauerhaft erhitzen, damit die Reaktion stattfindet.

Im Fall der Reaktion von Eisen mit Schwefel findet also unter Abgabe von Energie eine Reaktion statt, bei der aus Eisen und Schwefel das Schwefelsulfid entsteht.

Chemische Reaktionen kann man so mit einem Satz beschreiben ... oder auch mit einem sogenannten Reaktionsschema etwas kürzer aufschreiben.

Reaktionsschema:

Eisen + Schwefel ⟶ Eisensulfid
(lies: Eisen und Schwefel reagieren zu Eisensulfid)


DEFINITION - Reaktionssschema

Ein Reaktionschema ist eine spezielle Schreibweise, mit der Chemiker die Ausgangsstoffe (Edukte) und die Endstoffe (Produkte) einer chemischen Reaktion aufschreiben.

Verwendet werden dabei neben den Namen der Stoffe Pluszeichen "+" bei mehreren Eduktuen oder Produkten und ein Pfeil "⟶" für den Ablauf der Reaktion.

HINWEIS: Es wird niemals ein Minuszeichen "-" verwendet.


AUFGABE 2 - Schreibe das Reaktionsschema auf
ThermiteFe2O3.JPG
Im Folgenden sind einige Reaktionen beschrieben. Versuche aus der Beschreibung die Edukte und die Produkte zu erkennen und schreibe die Reaktion als Reaktionsschema auf.
  1. Bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff entsteht als Reaktionsprodukt Wasser.
  2. Eisen reagiert mit Chlor zu Eisenchlorid
  3. Kohlenmonoxid entsteht bei der unvollständigen Reaktion von Kohlenstoff mit Sauerstoff.
  4. Traubenzucker dient im Körper als Energiespender. Aus Traubenzucker entsteht Kohlendixod und Wasser, wenn er mit Sauerstoff reagiert.
  5. Beim Erhitzen von Kohlensäure zerfällt diese unter Abgabe von Kohlendioxid. Dabei entsteht außerdem Wasser.
  6. Man nutzt die Thermitreaktion (siehe Bild rechts), um Eisen für das Schweißen von Schienen zu gewinnen. Dazu verwendet man Eisenoxid und Alumium. Als weiteres Produkt entsteht Aluminiumoxid.