Prinzipien chemischer Reaktionen
Folgende Themen werden in diesem Abschnitt behandelt. Durch Anklicken einer der nachstehenden Überschriften kannst du direkt zum jeweiligen Thema gelangen:
I. Die chemische Reaktion als Stoffveränderung
Das Kennzeichen chemischer Reaktionen ist das Entstehen neuer Stoffe
(Reaktionsprodukte). Diese werden Reaktionsprodukte genannt und haben andere
Eigenschaften als die Ausgangsstoffe. Chemische Reaktionen sind nicht nur in der
chemischen Industrie oder im Labor, sondern auch im Alltag zu beobachten.
Chemische Reaktionen, bei denen mehrere Ausgangsstoffe zu einem neuen Reaktionsprodukt
reagieren, nennt man Synthesen. Im Gegensatz dazu werden chemische Reaktionen, bei
denen ein Stoff in seine Bestandteile zerlegt wird, als Analysen bezeichnet.
II. Gesetz von der Erhaltung der Masse
Eines der wichtigsten Grundgesetze für chemische Reaktionen ist das Gesetz
von der Erhaltung der Masse. Es besagt, dass bei chemischen Reaktionen die Masse der
Ausgangsstoffe gleich der Masse der Reaktionsprodukte ist. Durch dieses Gesetz wird deutlich,
dass bei chemischen Reaktionen, auch wenn als Reaktionsprodukte Gase entstehen, kein
Masseverlust eintritt.
III. Oxidation
Der klassische Oxidationsbegriff beschreibt eine chemische Reaktion unter
Beteiligung von Sauerstoff, wobei die entsprechenden Oxide des Ausgangsstoffes
entstehen. Metalloxide und Nichtmetalloxide haben wie alle Produkte chemischer Reaktionen
andere Eigenschaften, als ihre Ausgangsstoffe (Metalle, Nichtmetalle und Sauerstoff).
Oxidationsreaktionen, als Reaktion mit Sauerstoff, müssen aber nicht immer mit
Flammenerscheinungen verbunden sein. Das Rosten von Eisen ist ein Beispiel dafür,
dass Oxidationsreaktionen auch langsam ablaufen können. Man nennt diese Reaktion
auch stille Oxidation.
Der erweiterte Oxidationsbegriff beruht auf der Beobachtung, dass
z. B. Eisenwolle nicht nur in Sauerstoff, sondern auch in Chlorgas verbrennt. Dabei
entsteht gelbes Eisenchlorid (FeCl3), ein Salz, welches aus positiv geladenen
Eisen-Ionen (Fe 3+) und negativ geladenen Chlorid-Ionen (Cl -)
aufgebaut ist. Auch diese Reaktion ist eine Oxidationsreaktion, die auf dem erweiterten
Oxidationsbegriff beruht. Er beschreibt die Oxidation als Abgabe von Elektronen
(z. B. Fe à
Fe 3+ + 3 e -).
IV. Reduktion
Der klassische Reduktionsbegriff beschreibt Reaktionen, bei denen Sauerstoff
aus einem Oxid entrissen wird.
Parallel zum erweiterten Oxidationsbegriff beschreibt der moderne Reduktionsbegriff
chemische Reaktionen als Aufnahme von Elektronen
(siehe Beispiel oben: Cl2 + 2 e - à
2 Cl - ).
V. Redoxreaktionen
Da bei einer Oxidation und einer Reduktion aber nicht nur Elektronen abgegeben
bzw. die Elektronen nur aufgenommen werden können, laufen Oxidation und Reduktion
immer parallel ab. Man nennt diese Reaktionen deshalb auch Redoxreaktionen. Der Reaktionspartner,
der die Elektronen abgibt und damit einen anderen Stoff reduziert
(zur Elektronenaufnahme bewegt) wird als Reduktionsmittel bezeichnet.
Der Stoff, der die Elektronen vom Reaktionspartner nimmt und damit den Partner
oxidiert (ihn zur Elektronenabgabe bewegt) heißt Oxidationsmittel.
VI. Exotherme und endotherme Reaktionen
Reaktionen sind dann exotherm, wenn durch sie Energie z. B. in Form von Wärme
abgegeben wird. So ist der Verbrennungsvorgang (die Oxidationsreaktion) einer Kerze exotherm.
Im Gegensatz dazu bezeichnet man Reaktionen, denen ständig Energie zugeführt werden
muss, als endotherme Reaktionen. Dennoch muss allen Reaktionen eine gewisse Energie
zugeführt werden, um sie zu starten. Dieser Energiebetrag wird als
Aktivierungsenergie bezeichnet. So muss die Kerze zunächst auch mit
einem brennenden Streichholz entzündet werden.
VII. Gesetz von den konstanten Massenverhältnissen
Wenn Stoffe miteinander reagieren, tun sie dies immer in einem bestimmten
Massenverhältnis zueinander. Dabei spielt es keine Rolle, ob ein Ausgangsstoff im
Überschuß vorliegt. Dieses konstante Massenverhältnis spiegelt sich im
Verhältnis der Atome einer Verbindung wieder.
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