Chemische Reaktionen

Naturwissenschaftliche Vorgänge wie eine chemische Reaktion sind mit einigen einfachen Hintergrundinformationen besser zu verstehen. Die haben wir dir vorab kompakt zusammengestellt.

• Mit „Stoff“ bezeichnen Chemiker alle Dinge, die uns umgeben. Viele davon kennst du bestens wie etwa Luft, Wasser oder die Holzkohle.
• Unzählige chemische Stoffe bestehen aber nicht nur aus einer einzigen Substanz. Es kann auch ein Stoffgemisch sein. Wasser und Holzkohle beispielsweise sind reine Substanzen, die Luft hingegen ist ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Stickstoff.
• Die Chemie befasst sich mit all diesen Stoffen, deren Eigenschaften, ihrem Aufbau und ihren Veränderungen. Kurz gefasst betrachtet sie die Stoffumwandlung durch chemische Reaktionen.
• Jeder chemische Reaktionsablauf weist grundsätzlich zwei Merkmale auf. Das Erste ist die Stoffumwandlung. Dabei entstehen aus den Ausgangsstoffen neue Produkte. Da einige davon unsichtbare Gase wie Kohlendioxid sein können, kannst du sie aber nicht immer sofort erkennen. Das zweite Merkmal ist die Energieumwandlung. Die zeigt sich daran, dass je nach Reaktion unterschiedlich viel Wärme oder Kälte entsteht.
• Bezüglich der Energieumwandlung solltest du dir zwei Fachbegriffe einprägen, die stets auftauchen. Wird Wärme frei, ist die Reaktion exotherm (exo = „heraus“, thermo = „warm, heiß“). Muss dagegen Wärme zugeführt werden, ist die Reaktion endotherm (endo = „Wärme benötigend, der Umgebung Wärme entziehend“).
• Ein Merkpunkt bleibt noch: Ändert sich nur der Aggregatzustand eines Stoffes von fest in flüssig oder gasförmig, entsteht noch kein neues Produkt. Das beste Beispiel ist der Eiswürfel. Ob gefroren oder flüssig, Wasser bleibt Wasser. Für eine chemische Stoffumwandlung hingegen müsste aus dem Eiswürfel eine völlig neue Substanz entstehen.

Die Chemie mag fremd und geheimnisvoll erscheinen, im Alltag ist sie aber unser ständiger Begleiter. Dazu nachfolgend drei chemische Reaktionen aus dem täglichen Leben.

Damit du die chemische Reaktion beim Grillen schriftlich festhalten kannst, gibt es ein allgemeines Grundschema, das so aussieht:

Ausgangsstoff 1 + Ausgangsstoff 2 = neues Produkt (+ ggf. Energieumsatz)
(Hinweis: Ein ebenfalls gebräuchliches Wort für Ausgangsstoff ist Edukt)

Geht es um den konkreten Fall Holzkohle, kannst du wahlweise die Wortgleichung oder die Formelgleichung benutzen:

Wortgleichung: Kohle + Sauerstoff = Kohlendioxid (+ Hitze)
Formelgleichung: C + O₂ = CO₂ (+ Hitze)

Dazu noch drei wichtige Anmerkungen:

1. Der Sauerstoff kommt aus der Luft.
2. Das entstehende Kohlendioxid ist ein farb- und geruchloses Gas, also unsichtbar.
3. Die Hitze ist das Ergebnis der Energieumwandlung. Die Reaktion ist somit exotherm.

Auch beim Backen zu Hause spielen chemische Substanzen eine entscheidende Rolle. Denn ohne Backpulver oder Natron (chemisch: Natriumhydrogencarbonat) geht hier nichts. Als Treibmittel sorgt das Backpulver dafür, dass der Kuchen „aufgeht“.

Beim Erhitzen im Backofen zerfällt das eingerührte Natron chemisch in Sodapulver (= Natriumcarbonat) und Kohlendioxid. Dieses Gas Kohlendioxid ist es dann, das den Kuchen hochtreibt.

Deine Wortgleichung sieht damit so aus:

(Backofenhitze) + Backpulver = Natriumcarbonat + Kohlendioxid

Auch dazu noch ein wichtiger Hinweis:
Ohne die Backofenhitze würde das Backpulver (= Natron) nicht zerfallen und kein Kohlendioxid freisetzen. Diese Reaktion ist also endotherm.

Selbst die typische Chemikalie Schwefel gehört zu unserem Alltag, da dieses Element beim Konservieren von Lebensmitteln wertvolle Hilfe leistet. Denn beim Verbrennen von Schwefel entsteht gasförmiges Schwefeldioxid. Das wiederum tötet Mikroorganismen auf Trockenobst, in noch ungefüllten Weinfässern oder Glasballons sehr schnell ab.

Die Wortgleichung dazu ist folgende:

Schwefel + Luftsauerstoff = gasförmiges Schwefeldioxid

Für das Schwefeln von Lebensmitteln gibt es dünne Schwefelstreifen zu kaufen. Kurz angezündet, brennen sie von alleine ab. Die Reaktion ist also exotherm.

• Aggregatszustände und Übergänge
• Energie bei chemischen Reaktionen