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chemische gleichungen, chemische reaktionen

Eine chemische Reaktion ist ein Prozess, bei dem mehrere Substanzen eine chemische Veränderung durchlaufen und dabei eine andere Substanz entsteht.

Beispiele:

• Eisen und Sauerstoff verbinden sich und bilden Rost
• Essig und Backpulver werden zu Natriumacetat, Kohlendioxid und Wasser kombiniert
• Dinge brennen oder explodieren
• viele Reaktionen, die in Lebewesen stattfinden
• elektrochemische Reaktionen beim Entladen oder Wiederaufladen von Batterien

Kernreaktionen sind keine chemischen Reaktionen. An chemischen Reaktionen sind nur die Elektronen der Atome beteiligt; an Kernreaktionen sind die Protonen und Neutronen der Atomkerne beteiligt.

Gesetz der Massenerhaltung

Das Gesetz der Massenerhaltung besagt, dass bei einer chemischen Reaktion die Masse der Produkte gleich der Masse der Reaktanten ist. Dieses Prinzip stellt sicher, dass chemische Gleichungen ausgeglichen sein müssen, d. h. die Anzahl jeder Atomart auf der Reaktantenseite muss gleich der Anzahl auf der Produktseite sein.

Wo finden chemische Reaktionen statt?

Sie denken vielleicht, dass chemische Reaktionen nur in wissenschaftlichen Laboren stattfinden, aber tatsächlich passieren sie in der Alltagswelt ständig. Jedes Mal, wenn Sie essen, nutzt Ihr Körper chemische Reaktionen, um Ihre Nahrung in Energie umzuwandeln. Weitere Beispiele sind das Rosten von Metall, das Verbrennen von Holz, Batterien, die Strom erzeugen, und die Photosynthese in Pflanzen.

Was sind Reagenzien, Reaktanten und Produkte?

Reaktanten und Reagenzien sind die Stoffe, die für eine chemische Reaktion verwendet werden. Ein Reaktant ist jeder Stoff, der während der Reaktion verbraucht oder aufgebraucht wird. Die Reaktanten, die nach Abschluss der Reaktion nicht aufgebraucht sind, heißen Reagenzien. Der Stoff, der bei einer chemischen Reaktion entsteht, heißt Produkt.

Eine chemische Gleichung besteht aus Reaktanten und Produkten. Reaktanten sind die Substanzen, die miteinander reagieren und sich auf der linken Seite der Gleichung befinden. Produkte sind die neu gebildeten Substanzen und befinden sich auf der rechten Seite. Ein Pfeil (→) trennt diese beiden Seiten und zeigt die Richtung der Reaktion an.

Beispielsweise kann die Verbrennung von Methan wie folgt dargestellt werden:

\(CH_4 + 2O_2 → CO_2 + 2H_2O\)

Diese Gleichung zeigt, dass ein Molekül Methan mit zwei Molekülen Sauerstoff reagiert und ein Molekül Kohlendioxid und zwei Moleküle Wasser entstehen.

Reaktionsgeschwindigkeit

Nicht alle chemischen Reaktionen laufen mit der gleichen Geschwindigkeit ab. Manche passieren sehr schnell, wie Explosionen, während andere lange dauern können, wie das Rosten von Metall. Die Geschwindigkeit, mit der die Reaktanten zu Produkten werden, wird als Reaktionsgeschwindigkeit bezeichnet.

Die Reaktionsgeschwindigkeit kann durch die Zufuhr von Energie wie Wärme, Sonnenlicht oder Elektrizität verändert werden. Die Zufuhr von Energie zur Reaktion kann die Reaktionsgeschwindigkeit deutlich erhöhen. Auch eine Erhöhung der Konzentration oder des Drucks der Reaktanten kann die Reaktionsgeschwindigkeit beschleunigen.

Bei manchen Reaktionen wird Energie abgegeben. Das sind exotherme Reaktionen. Bei anderen Reaktionen wird Energie aufgenommen. Das sind endotherme Reaktionen.

Arten von Reaktionen

Es gibt viele Arten chemischer Reaktionen. Hier sind einige Beispiele:

1. Synthesereaktion - Bei einer Synthesereaktion verbinden sich zwei Stoffe zu einem neuen Stoff. Sie kann in einer Gleichung dargestellt werden, in der
   A + B → AB. Beispiel: \(2Na + Cl_2 → 2NaCl\) .
2. Zersetzungsreaktion – Bei einer Zersetzungsreaktion zerfällt eine komplexe Substanz in zwei getrennte Substanzen. Dies kann in einer Gleichung wie AB → A + B dargestellt werden. Beispiel: \(2H_2O → 2H_2 + O_2\) .
3. Verbrennung – Eine Verbrennungsreaktion findet statt, wenn Sauerstoff sich mit einer anderen Verbindung verbindet und Wasser und Kohlendioxid bildet. Verbrennungsreaktionen erzeugen Energie in Form von Wärme. Beispiel: \(CH_4 + 2O_2 → CO_2 + 2H_2O\) .
4. Einfache Verdrängung – Eine einfache Verdrängungsreaktion wird auch Substitutionsreaktion genannt. Man kann sie sich als eine Reaktion vorstellen, bei der eine Verbindung eine Substanz aus einer anderen Verbindung aufnimmt. Die Gleichung lautet A + BC → AC + B. Beispiel: \(Zn + 2HCl → ZnCl_2 + H_2\) .
5. Doppelte Verdrängung – Eine doppelte Verdrängungsreaktion wird auch Metathesereaktion genannt. Man kann sie sich so vorstellen, als würden zwei Verbindungen Substanzen austauschen. Die Gleichung lautet AB + CD → AD + CB. Beispiel: \(AgNO_3 + NaCl → AgCl + NaNO_3\) .
6. Photochemische Reaktion – Bei einer photochemischen Reaktion sind Photonen aus Licht beteiligt. Die Photosynthese ist ein Beispiel für diese Art chemischer Reaktion.

Katalysatoren und Inhibitoren

Manchmal wird bei einer chemischen Reaktion eine dritte Substanz verwendet, um die Reaktion zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Ein Katalysator hilft, die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Im Gegensatz zu anderen Reagenzien in der Reaktion wird ein Katalysator durch die Reaktion nicht verbraucht. Ein Inhibitor wird verwendet, um die Reaktion zu verlangsamen.