Arten chemischer Reaktionen

Reaktionen haben Muster

Veränderungen bei Wärme und Farbe sowie Niederschläge oder entstehende Gase liefern erste Hinweise. Die Anordnung der Reaktanten und Produkte bestimmt anschließend den Reaktionstyp.

Vier gängige Beispiele sind Verbrennung, Rosten, Fällung und Gasbildung. Reaktionen lassen sich außerdem als Fällungs-, Säure-Base- und Redoxreaktionen einordnen.

Diese vier Bezeichnungen verwenden zwei Einteilungsgrundlagen. Verbrennung und Rosten werden über Redoxvorgänge erkannt, Fällung und Gasbildung dagegen über beobachtbare Produkte. Eine Reaktion kann mehrere dieser Beschreibungen erfüllen.

Reaktionstypen im Modell

Wähle einen Reaktionstyp aus. Beobachte zuerst die sichtbare Veränderung und ordne sie anschließend mithilfe der chemischen Gleichung ein.

Vier Beispiele für chemische Reaktionen

Die folgenden vier Beispiele zeigen unterschiedliche Hinweise: Energiefreisetzung, Metallveränderung, Feststoffbildung und Gasbildung. Kein einzelner Hinweis genügt für sich, jedes Beispiel nennt deshalb die Beobachtung, die eine chemische von einer physikalischen Veränderung trennt.

Verbrennung

In den hier behandelten Beispielen einer Verbrennung mit Sauerstoff reagiert ein Stoff mit Sauerstoff und setzt Energie als Wärme oder Licht frei. Die Verbrennung von weißem Phosphor wird so dargestellt:

Phosphorpentoxid besitzt die Molekülformel $\mathrm{P_4O_{10}}$. $\mathrm{P_2O_5}$ ist die häufig verwendete empirische Formel. Hier wird die Molekülform verwendet, weil das 3D-Teilchenmodell genau $4$ Phosphoratome und $10$ Sauerstoffatome zählt.

Rosten

Rosten ist ein elektrochemischer Korrosionsprozess, an dem Eisen, Sauerstoff und Wasser beteiligt sind. Rost ist ein Gemisch aus Eisenoxiden und Oxyhydroxiden, dessen Zusammensetzung von den Bedingungen abhängt. Der folgende Ausdruck ist ein vereinfachtes Modell dieser Zusammensetzung.

Der Buchstabe $x$ steht für die veränderliche Hydratation. Da das Produkt den Koeffizienten $2$ hat, steht links $2x\mathrm{H_2O}$, damit dieser vereinfachte Ausdruck ausgeglichen bleibt. Korrosionsprodukte können aus mehreren Eisenoxiden und Oxyhydroxiden bestehen. Ihre Anteile hängen von den Bedingungen ab.

Niederschlag

Ein Niederschlag entsteht, wenn die Bedingungen in einer Lösung einen Stoff mit geringer Löslichkeit hervorbringen. Beispielsweise kann Kalkwasser mit gelöstem Natriumhydrogencarbonat reagieren und Calciumcarbonat als weißen Niederschlag bilden.

Die Gleichung kennzeichnet $\mathrm{CaCO_3(s)}$ als festes Produkt. Ein Niederschlag ist ein neu gebildetes Produkt mit geringer Löslichkeit. Material, das bereits vorhanden war und nur zu Boden sank, zählt nicht dazu.

Gasbildung

Bei der alkoholischen Gärung kann Hefe Glukose in Ethanol und Kohlendioxid umwandeln. Die Blasen sind der sichtbare Hinweis, während die Gleichung das gasförmige Produkt kennzeichnet.

Prüfe die Atomzahl jedes Elements auf beiden Seiten. Jedes Ethanolmolekül enthält zwei Kohlenstoffatome, sechs Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom.

Koeffizienten ändern Formeln nicht

Ein Koeffizient ist die Zahl, die einer chemischen Formel vorangestellt wird. Wir können die Koeffizienten ändern, damit die Anzahl der Atome vor und nach der Reaktion übereinstimmt.

In dieser Gleichung ist $5$ vor $\mathrm{O_2}$ ein Koeffizient. Die Indizes in $\mathrm{P_4}$, $\mathrm{O_2}$ und $\mathrm{P_4O_{10}}$ gehören zu den Stoffformeln und dürfen nicht geändert werden, nur um einen Ausgleich zu erzwingen.

Reaktionstypen anhand von Belegen bestimmen

Bezeichnungen wie Verbrennung, Niederschlag oder Gasbildung liefern eine erste Einordnung. Prüfe diese Einordnung anhand der ausgeglichenen Gleichung, der Zustandssymbole, der Reaktionsbedingungen und der passenden Beobachtungen.

Prüfe jeden Reaktionstyp mit der folgenden Tabelle.

Ist der Reaktionstyp erkannt, wird die Gleichung sauber notiert: Reaktanten links, Produkte rechts. Anschließend werden die Koeffizienten angepasst, bis die Atomzahlen auf beiden Seiten übereinstimmen.