Chemische Reaktionen schreiben

Eine chemische Reaktionsgleichung hält kompakt fest, welche Ausgangsstoffe reagieren, welche Produkte entstehen und in welchem stöchiometrischen Mengenverhältnis sie beteiligt sind. Das IUPAC Gold Book beschreibt Reaktanten auf der linken Seite, Produkte auf der rechten Seite und Reaktionszeichen wie den Pfeil im Eintrag zur chemischen Reaktionsgleichung.

Das Grundmuster sieht so aus.

Der Pfeil wird als „ergibt“ gelesen. Ein Pluszeichen trennt mehrere Stoffe auf derselben Seite.

Ein vollständiges Methanbeispiel

Ausgangspunkt ist ein gewöhnlicher Satz: Methan reagiert mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser. Daraus werden zuerst die Stoffnamen und anschließend die Formeln auf beiden Seiten des Pfeils.

Die erste Gleichung ist noch nicht ausgeglichen: Links stehen $2$ Sauerstoffatome, rechts aber $3$. Erst die passenden Koeffizienten bringen die Atomzahlen auf beiden Seiten zur Deckung.

Die Koeffizienten bilden das Verhältnis $1:2:1:2$. Da alle vier Stoffe in diesem Beispiel molekular sind, lässt sich das Verhältnis unmittelbar als Molekülzahl darstellen: $1$ Methanmolekül reagiert mit $2$ Sauerstoffmolekülen zu $1$ Kohlendioxidmolekül und $2$ Wassermolekülen. Im Labor geben dieselben Koeffizienten das Stoffmengenverhältnis in Mol an.

Das Molekülbild gilt nicht unverändert für jeden Stoff. Bei einem ionischen Feststoff oder einem Netzwerkfeststoff beschreibt der Koeffizient eine stöchiometrische Menge oder ein Verhältnis von Formeleinheiten, nicht eine Molekülzahl. Für makroskopische Reaktionen geben Koeffizienten immer relative Stoffmengen an.

Koeffizienten ändern Formeln nicht

OpenStax Chemistry 2e erklärt beim Schreiben und Ausgleichen chemischer Gleichungen, dass sich die Atomzahl aus Koeffizient mal Index ergibt. Koeffizienten dürfen verändert werden, weil sie nur die relative Stoffmenge angeben.

Der Koeffizient $2$ vor $\mathrm{O_2}$ bedeutet zwei Sauerstoffmoleküle. Der Index in $\mathrm{O_2}$ ist Teil der Sauerstoffformel und darf daher nicht in $\mathrm{O_4}$ geändert werden.

Zustandssymbole stehen hinter der Formel

Ist der Aggregatzustand bekannt, steht sein Symbol direkt hinter der jeweiligen Formel. Bei der hohen Temperatur einer Methanflamme liegt das Wasserprodukt als Dampf vor. Die Gleichung kann daher so geschrieben werden:

Zustandssymbole verändern die Atomzahl nicht. Sie zeigen, in welchem Zustand ein Stoff unter den genannten Bedingungen vorliegt. Kühlt das Produktgemisch so weit ab, dass Wasser kondensiert, wird das Wasser stattdessen als $\mathrm{H_2O(l)}$ geschrieben.

Ein Niederschlagsbeispiel lesen

Auch zwei klare Lösungen können beim Mischen einen Feststoff bilden. So reagiert Silbernitratlösung mit Natriumchloridlösung, wobei ein Niederschlag aus Silberchlorid entsteht.

Mit dem Koeffizientenverhältnis $1:1:1:1$ ist diese Gleichung bereits ausgeglichen. Das $\mathrm{(s)}$ hinter $\mathrm{AgCl(s)}$ kennzeichnet dieses Produkt als Feststoff.

Sichere Schreibreihenfolge

1. Namen der Reaktanten links und Namen der Produkte rechts notieren.
2. Jeden Stoffnamen in die richtige chemische Formel übertragen.
3. Die Atome jedes Elements links und rechts zählen.
4. Koeffizienten anpassen, bis alle Atomzahlen übereinstimmen.
5. Zustandssymbole ergänzen, sofern die Zustände bekannt sind.

Der folgenschwerste Fehler passiert meist im zweiten Schritt. Ist eine Stoffformel falsch, bleibt auch eine scheinbar ausgeglichene Gleichung chemisch falsch.