Die Bildung neuer Stoffe kennzeichnet eine chemische Reaktion
Beim Mischen oder bei einer sichtbaren Veränderung kann der Stoff derselbe bleiben. In Wasser gelöster Zucker bleibt Zucker, und schmelzendes Eis bleibt Wasser. In beiden Fällen entsteht kein neuer Stoff.
Eine chemische Reaktion findet statt, wenn Ausgangsstoffe in neue Stoffe umgewandelt werden. Die Ausgangsstoffe nennt man Reaktanten, die gebildeten Stoffe nennt man Produkte.
Auch ohne Analysegerät liefern sichtbare Veränderungen erste Hinweise auf eine chemische Reaktion. Dazu gehören Gasbildung, ein Niederschlag, eine Farbänderung oder eine Energieänderung. Reaktionen lassen sich außerdem als Fällungs-, Säure-Base- und Redoxreaktionen einordnen.
Reaktionsmerkmale in einem Modell beobachten
Wähle einen Hinweis aus und vergleiche den Zustand vor und nach der Veränderung. Beobachte, was sichtbar wird, und überlege, was vermutlich mit den Stoffen geschehen ist.
Aufsteigende Blasen können zeigen, dass im Gemisch ein Gas entsteht.
- Beobachtung
- Blasen steigen auf oder Gas entweicht aus dem Gemisch.
- Bedeutung der Veränderung
- Eines der Produkte kann gasförmig sein, zum Beispiel .
- Grenze des Befunds
- Blasen beim Sieden beweisen allein noch keine chemische Reaktion.
Vier häufige Hinweise
Gasbildung kann durch Blasen in einer Flüssigkeit oder durch aus der Mischung austretendes Gas sichtbar werden. Rauch kann bei einer Verbrennung auftreten, wird von der US-Umweltschutzbehörde jedoch als luftgetragene Partikelmaterie eingeordnet. Rauch allein beweist deshalb kein gasförmiges Produkt. Unbekannte Stoffe dürfen niemals absichtlich gerochen werden. Dämpfe dürfen nur nach ausdrücklicher Anweisung vorsichtig herangefächelt werden.
Ein Niederschlag ist ein neuer Feststoff, der aus einer Lösung entsteht. Beispielsweise können zwei klare Lösungen einen weißen Feststoff ergeben, weil ihre Ionen eine Verbindung bilden, die sich nicht gut löst.
Eine Farbveränderung kann ein deutlicher Hinweis sein, wenn kein Farbstoff hinzugefügt wird. Die Farbe ändert sich, weil ein neues Produkt anders mit Licht interagieren kann.
Eine Energieveränderung kann sich als Erwärmung, Abkühlung oder Licht zeigen. Das Lösen der Bindungen in den Reaktanten benötigt Energie, während die Bildung neuer Produktbindungen Energie freisetzt. Die Umgebung wird warm, wenn insgesamt mehr Energie frei als aufgenommen wird, und kühl, wenn das Gegenteil gilt.
Entscheidend für die Unterscheidung zwischen einer chemischen und einer physikalischen Veränderung ist, ob ein neuer Stoff entsteht.
Mehrere Merkmale einer chemischen Reaktion prüfen
Ein Zeichen reicht nicht immer aus. Kochendes Wasser erzeugt Blasen, aber es handelt sich um eine physikalische Veränderung, da die Substanz immer noch ist. Auch gelöstes Salz sieht anders aus, kann aber durch Verdunstung des Wassers wiedergewonnen werden.
Die folgende Übersicht hilft bei der Einordnung.
| Vorgang | Einordnung | Begründung |
|---|---|---|
| Eis schmilzt | Physikalische Veränderung | Der Stoff bleibt . |
| Papier verbrennt | Chemische Reaktion | Gasförmige Produkte und Asche entstehen, während Energie als Wärme und Licht frei wird. |
| Zwei klare Lösungen bilden einen Feststoff | Wahrscheinliche chemische Reaktion | Ein zuvor nicht vorhandener Niederschlag entsteht. |
| Roter Farbstoff wird mit Wasser gemischt | Physikalische Veränderung | Der Farbstoff verteilt sich im Wasser und verändert dessen Farbe. Der Stoff selbst bleibt gleich. |
Natürlich müssen wir prüfen, ob sich die Produkte wirklich von den Reaktanten unterscheiden. Im Labor kann dies durch Messung der Masse, Prüfung eines Gases, Beobachtung eines Niederschlags oder Analyse der Zusammensetzung erfolgen.
Reaktionsnachweise und chemische Grundgesetze
Die Massenerhaltung gilt für chemische und physikalische Veränderungen, wenn alle Stoffe erfasst werden. Um die Zusammensetzung eines Produkts zu bestimmen, müssen wir den entstandenen Stoff identifizieren. Blasen oder eine Farbänderung allein genügen dafür nicht.
Metalloxide liefern ein Beispiel. Nickel kann ein Oxid mit der Formel bilden, Kobalt eines mit der Formel . Beide Formeln zeigen, dass sich das jeweilige Metall und Sauerstoff in einem bestimmten Verhältnis verbinden.
Wenn die Beobachtungen eine chemische Reaktion bestätigen, messen wir Masse oder Zusammensetzung der beteiligten Stoffe. Mit dem passenden chemischen Gesetz lassen sich anschließend die Messwerte von Reaktanten und Produkten verknüpfen.