- Wie wichtig sind chemische Reaktionen?
- Menschen haben schon vor langer Zeit damit begonnen, chemische Reaktionen durchzuführen
- Nicht alle Anwendungen waren friedlich
- Wir machen immer noch neue Entdeckungen
- Reaktanten und Produkte
- Woher weiß man, dass eine chemische Reaktion stattgefunden hat?
- Beispiel
- Anzeichen einer chemischen Reaktion
- Änderung des Aussehens
- Energie ändert sich
Wie wichtig sind chemische Reaktionen?
Vor langer Zeit entdeckten die Menschen, dass:
- Stoffe reagieren können, um neue Stoffe zu bilden
- diese Reaktionen können kontrolliert werden
Die Wissenschaft der Chemie begann, als die Menschen begannen, mit chemischen Reaktionen systematisch zu experimentieren und ihre Ergebnisse logisch zu ordnen.
Mit der Entwicklung der Chemie lernten die Wissenschaftler, dass Lebewesen nur als Ergebnis chemischer Reaktionen existieren – und das schließt dich und mich ein.
Jedes Lebewesen ist ein bemerkenswert gut organisierter, sich selbst verwaltender Chemiesatz.
Hochentwickelte Chemiesätze?
Unsere High-Tech-Gesellschaft könnte ohne die Fähigkeit der Chemiker, chemische Reaktionen präzise zu steuern, nicht existieren – der Bildschirm, den Sie gerade sehen, ist ein Beispiel für ein Gerät, das unmöglich herzustellen wäre.
Auf einer Skala von eins bis zehn der wissenschaftlichen Bedeutung haben chemische Reaktionen also den Wert zehn.
Menschen haben schon vor langer Zeit damit begonnen, chemische Reaktionen durchzuführen
Unsere alten Vorfahren lernten:
- wie man die Sauerstoff-Holz-Reaktion nutzt und kontrolliert, um Feuer zu machen.
- Wie man Metalle aus ihren Erzen freisetzt, um effiziente Pflüge, Äxte, Hämmer und Meißel herzustellen.
- Wie man Räume und Gebäude mit Schwefeldioxid, dem Gas, das bei der Verbrennung von Schwefel freigesetzt wird, desinfiziert/ausräuchert.
- Wie man Kalkstein in Kalziumoxid umwandelt, die Grundlage von Zement und Beton. So wurden große Bauprojekte wie das Kolosseum im alten Rom möglich.
Das Kolosseum wurde mit Calciumoxidzement gebaut. Dieses Gebäude ist fast 2000 Jahre alt. Bild von Paul Zangaro
Nicht alle Anwendungen waren friedlich
Unsere Vorfahren nutzten neue Materialien wie Eisen und Stahl, um Krieg zu führen. Sie entdeckten explosive chemische Reaktionen und stellten Schießpulver her, indem sie Kaliumnitrat, Kohlenstoff und Schwefel mischten.
Wir machen immer noch neue Entdeckungen
Die Mobiltechnologie hängt von den Entdeckungen der Chemiker ab – von Kunststoffen bis zu Lithium-Ionen-Batterien.
Obwohl wir viel mehr über Chemie wissen als unsere Vorfahren, erforschen wir weiterhin chemische Reaktionen, was zu Verbesserungen in der Technologie und unserer Gesundheit führt.
Auch der bloße Reiz, neue Entdeckungen zu machen, treibt Chemiker dazu, Reaktionen weiter zu erforschen. Beispiele sind:
- Chemische Reaktionen mit Lithium treiben unsere Telefone, Tablet-Computer und Kameras an.
- Biochemische und elektrochemische Reaktionen ermöglichen es unserem Gehirn, Erinnerungen zu speichern und zu denken.
- Neue chemische und biochemische Reaktionen zur Herstellung neuer Antibiotika, denn Bakterien werden immer resistenter gegen die Antibiotika, die wir heute verwenden.
Reaktanten und Produkte
Chemische Reaktionen beginnen mit Reaktanten und enden mit Produkten. Bei chemischen Reaktionen:
Der nach rechts gerichtete Pfeil oben bedeutet, dass alle Reaktanten zu Produkten werden. Zum Beispiel kann man durch die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff Wasser herstellen. Die Reaktanten sind Wasserstoff und Sauerstoff. Das Produkt ist Wasser in der Gasphase, weil bei der Reaktion viel Wärme entsteht.
Oft ergeben chemische Reaktionen ein Gleichgewicht, bei dem die Reaktion in beide Richtungen verläuft, was zu einer Mischung aus Reaktanten und Produkten führt.
Dies wird mit einem anderen Pfeil dargestellt:
Die Gasphasenreaktion zur Herstellung von Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff führt beispielsweise zu einem Gleichgewicht:
Im Gleichgewicht sind die Reaktionsgeschwindigkeiten in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gleich.
Woher weiß man, dass eine chemische Reaktion stattgefunden hat?
Eine chemische Reaktion findet nur statt, wenn ein oder mehrere neue Stoffe entstehen. Manchmal ist das offensichtlich, manchmal weniger offensichtlich.
Auch eine Energieänderung ist oft zu erkennen, weil sich die Reaktion erhitzt oder abkühlt.
Beispiel
Nahrungsmittel können mit Sauerstoff chemisch reagieren. Zwei Arten der Reaktion von Lebensmitteln mit Sauerstoff sind die Verbrennung und die Atmung.
Ist das Lebensmittel ein Kohlenhydrat, lautet die Wortgleichung sowohl für die Verbrennung als auch für die Atmung:
Verbrennung
Die Asche und die Flamme machen deutlich, dass neue Stoffe entstehen und Energie freigesetzt wurde. Asche entsteht, weil Lebensmittel meist nicht sauber verbrennen. Obwohl das Kohlendioxid und das Wasser, die bei der Reaktion entstehen, weniger offensichtlich sind, kann man an der Asche und der Flamme leicht erkennen, dass eine chemische Reaktion stattgefunden hat.
Atmung
Die Anzeichen für eine chemische Reaktion bei der Atmung sind subtiler als beim Verbrennen von Lebensmitteln. Es ist nicht offensichtlich, dass bei der Reaktion Wasser und Kohlendioxid entstehen, obwohl wir sie nachweisen können. Mit Hilfe von Kalkwasser können wir beispielsweise nachweisen, dass in der Luft, die wir ausatmen, mehr Kohlendioxid vorhanden ist als in der Luft, die wir einatmen. Wenn wir an ein kaltes Fenster atmen, entsteht Kondenswasser, was bedeutet, dass in unserer Atemluft Wasser enthalten ist. Die durch die Atmung freigesetzte Energie hält alle Tiere auf unserem Planeten in Bewegung und hält warmblütige Tiere warm.
Anzeichen einer chemischen Reaktion
Halte Ausschau nach einem oder mehreren dieser Anzeichen:
Änderung des Aussehens
Gas wird freigesetzt 
Ein Feststoff erscheint oder verschwindet
Es gibt eine Farbänderung
Energie ändert sich
Die Temperatur ändert sich
Licht/Flammen werden gesehen
Geräusche werden gehört
Die obigen Anzeichen sind alles Hinweise, aber (außer Flammen) beweisen nicht, dass es eine Reaktion gegeben hat.
Erinnere dich:
Eine chemische Reaktion hat nur stattgefunden, wenn ein oder mehrere neue Stoffe entstanden sind.
Hier ist ein Beispiel für eine chemische Reaktion. Bestimmen Sie den/die Reaktanten und das/die Produkt(e).
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Du toastest ein Brot und verbrennst es am Ende. Ist es zu einer chemischen Reaktion gekommen? Warum?
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Ein Baum wächst ein wenig höher. Ist es zu einer chemischen Reaktion gekommen? Warum?
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Nenne drei visuelle Hinweise, dass eine chemische Reaktion stattgefunden haben könnte.
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Wenn Wasser gefriert, hat es eine chemische Reaktion gegeben? Warum?
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