Chemische Reaktionen und ihre Merkmale

Chemische Reaktionen und ihre Merkmale Übung

• Zeige auf, welche Faktoren die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen bzw. verringern.

  Tipps

  Die Temperatur hat einen wesentlichen Einfluss darauf, wie schnell die Reaktion abläuft.

  Je höher der Zerteilungsgrad der Edukte ist, desto schneller läuft die Reaktion ab.

  Lösung

  Wie schnell eine Reaktion abläuft, wird vor allem von den Ausgangsstoffen (Edukten) bestimmt. Dabei spielen die folgenden drei Faktoren eine wichtige Rolle.

  Konzentration der Edukte: Je höher die Konzentration der Edukte ist, desto schneller läuft die Reaktion ab.
  Zerteilungsgrad der Edukte: Der Zerteilungsgrad beschreibt die Größe der wirksamen Oberfläche. Je höher der Zerteilungsgrad der Edukte ist, desto schneller läuft die Reaktion ab.
  Temperatur: Je höher die Temperatur ist, desto schneller läuft die Reaktion ab.

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  Die Reaktionsgeschwindigkeit kann demnach erhöht werden, wenn beispielsweise:

  • die Konzentration der Edukte erhöht wird,
  • Wärme zugeführt (Temperatur erhöhen) wird oder
  • die Edukte zermahlt (Zerteilungsgrad vergrößern) werden.

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  Die Reaktionsgeschwindigkeit kann demnach verringert werden, wenn beispielweise:

  • Kälte zugeführt (Temperatur verringern) oder
  • die Ausgangssäure verdünnt (Konzentration der Edukte verringern) wird.

• Gib an, was für Reaktionen gelten muss.

  Tipps

  Bei einer Reaktion gilt das Gesetz der Erhaltung der Masse.

  Bei einer endothermen Reaktion werden energiearme Edukte zu energiereicheren Produkten.

  Lösung

  Die Aussagen lassen sich wie folgt vervollständigen:

  „Als Edukte werden die Ausgangsstoffe für chemische Reaktionen bezeichnet.“
  Edukte sind die Ausgangsstoffe, die zur Reaktion gebracht werden, und die Produkte sind die entstehenden Stoffe mit neuen Eigenschaften.

  „Die Aktivierungsenergie ist die Energie, die den Ausgangsstoffen zugeführt wird, damit eine Reaktion ablaufen kann.“
  Auch wenn bei einer Reaktion Energie frei wird, kann es sein, dass Energie benötigt wird, um die Reaktion in Gang zu bringen.

  „Bei einer exothermen Reaktion wird die freiwerdende Energie beispielsweise in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben.“
  Energiereiche Edukte reagieren zu energiearmen Produkten, daher wird Energie frei.

  „Bei einer endothermen Reaktion wird Energie, etwa in Form von Wärme, aus der Umgebung aufgenommen.“
  Energiearme Edukte reagieren zu energiereichen Produkten, daher muss Energie aufgenommen werden.

  „Die Gesamtmasse ändert sich während der Reaktion nicht.“
  Bei einer Reaktion gilt das Gesetz der Erhaltung der Masse.

• Bestimme, bei welchen Vorgängen es sich um chemische Reaktionen handelt.

  Tipps

  Bei einer chemischen Reaktion findet eine Stoffumwandlung statt.

  Bei exothermen Reaktionen wird Energie beispielsweise in Form von Wärme frei. Bei endothermen Reaktionen wird Energie aus der Umgebung aufgenommen.

  Bei zwei der dargestellten Vorgänge handelt es sich um chemische Reaktionen.

  Lösung

  Für eine chemische Reaktion müssen die folgenden Punkte erfüllt sein:

  1. Es findet eine Stoffumwandlung statt, das heißt aus den Edukten entstehen Produkte mit neuen Eigenschaften.
  2. Es gilt das Gesetz der Erhaltung der Masse, das heißt die Gesamtmasse ändert sich nicht.
  3. Eine Energieumwandlung erfolgt. Bei exothermen Reaktionen wird Energie etwa in Form von Wärme frei. Bei endothermen Reaktionen wird Energie aus der Umgebung aufgenommen.

  Damit stellen wir fest: Das Schmelzen von Eis ist keine chemische Reaktion.
  Durch das Schmelzen ändern wir lediglich den Aggregatzustand des Wassers. Es findet also keine Stoffumwandlung statt, da wir vorher und nachher Wasser vorliegen haben. Man spricht hier auch von einem physikalischen Vorgang.

  Das Rosten einer Eisenzange ist eine chemische Reaktion.
  Beim Rosten (auch Korrosion genannt) entsteht durch Oxidation von Eisen mit Wasser und Sauerstoff unter anderem Eisen-(II)-oxid.

  Das Verbrennen von Holz ist eine chemische Reaktion.
  Die Verbrennung ist eine Redoxreaktion. Hierbei reagiert Holz mit Sauerstoff hauptsächlich zu Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und Wasser. Da dabei Energie in Form von Wärme und Licht frei wird, handelt es sich um eine exotherme Reaktion.

  Das Zerplatzen eines Luftballons ist keine chemische Reaktion.
  Auch hier findet keine Stoffumwandlung statt.

• Entscheide, ob es sich um endotherme oder exotherme Reaktionen handelt.

  Tipps

  Für die Fotosynthese benötigen Pflanzen Kohlenstoffdioxid, Wasser und Licht.

  Bei einer exothermen Reaktion wird Energie zum Beispiel in Form von Licht oder Wärme frei.

  Lösung

  Bei einer exothermen Reaktion wird die freiwerdende Energie, beispielsweise in Form von Wärme, an die Umgebung abgegeben. Energiereiche Edukte reagieren zu energiearmen Produkten. Daher wird Energie frei.

  Bei einer endothermen Reaktion wird Energie aus der Umgebung aufgenommen, damit die Reaktion ablaufen kann. Energiearme Edukte reagieren zu energiereichen Produkten.

  Beim Auflösen der Brausetablette, die im Allgemeinen aus einem Gemisch aus Zitronensäure und Natriumhydrogencarbonat besteht, wird die benötigte Energie für die Reaktion dem Wasser entzogen. Das Wasser kühlt sich bei diesem Vorgang etwas ab.
  $\Rightarrow$ Es handelt sich um eine endotherme Reaktion.

  Bei der Verbrennung von Müll reagieren die Stoffe mit Sauerstoff, dabei wird Energie in Form von Wärme und Licht frei. Dies erkennst du eindeutig beim Feuer.
  $\Rightarrow$ Es handelt sich um eine exotherme Reaktion.

  Auch die Fotosynthese ist eine chemische Reaktion. Hierbei entstehen aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glucose und Sauerstoff. Dazu benötigen die Pflanzen Energie in Form von Licht.
  $\Rightarrow$ Es handelt sich um eine endotherme Reaktion.

• Benenne Faktoren, die die Geschwindigkeit einer Reaktion beeinflussen.

  Tipps

  Bei einer Reaktion entstehen aus Edukten stets Produkte mit neuen Eigenschaften.

  Die Reaktion von Salzsäure mit Zink läuft schneller ab, wenn anstatt eines Stücks Zink feines Zinkpulver verwendet wird.

  Drei Auswahlmöglichkeiten sind korrekt.

  Lösung

  Wie schnell eine Reaktion abläuft, wird vor allem von den Ausgangsstoffen (Edukten) bestimmt. Dabei spielen die folgenden drei Faktoren eine wichtige Rolle.

  Konzentration der Edukte: Je höher die Konzentration der Edukte ist, desto schneller läuft die Reaktion ab. Das sieht man sehr gut bei der Reaktion von verdünnter Salzsäure mit Zink. Wird Zink in Gläsern mit unterschiedlich konzentrierten Salzsäuren gegeben, läuft die Reaktion mit der höher konzentrierten Salzsäure schneller ab.

  Zerteilungsgrad der Edukte: Der Zerteilungsgrad beschreibt die Größe der wirksamen Oberfläche. Je höher der Zerteilungsgrad der Edukte ist, desto schneller läuft die Reaktion ab. Das kannst du beobachten, wenn du in unterschiedliche Gläser mit Salzsäure der gleichen Konzentration je einmal kompaktes Zink, Zinkkörner und Zinkpulver gibst. Während das kompakte Zink sehr langsam reagiert, läuft die Reaktion mit dem Zinkpulver direkt ab.

  Temperatur: Je höher die Temperatur ist, desto schneller läuft die Reaktion ab. Wenn man Natriumthiosulfatlösung mit Salzsäure vermischt, entsteht eine Trübung durch ausfallenden Schwefel. Erhitzt du die Natriumthiosulfatlösung vorher in einem Wasserbad, setzt die Reaktion deutlich schneller ein.

• Vervollständige die Reaktionsbeschreibungen.

  Tipps

  Bei exothermen Reaktionen muss häufig am Anfang Aktivierungsenergie hinzugefügt werden, damit die Reaktionen in Gang kommen.

  Wenn du Brausepulver in Wasser löst, ist es sehr wahrscheinlich, dass die zweite beschriebene Reaktion abläuft.

  Lösung

  $1.$ Reaktion:

  Lässt man Zink- und Schwefelpulver reagieren, erhält man Zinksulfid. Aus den energiereichen Edukten wird ein energiearmes Produkt. Energie wird in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Die Reaktion ist exotherm.

  $2.$ Reaktion:

  Die Reaktion von Natron und Zitronensäure im Wasser bringt ein Brausegetränk zum Sprudeln, denn es entsteht ein Gas: Kohlenstoffdioxid. Zudem entsteht Natriumcitrat, das Natriumsalz der Zitronensäure. Bei der Reaktion kühlt sich die Lösung ab. Somit ist die Reaktion endotherm.

  $3.$ Reaktion:

  Bei der Reaktion von Salzsäure mit Zink entstehen kleine Bläschen, das ist der aufsteigende Wasserstoff. Außerdem entsteht das Salz Zinkchlorid. Es handelt sich hierbei um eine exotherme Reaktion. Dennoch muss am Anfang Aktivierungsenergie hinzugefügt werden, damit die Reaktion in Gang kommt. Dies sieht man sehr gut im Energiediagramm des Reaktionsverlaufes oben.