LEKTION 6 CHEMISCHE REAKTIONEN 1. Hören. Sehen Sie sich

LEKTION 6
CHEMISCHE REAKTIONEN
1. Hören. Sehen Sie sich das Video an und beantworten Sie folgende Fragen.
2. Lesen Sie den Text und ergänzen Sie die Lücken mit diesen Termini
Reaktionsschema, Katalysators, Reaktionen, Aufnahme, Reaktionsgeschwindigkeit,
Energie
Bei chemischen _________________________ werden Stoffe (Edukte) unter Abgabe oder
_____________________________ von Reaktionswärme in andere Stoffe (Produkte)
umgewandelt. Aus "Stoff a" (z.B. Kupfer) und "Stoff b" (Schwefel) wird ein neuer "Stoff c"
(Kupfersulfid). Dies stellt der Chemiker in einem __________________________dar:
Kupfer + Schwefel
Kupfersulfid
"Kupfer und Schwefel reagieren zu Kupfersulfid"
Bei der Reaktion selbst wandeln sich chemische Stoffsysteme in neue Stoffsysteme um. Dabei
wird entweder _____________________________ frei (exotherme Reaktion) oder Energie
verbraucht (endotherme Reaktion). Der Reaktionsprozess unterliegt einem Zeitfaktor. Die
Änderungen, die dabei in einer bestimmten Zeitspanne auftreten, bezeichnet man als
_____________________________ . Damit eine chemische Reaktion überhaupt anläuft, ist in
der Regel Aktivierungsenergie oder ___________________________ notwendig.
Reaktionstypen
3. Lesen Sie den Text und finden Sie die deutschen Entsprechungen zu diesen
lateinischen Begriffen.


Analysen
Synthesen
Es existieren verschiedene Typen von Reaktionen. Bei Stoffzerlegungen entstehen aus
chemischen Verbindungen chemische Elemente oder einfachere Verbindungen. Zu dieser Art
von Reaktionen gehören die Reduktionen und in der organischen Chemie die
Eliminationsreaktionen. Die Buchstaben in den Beispielen stehen für Atomsorten (ohne
Berücksichtigung der Anzahl):
Wasser
AB
Kupferacetat
ABCD
Wasserstoff + Sauerstoff
A
+
B
Kupfer + Essigsäure
A
+
BCD
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Bei Stoffvereinigungen entstehen aus chemischen Elementen chemische Verbindungen oder
aus Verbindungen höhere Verbindungen. Hierzu zählen die Oxidationen, die
Sulfidreaktionen und in der organischen Chemie die Additionsreaktionen. Beispiele:
Kupfer + Schwefel
A +
B
Kohlenstoffdioxid + Wasser
AB
+ CB
Kupfersulfid
AB
Kohlensäure
ABC
Chemische Gesetze
Bei chemischen Reaktionen gelten verschiedene Gesetze:




Gesetz der Massenerhaltung
Volumengesetz von Gay-Lussac
Gesetz der konstanten Massenverhältnisse
Satz des Avogadro
4. Lesen Sie die Texte und ordnen Sie diesen passende Überschriften zu. Die
Überschriften sind die Benennungen der Gesetze.
TEXT 1
Dieses Gesetz wurde von dem französischen Chemiker Antoine Lavoisier (1743-1794) und
dem russischen Naturforscher Michail Wassiljewitsch Lomonossow (1711-1765) formuliert:
___________________________________________
"Nichts wird bei den Operationen künstlicher oder
natürlicher Art geschaffen, und es kann als Axiom
angesehen werden, dass bei jeder Operation eine
gleiche Quantität Materie vor und nach der Operation
existiert".
Antoine Lavoisier
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Dabei berücksichtigten sie allerdings nicht, dass bei einer chemischen Reaktion die Masse
auch minimal abnehmen kann, während Energie in die Umgebung abgegeben wird.
TEXT 2
Der französische Chemiker Joseph Louis Proust (1754-1826) formulierte ein anderes
Gesetz.
_________________________________________
In einer chemischen Verbindung sind die Atome stets in
einem bestimmten Massenverhältnis enthalten. Bei einer
chemischen Reaktion reagieren die beteiligten Stoffe stets
in typischen, konstanten Massenverhältnissen.
Joseph Louis Proust
TEXT 3
Der französische Physiker und Chemiker Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) formulierte
folgende Theorie:
_________________________________________________
Gase reagieren stets in Volumenverhältnissen kleiner
ganzer Zahlen:
H2 und Chlor im Verhältnis 1:1
H2 und Sauerstoff im Verhältnis 2:1
H2 und Stickstoff im Verhältnis 3:1
Gay-Lussac
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TEXT 4
Der Italiener Amedeo Avogadro (1776-1856) stellte auf der Grundlage dieser Erkenntnisse
diese Hypothese auf:
__________________________________________
In einem bestimmten Gasvolumen sind bei gleichen
äußeren Bedingungen (Druck, Temperatur) immer
gleich viele zählbare Einheiten (Teilchen) enthalten,
unabhängig um welches Gas es sich handelt.
Diese bekannte Aussage besagt, dass in einem Liter Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder
Wasserdampf gleich viele Wasserstoff-, Stickstoff, Sauerstoff- oder Wasser-Moleküle
enthalten sind.
Aufstellen von Reaktionsgleichungen - chemische Zeichensprache
Reaktionsgleichungen werden nach der chemischen Zeichensprache in Formelschreibweise
angegeben. Dabei gilt:
Die Zahl der beteiligten Atome der Ausgangsstoffe entspricht der Zahl der Atome bei den
Produkten (nach dem Gesetz der Erhaltung der Masse). Die Reaktionswärme wird in kJ/mol
angegeben (bei Werten <0 wird Energie frei).
Wasserstoff + Sauerstoff
2 H2
+
O2
Wasser
2 H2O
Das Ausgleichen der Gleichung und die Berechnung der Massen und Volumina der
beteiligten Stoffe erfolgt mit Hilfe der Stöchiometrie. Dabei dürfen die bei einer
Reaktionsgleichung verwendeten chemischen Formeln nicht verändert werden. Es dürfen aber
beliebig viele Atome oder Atomverbände verwendet werden (nach dem Gesetz der konstanten
Massenverhältnisse). Diese Verhältnisse drücken sich in den ganzen Zahlen vor den
chemischen Formeln aus. Zur genauen Ausbeuteberechnung von chemischen Reaktionen
werden chemische Einheiten wie die Stoffmenge und die molare Masse benötigt.
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Umkehrbarkeit von chemischen Reaktionen
Chemische Reaktionen sind prinzipiell auch umkehrbar. So kann aus Wasser durch eine
Elektrolyse wieder Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen werden:
Wasser
2 H2O
Wasserstoff + Sauerstoff
2 H2
+
O2 DHR = +572 kJ/mol (endotherm)
Der Energieumsatz kehrt sich dabei um: Während bei der exothermen Reaktion zwischen
Wasserstoff und Sauerstoff Energie frei wird, benötigt man bei der elektrolytischen Zerlegung
von Wasser Energie in Form von elektrischen Strom. Verlaufen chemische Reaktionen
dagegen in einem geschlossenen System, stellt sich ein chemisches Gleichgewicht ein, so dass
Ausgangsstoffe und Produkte in einem bestimmten Mengenverhältnis gleichzeitig vorliegen.
Chemische Zeichensprache
5. Lesen Sie den Text und beantworten Sie die Fragen.
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Was ist die IUPAC-Nomenklatur?
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Hatten Alchemisten ein Symbol für jedes Element?

Wer war der Begründer der einheitlichen Elementensymbolik?
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Was drückt ein Elementsymbol aus?

Was wird als Summenformel bezeichnet?

Welche Formen der Elektronenpaarbindung kennt man?
Damit sich Chemiker weltweit verständigen können, gebrauchen sie eine gemeinsame
Fachsprache, die in der IUPAC-Nomenklatur (International Union of Pure and Applied
Chemistry = Internat. Union für Reine u. Angewandte Chemie) einheitlich geregelt ist.
Eine Symbolsprache für die Chemie gab es schon im Mittelalter bei den Alchemisten. Dort
waren viele der Symbole so verschlüsselt, dass sie nur von "Eingeweihten" gebraucht werden
konnten. So gab es für das Gold eine Vielzahl an Symbolen (siehe oben). Die heute für die
Elemente gebräuchlichen Symbole wurden ab dem Jahre 1811 im Wesentlichen von dem
schwedischen Chemiker Jöns Jacob Freiherr von Berzelius geschaffen. Berzelius benutzte nur
Buchstaben und Ziffern.
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Summenformel
Die Elementsymbole kennzeichnen in der Regel ein Atom eines Elements und in chemischen
Gleichungen ein Mol des Elements. Bei chemischen Verbindungen wird die Anzahl der
beteiligten Atomen durch Aufreihung der Buchstaben und einer Zahl rechts nach unten
versetzt angezeigt. In einem Molekül Wasser H2O verbinden sich Wasserstoff- und
Sauerstoffatome im Verhältnis 2:1. Diese Form der Darstellung mit Aufzählung der Anzahl
der Atome wird als Summenformel bezeichnet.
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Bei den Salzen werden üblicherweise zuerst die Metall-Ionen und dann die
Nichtmetall-Ionen genannt, Beispiel: NaCl für Natriumchlorid.
Bei den anorganischen Säuren beginnt man mit dem H-Atom, Beispiel: HCl für
Salzsäure
Organische Stoffe (und Säuren) beginnen immer mit dem C-Atom, Beispiel: COOH
für Ameisensäure.
Gemalte Punkte in Formeln von Salzen bedeuten soviel wie "und", Beispiel:
Kristallwasseranteil im blauen Kupfersulfat CuSO4 . 5H2O
Elektronenpaarbindung
Bei der Elektronenpaarbindung benutzen Moleküle gemeinsame Elektronenpaare. Die
Strukturformel zeigt die Art und Weise, wie Atome in einem Molekül miteinander verknüpft
sind. Die einfache Strukturformel gibt allerdings keinen Aufschluss über tatsächliche
räumliche Anordnungen und Abstände zwischen den Atomen
Strukturformel von Glycerin
Strukturformel von Propylalkohol
Dabei verdeutlicht der Strich zwischen zwei Atomen die einfache Elektronenpaarbindung.
Eine Doppelbindung wird durch einen doppelten Strich und eine Dreifachbindung durch einen
dreifachen Strich angezeigt:
Ethan: Einfachbindung
Ethen: Doppelbindung
Ethin: Dreifachbindung
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Lösung
lt das Gesetz der Erhaltung der Masse. Dieses Gesetz wurde von dem französischen Chemiker
Antoine Lavoisier (1743-1794) und dem russischen Naturforscher Michail Wassiljewitsch
Lomonossow (1711-1765) formuliert:
Gesetz der Massenerhaltung
"Nichts wird bei den Operationen künstlicher oder
natürlicher Art geschaffen, und es kann als Axiom
angesehen werden, dass bei jeder Operation eine
gleiche Quantität Materie vor und nach der Operation
existiert".
Antoine Lavoisier
(Dabei berücksichtigten sie allerdings nicht, dass bei einer chemischen Reaktion die Masse
auch minimal abnehmen kann, während Energie in die Umgebung abgegeben wird.) Der
französische Chemiker Joseph Louis Proust (1754-1826) formulierte als erster das Gesetz der
konstanten Massenverhältnisse:
Gesetz der konstanten Massenverhältnisse
In einer chemischen Verbindung sind die Atome stets in
einem bestimmten Massenverhältnis enthalten. Bei einer
chemischen Reaktion reagieren die beteiligten Stoffe stets
in typischen, konstanten Massenverhältnissen.
Joseph Louis Proust
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Der französische Physiker und Chemiker Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) formulierte
das Volumengesetz:
Volumengesetz von Gay-Lussac
Gase reagieren stets in Volumenverhältnissen kleiner
ganzer Zahlen:
H2 und Chlor im Verhältnis 1:1
H2 und Sauerstoff im Verhältnis 2:1
H2 und Stickstoff im Verhältnis 3:1
Der Italiener Amedeo Avogadro (1776-1856) stellte auf der Grundlage dieser Erkenntnisse
diese Hypothese auf:
Satz des Avogadro
In einem bestimmten Gasvolumen sind bei gleichen
äußeren Bedingungen (Druck, Temperatur) immer
gleich viele zählbare Einheiten (Teilchen) enthalten,
unabhängig um welches Gas es sich handelt.
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Die als Satz des Avogadro bekannte Aussage besagt, dass in einem Liter Wasserstoff,
Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserdampf gleich viele Wasserstoff-, Stickstoff, Sauerstoffoder Wasser-Moleküle enthalten sind.
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