Chemische Gleichungen

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Chemische Gleichungen
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Chemische Reaktionen werden durch chemische Gleichungen
beschrieben.
Chemische Gleichungen sollten die kleinstmöglichen Koeffizienten
für die Edukte (Ausgangsstoffe) und Produkte enthalten ⇒
Stöchiometrie einer chemischen Gleichung
Beispiel einer Rohgleichung: CH4 + O2 ⇒ CO2 + H2O
Die korrekte Gleichung lautet:
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Die Verbrennung von Methan
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Ein Beispiel
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rot: Sauerstoff, blau: Stickstoff
Schreibe die chemischen Formeln für die Edukte und Produkte und schreibe
die balancierte Gleichung für diese chemische Reaktion.
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Noch ein Beispiel
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weiß: Wasserstoff, blau: Stickstoff
Wieviel NH3 Moleküle müssen in der rechten Box stehen?
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Chemische Reaktionen: Kombinationsreaktion
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Bei einer Kombinationsreaktion reagieren zwei oder mehr Substanzen um ein
Produkt zu bilden:
2Mg(s) + O2(g) ⇒2 MgO(s)
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Chemische Reaktionen: Zersetzungsreaktion
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In einer Zersetzungsreaktion reagiert ein Edukt zu zwei oder mehr
Verbindungen:
CaCO3 (s) ⇒ CaO (s) + CO2(g)
Kalkstein (Seemuscheln) werden durch Erhitzen zu Kalk und CO2 zersetzt.
Eine andere Zersetzungsreaktion ist die Reaktion,
die den Airbag auslöst:
2 NaN3 (s) ⇒ 2 Na(s) + 3 N2 (g)
Bei Aufprall wird ein Detonationsmechanismus
ausgelöst, der zur explosionsförmigen Zersetzung
von NaN3 (Natriumazid) führt (nur 100 g NaN3
erzeugen dabei ∼ 50 L N2 (Stickstoff)).
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Endotherme und exotherme chemische Reaktionen
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Im Rahmen chemischer Reaktionen werden chemische Bindungen gebrochen und
neu gebildet.
Um eine chemische Bindung zu brechen wird immer Energie benötigt. Diese
Energie wird als Bindungsenthalpie bezeichnet und mit dem Symbol ∆H (kJ/mol)
charakterisiert. Umgekehrt wird bei der Bildung einer neuen chemischen Bindung
Energie frei.
Je stärker die chemische(n) Bindung(en) in einem Molekül ist (sind), desto
geringer ist generell seine Tendenz in einer chemischen Reaktion Veränderungen
einzugehen.
Für die Abschätzung von Reaktionsenthalpien ∆Hr (also die bei chemischen
Reaktionen umgesetzten Energien) können die Bindungsenthalpien der Edukte
(Ausgangsstoffe) und Produkte herangezogen werden. Dabei wird die Energie
zum Brechen einer Bindung positiv gerechnet (+∆H) und die bei der Bildung
neuer Bindungen freiwerdende Energie negativ (-∆H) (Systembezug !).
Wird in der Gesamtbilanz einer Reaktion Energie frei, so nennt man die Reaktion
exotherm und die entsprechende Reaktionsenthalpie ∆Hr ist negativ. Eine
Reaktion für die insgesamt Energie aufgewendet werden muss (∆Hr ist positiv),
nennt man endotherm.
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Endotherme und exotherme chemische Reaktionen
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Das “System“ ist die
chemische Reaktion.
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Abschätzung von ∆Hr aus Bindungsenthalpien: ein Beispiel
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CH4 + Cl2 ⇒ CH3Cl + HCl
∆H ?
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Bindungsenthalpien für ausgewählte chemische Bindungen
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