eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 1 von 8 Chemische Zeichensprache Die chemische Zeichensprache ist eine hervorragende Möglichkeit internationaler Verständigung zwischen Chemikern. Hier lernst Du einiges über Symbole, Formeln und Reaktionsgleichungen. Chemische Grundgesetze Wichtig → Reaktionsgleichungen werden unter Einhaltung grundlegender chemischer Naturgesetze aufgestellt, vor allem ... Gesetz von der Erhaltung der Masse [Lomonossow, Lavoisier] → Bei jeder chemischen Reaktion ist die Masse der Ausgangsstoffe gleich der Masse der Reaktionsprodukte. m(A) = m(R) Gesetz von der Erhaltung der Anzahl der Atome → Bei allen chemischen Reaktionen bleibt die Anzahl der Atome erhalten. Die Anzahl der Atome der Ausgangsstoffe ist gleich der Anzahl der Atome der Reaktionsprodukte. [Dieses Gesetz ist die Begründung für das Gesetz der Erhaltung der Masse. Daher muss man Reaktionsgleichungen ggf. mit Faktoren ausgleichen.] Gesetz von der Konstanz der Proportionen → Stoffe reagieren stets in einem gesetzmäßigen Stoffmengenverhältnis miteinander. Dieses ist in Form der Faktoren in der Reaktionsgleichung ersichtlich. [ergibt sich aus den Gesetzen der Erhaltung der Masse sowie der Atomzahl] Chemische Symbole chemisches Symbol → chemisches Zeichen für ein chemisches Element [Atomsorte], ein Atom dieses Element und für die Elementsubstanz [Stoff], Ermittlung mittels PSE Beispiel: Symbol Ca → chemisches Zeichen für das Element [Atomart, Atomsorte] Calcium, für 1 Calciumatom sowie für die Elementsubstanz [Stoff] Calcium Faktoren → kennzeichnen die Anzahl von Teilchen bzw. Elementargruppen [Baueinheiten wie z.B. Moleküle] Beispiel 2 Ca → chemisches Zeichen für 2 Calciumatome Elementsubstanzen → Für molekular auftretende Elemente verwendet man in Reaktionsgleichungen nicht das Symbol, sondern eine Molekülformel. Wasserstoff Stickstoff Sauerstoff Ozon Halogene H2 N2 O2 O3 F2 Cl2 Br2 I2 Beispiel H2 → chemisches Zeichen für 1 zweiatomiges Wasserstoffmolekül Beispiel 2 H2 → chemisches Zeichen für 2 zweiatomige Wasserstoffmoleküle Tipp → Mehr Informationen zu Symbolen und zum Periodensystem der Elemente findest Du auf unserer Seite PSE. Chemische Formeln chemische Formel → zusammengesetztes chemisches Zeichen für ein Molekül oder eine Elementargruppe [Baueinheit] eines Stoffes; Anzahl einzelner Atome oder Verhältnisse mittels tiefgestellter Zahlen [1 wird nicht geschrieben] Beispiele ↓ Molekülformel Verhältnisformel chemisches Zeichen für eine chemisches Zeichen für ein Molekül Elementargruppe [Summenformel] [Stoff besteht z.B. aus Ionen, jedoch nicht [Stoff besteht aus Molekülen] aus Molekülen] CO2 MgCl2 1 Elementargruppe Magnesiumchlorid 1 Kohlenstoffdioxidmolekül [bestehend aus [Zahlenverhältnis der Magnesium- und 1 Kohlenstoff- und 2 Sauerstoffatomen] Chloridionen beträgt 1 : 2] eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 2 von 8 Aufstellen einer Molekülformel aus dem Namen → mit Hilfe von Symbolen [siehe PSE] und Zahlsilben für die Anzahl der Atome [Mono am Namensanfang entfällt] 1 2 3 4 5 6 7 etc. mon(o) di tri tetra pent(a) hex(a) hept(a) ... Beispiele → Distickstoffmonooxid N2O , Schwefeltrioxid SO3 Aufstellen einer Verhältnisformel aus dem Namen → durch Ausgleichen der Ionenladungen; Beispiel Formel für Aluminiumsulfid ↓ Aluminiumsulfid Schrittfolge 1. Zeichen der Ionen Al3+ S22. k.g.V. der Ladungen 6 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 2:3 Al2S3 4. Formel Tipp → Kontrolliere Formeln mit Deinem Tafelwerk [falls erlaubt]. Faktoren → kennzeichnen die Anzahl von Teilchen bzw. Elementargruppen [Baueinheiten wie z.B. Moleküle] Beispiel 2 CaO → chemisches Zeichen für 2 Elementargruppen [Baueinheiten] Calciumoxid Beispiel 2 CO2 → chemisches Zeichen für 2 Kohlenstoffdioxidmoleküle chemische Zeichen für Ionen → zusammengesetztes chemisches Zeichen für ein Ion; Ladung [Anzahl und Art] wird hochgestellt angegeben; Beispiele ↓ Einfache Ionen Zusammengesetzte Ionen bestehen nur aus Teilchen eines Elements bestehen aus Teilchen mehrerer Elemente Mg2+ SO42– Magnesiumion Sulfation 3– N OH– Nitridion Hydroxidion Tipp → Mehr zu Ionen, Ionenbildung und Oktettregel auch auf unserer Seite PSE. Formeln und Namen von Oxiden und Halogeniden Nichtmetalloxide → Nutzung von Zahlsilben für die Anzahl der Atome eines Elements im Molekül, Silben siehe oben; Beispiele ↓ Kohlenstoffmonooxid Kohlenstoffdioxid CO CO2 Formel von Wasser [Diwasserstoffmonooxid] → H2O Halogenwasserstoffe → Beispiel Chlorwasserstoff [Hydrogenchlorid] → HCl Metalloxide → durch Ausgleichen der Ionenladungen; Beispiel ↓ Natriumoxid Schrittfolge Na+ O2– 1. Zeichen der Ionen 2. k.g.V. der Ladungen 2 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 2:1 Na2O 4. Formel Metallhalogenide → durch Ausgleichen der Ionenladungen; Beispiel ↓ Magnesiumchlorid Schrittfolge Mg2+ Cl– 1. Zeichen der Ionen 2. k.g.V. der Ladungen 2 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 1:2 MgCl2 4. Formel Tipp → Kontrolliere Formeln stets mit Deinem Tafelwerk [falls erlaubt]. Faktoren → kennzeichnen die Anzahl von Teilchen bzw. Elementargruppen [Baueinheiten wie z.B. Moleküle]; z.B.: 2 NaCl [2 Elementargruppen Natriumchlorid] eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 3 von 8 Formeln und Namen von Säuren, Hydroxiden und Salzen Säuren → Lerne die Formeln von Säuren und Säurerestionen! Säuren bestehen [ohne Wasseranwesenheit] aus Molekülen [sie erhalten Molekülformeln]. Erst in Wasser dissoziieren sie dann in Wasserstoffionen und Säurerestionen. Einige ausgewählte Beispiele ↓ Säure Formel Säurerestion(en) Zeichen HCl Cl– Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure) Chloridion HNO3 NO3 – Salpetersäure Nitration HSO3 – Hydrogensulfition H2SO3 Schweflige Säure SO3 2– Sulfition HSO4 – Hydrogensulfation H2SO4 Schwefelsäure SO4 2– Sulfation HCO3 – Hydrogencarbonation H2CO3 Kohlensäure CO3 2– Carbonation H2PO4 – Dihydrogenphosphation HPO4 2– H3PO4 Hydrogenphophation Phosphorsäure PO4 3– Phosphation HCOOH HCOO– Ameisensäure (Methansäure) Formiation (Methanation) CH3COOH CH3COO– Essigsäure (Ethansäure) Acetation (Ethanation) Tipp → Lerne die Formeln und Namen von Säuren und Säurerestionen sowie des Hydroxidions am besten auswendig! Metallhydroxide → bestehen aus Metallionen und Hydroxidionen; Verhältnisformel muss Ionenladungen ausgleichen; mehrere Hydroxidionen einklammern; Beispiel ↓ Magnesiumhydroxid Schrittfolge Mg2+ OH– 1. Zeichen der Ionen 2. k.g.V. der Ladungen 2 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 1:2 Mg(OH)2 4. Formel Salze → bestehen aus Metallionen und Säurerestionen; Verhältnisformel gleicht Ionenladungen aus; mehrfach nötige Ionen aus mehreren Elementen werden eingeklammert; Beispiel ↓ Natriumsulfat Schrittfolge 1. Zeichen der Ionen Na+ SO4 2– 2. k.g.V. der Ladungen 2 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 2:1 Na2SO4 4. Formel Formeln organischer Stoffe Grundsätzliches → organische Stoffe bestehen oft aus Molekülen und erhalten somit Molekülformeln [Summenformeln] Formeltypen → Summenformel [Molekülformel], verkürzte Strukturformel [Bindungen zwischen C-Atomen schreiben], Strukturformel [alle Bindungen schreiben, LEWISSchreibweise] Beispiel Ethan ↓ Summenformel verkürzte Strukturformel Strukturformel Zahlsilben für die Anzahl von Kohlenstoffatomen ↓ 1 2 3 4 5 6 7 meth eth prop but(a) pent(a) hex(a) hept(a) 8 oct(a) 9 non(a) 10 dec(a) eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 4 von 8 Zahlsilben für andere Atome und funktionelle Gruppen ↓ 1 2 3 4 5 6 etc. mono di tri tetra pent(a) hex(a) ab 5 wie oben Silben [bzw. Endungen] für Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen ↓ nur Einfachbindungen 1 Doppelbindung 1 Dreifachbindung Silbe für 2 Doppelbindungen im Molekül → -dien Silben [bzw. Endungen] für funktionelle Gruppen und Beispiele ↓ Hydroxylgruppe Aldehydgruppe Ketogruppe Carboxylgruppe z.B.: Alkohole -ol z.B.: Aldehyde -al z.B.: Ketone -on z.B.: Carbonsäuren -säure Aminogruppe z.B.: Aminosäuren -amino Schreibweise für mehrere funktionelle Gruppen → Zahlsilben [oben] verwenden, z.B. Ethandiol Schreibweise für Polymere [Makromoleküle] → Monomer einklammern und dessen allgemeine Anzahl (n) angeben, z.B. Stärke (C6H11O5)n Einige organische Stoffe ↓ Ethansäure Polyvinylchlorid Propan 1.2-Dichlorethan Essigsäure Polychlorethen, PVC eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 5 von 8 Reaktionsgleichungen aufstellen und Interpretieren (Schrittfolge) Reaktionsgleichung → chemisches Zeichen für eine chemische Reaktion [oder Teilreaktion] Ausgleichen → Zählen der Atome jedes Elements auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung und Ausgleichen durch vorgestellte Faktoren Beispiel und Schrittfolge → Reaktion von Kalium mit Chlor exotherm Kalium + Chlor → Kaliumchlorid Wortgleichung chem. Zeichen K + Cl2 → KCl Ausgleichen für Cl Cl Cl Cl 2 Cl-Atome 1 Cl-Atom (Atome zählen) ↓ Faktoren K + Cl2 → 2 KCl Ausgleichen für K K KK 1 K-Atom 2 K-Atome (Atome zählen) ↓ Faktoren 2K + Cl2 → 2 KCl Reaktionsgleichung 2K + Cl2 → 2 KCl KK KK Überprüfen Cl Cl Cl Cl (Atome zählen) ΔH = -n kJ/mol 2K + Cl2 → 2 KCl Reaktionsgleichung Interpretation → Jeweils 2 Kaliumatome reagieren mit einem Chlormolekül zu 2 Elementargruppen [Baueinheiten] Kaliumchlorid [exotherm]. Hinweis → Kaliumchlorid besteht aus Ionen. Dennoch zählt man beim Ausgleichen immer Atome. Wichtig → Formeln einzelner Stoffe darfst du beim Ausgleich niemals ändern, da sie ja gesetzmäßig sind. grafisches Schema → Aufstellen der Reaktionsgleichung für die Synthese von Wasser mit Hilfe von Symbolen zum Zählen der Atome der beteiligten Elemente eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 6 von 8 Weitere Wort- und Reaktionsgleichungen Beispiel → Reaktion von Zink mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure [Salzsäure] exotherm Zink + Salzsäure → Zinkchlorid + Wasserstoff Wortgleichung chem. Zeichen Zn + HCl → ZnCl2 + H2 Ausgleichen für Cl Cl Cl Cl 1 Cl-Atom 2 Cl-Atome (Atome zählen) ↓ Faktoren Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 HH HH Zählen H-Atome 2 K-Atome Zählen Zn-Atome 2 H-Atome (OK) Zn Zn 1 Zn-Atom 1 Zn-Atom (OK) Reaktionsgleichung Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 Zn HH Zn HH Überprüfen Cl Cl Cl Cl (Atome zählen) Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 Reaktionsgleichung komplett → Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 ; ΔH = -a kJ/mol (oder Q = -a kJ/mol) Interpretation → Jeweils 2 Zinkatome reagieren mit 2 Molekülen Chlorwasserstoffsäure* zu einer Elementargruppe Zinkchlorid sowie einem Wasserstoffmolekül. [* Wasser ist in dieser Schreibweise nicht berücksichtigt und so Ionen der dissoziierten Säure nicht ersichtlich] Tipp → Lerne die Wortgleichungen für wichtige Reaktionen am besten auswendig, jedoch keine Reaktionsgleichungen! Nachfolgend eine kleine Übersicht für wichtige chemische Reaktionen ... Wortgleichungen für häufige chemische Reaktionen → Siehe Download Zusatzmaterial!! Dissoziationsgleichungen und andere Ionengleichungen Säuren → dissoziieren in wässriger Lösung in frei bewegliche positiv geladene Wasserstoffionen und negativ geladene Säurerestionen, Beispiele ↓ Chlorwasserstoffsäure Schwefelsäure HCl ⇌ H+ + Cl– Hydroxide [Metallhydroxide, Basen] → dissoziieren in wässriger Lösung in frei bewegliche positiv geladene Metallionen und negativ geladene Hydroxidionen, Beispiele ↓ Natriumhydroxid Calciumhydroxid NaOH ⇌ Na+ + OH– H2SO4 ⇌ 2 H+ + SO42– Ca(OH)2 ⇌ Ca2+ + 2 OH– Salze → dissoziieren in wässriger Lösung in frei bewegliche positiv geladene Metallionen und negativ geladene Hydroxidionen, Beispiele ↓ Magnesiumbromid Kaliumcarbonat MgBr2 ⇌ Mg2+ + 2 Br – K2CO3 ⇌ 2 K+ + CO32– eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 7 von 8 Schema → Dissoziation [Begriffe Säure, Hydroxide und Salze nach Arrhenius] Reaktionsgleichungen in Ionenschreibweise → Stoffe, die in wässriger Lösung dissoziieren, werden in Ionenform in die Gleichung geschrieben, Beispiel ↓ Reaktionsgleichung → Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 Ionengleichung → Zn + 2 H+ + 2 Cl– → Zn2+ + 2 Cl– + H2 Tipp → Schau auch auf unseren Seiten Salzsäure sowie Schwefelsäure. Reaktionsgleichungen für umkehrbare chemische Reaktionen Doppelpfeil → zur Kennzeichnung der Umkehrbarkeit [Hin- und Rückreaktion; chemisches Gleichgewicht], lies "reagiert zu" [nur bei Dissoziationen "dissoziiert in"] Reaktionswärme → Angabe gilt für Hinreaktion [für Rückreaktion das Gegenteil] Beispiel → Reaktion von Schwefeldioxid und Sauerstoff zu Schwefeltrioxid [Hinreaktion exotherm]: 2 SO2 + O2 ⇌ 2 SO3 ; ΔH = -198 kJ/mol Reaktionsgleichungen in der organischen Chemie Grundlegendes → Organisch-chemische Reaktionsgleichungen unterliegen den gleichen Gesetzmäßigkeiten wie in der Anorganischen Chemie. Beispiel 1 → vollständige Verbrennung von Methan [exotherm] Methan + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser Wortgleichung chem. Zeichen CH4 + O2 → CO2 + H2O Ausgleichen für H HHHH HH 4 H-Atome 2 H-Atome (Atome zählen) ↓ Faktoren CH4 + O2 → CO2 + 2 H2O Ausgleichen für C C C 1 C-Atom 1 C-Atom (OK) (Atome zählen, OK) Ausgleichen für O OO OO OO + 2 O-Atome 2 O-Atome 2 O-Atome (Atome zählen) ↓ Faktoren CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O HHHH HHHH Überprüfen C C (Atome zählen) OOOO OO OO + CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O Reaktionsgleichung Beispiel 2 → Addition von Brom an Ethen [exotherm] zu 1.2-Dibromethan unter Aufspaltung der Doppelbindung H2C=CH2 + Br2 → BrH2C-CH2Br ; ΔH = -m kJ/mol eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 8 von 8 Einige Hinweise und Fachbegriffe Hinweis für Realschüler → Viele Schulen erlauben die Verwendung eines Tafelwerkes zum Ablesen der Formeln vieler Stoffe. Selbstständiges Aufstellen ist nur in Ausnahmefällen nötig [das Beherrschen dennoch sinnvoll]. Hinweis fürs Gymnasium → Du solltest die Verwendung des PSE und die Regeln für das selbstständige Aufstellen von Formeln beherrschen, denn Tafelwerke sind oft nicht erlaubt. Molekülformel → chemisches Zeichen für ein Molekül, z.B. H2O [Zeichen für ein Wassermolekül sowie den Stoff Wasser] Verhältnisformel → chemisches Zeichen für eine Elementargruppe [Baueinheit]; Stoffe bestehen nicht aus Molekülen, z.B. CaCl2 [Zeichen für 1 Elementargruppe Calciumchlorid sowie für den Stoff Calciumchlorid, Verhältnis der Ionen hier 1 : 2] LEWIS-Formel → chemisches Zeichen in Elektronenschreibweise [Elektronen und Elektronenpaare als Punkte bzw. Striche] k.g.V. → kleinstes gemeinsames Vielfaches von mindestens 2 Zahlen Reaktionswärme [Reaktionsenthalpie] → exotherm [Abgabe von Wärmeenergie] ΔH = -n kJ/mol; endotherm [Aufnahme von Wärmeenergie] ΔH = +n kJ/mol; oft auch mit Q = ... statt ΔH angegeben [Q für Wärmemenge; exotherm: Q = -n kJ/mol bzw. endotherm Q = +n kJ/mol]; Schreibweise der Einheit kJ/mol auch als kJ · mol-1 möglich Bei umkehrbaren Reaktionen gilt die Angabe für die Hinreaktion [für die Rückreaktion dann das Gegenteil]! umkehrbare Reaktion → Einstellung eines chemischen Gleichgewichts zwischen Hinund Rückreaktion; gekennzeichnet mit einem Doppelpfeil ⇌ Quellenangaben Die Inhalte dieser Webseite wurden urheberrechtlich durch den Autor zusammengestellt und eigenes Wissen sowie Erfahrungen genutzt. Bilder und Grafiken sind ausschließlich selbst angefertigt. 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