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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 ein Molekül chemisches Zeichen für eine Elementargruppe [Summenformel] [Stoff besteht z.B. aus Ionen, jedoch nicht aus [Stoff besteht aus Molekülen] Molekülen] CO2 MgCl2 1 Elementargruppe Magnesiumchlorid 1 Kohlenstoffdioxidmolekül [bestehend aus 1 [Zahlenverhältnis der Magnesium- und 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 ↓ Schrittfolge Aluminiumsulfid 1. Zeichen der Ionen Al3+ S22. k.g.V. der Ladungen 6 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 2:3 4. Formel Al2S3 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 2+ Mg 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 ↓ Schrittfolge Natriumoxid 1. Zeichen der Ionen Na+ O2– 2. k.g.V. der Ladungen 2 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 2:1 4. Formel Na2O • Metallhalogenide → durch Ausgleichen der Ionenladungen; Beispiel ↓ Schrittfolge Magnesiumchlorid 1. Zeichen der Ionen Mg2+ Cl– 2. k.g.V. der Ladungen 2 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 1:2 4. Formel MgCl2 • 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 Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure) HCl Chloridion Cl– Salpetersäure HNO3 Nitration NO3 – Hydrogensulfition HSO3 – Schweflige Säure H2SO3 Sulfition SO3 2– Hydrogensulfation HSO4 – Schwefelsäure H2SO4 Sulfation SO4 2– Hydrogencarbonation HCO3 – Kohlensäure H2CO3 Carbonation CO3 2– Dihydrogenphosphation H2PO4 – Hydrogenphophation HPO4 2– Phosphorsäure H3PO4 Phosphation PO4 3– Ameisensäure (Methansäure) HCOOH Formiation (Methanation) HCOO– Essigsäure (Ethansäure) CH3COOH Acetation (Ethanation) CH3COO– • 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 ↓ Schrittfolge Magnesiumhydroxid 1. Zeichen der Ionen Mg2+ OH– 2. k.g.V. der Ladungen 2 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 1:2 4. Formel Mg(OH)2 • Salze → bestehen aus Metallionen und Säurerestionen; Verhältnisformel gleicht Ionenladungen aus; mehrfach nötige Ionen aus mehreren Elementen werden eingeklammert; Beispiel ↓ Schrittfolge Natriumsulfat 1. Zeichen der Ionen Na+ SO4 2– 2. k.g.V. der Ladungen 2 3. Zahlenverhältnis der Ionen zum Ladungsausgleich 2:1 4. Formel Na2SO4 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, LEWIS-Schreibweise] Beispiel Ethan ↓ Summenformel verkürzte Strukturformel Strukturformel • Zahlsilben für die Anzahl von Kohlenstoffatomen ↓ 1 2 3 4 5 6 meth eth prop but(a) pent(a) hex(a) 7 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 z.B.: Carbonsäuren -on -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 Wortgleichung Kalium + Chlor → Kaliumchlorid 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 Überprüfen KK KK (Atome zählen) Cl Cl Cl Cl ΔH = -n kJ/mol Reaktionsgleichung 2K + Cl2 → 2 KCl • 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 Wortgleichung Zink chem. Zeichen Zn Ausgleichen für Cl (Atome zählen) ↓ Faktoren Zn verdünnter Chlorwasserstoffsäure [Salzsäure] exotherm + Salzsäure → Zinkchlorid + Wasserstoff + HCl → ZnCl2 + H2 + Zählen H-Atome Zählen Zn-Atome • • • • Cl Cl Cl 1 Cl-Atom 2 Cl-Atome 2 HCl HH → ZnCl2 2 K-Atome + H2 HH 2 H-Atome (OK) Zn Zn 1 Zn-Atom 1 Zn-Atom (OK) Reaktionsgleichung Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 Überprüfen Zn HH Zn HH (Atome zählen) Cl Cl Cl Cl Reaktionsgleichung Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 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 H2SO4 ⇌ 2 H+ + SO42– • Hydroxide [Metallhydroxide, Basen] → dissoziieren in wässriger Lösung in frei bewegliche positiv geladene Metallionen und negativ geladene Hydroxidionen, Beispiele ↓ Natriumhydroxid Calciumhydroxid + – NaOH ⇌ Na + OH 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– Schema → Dissoziation [Begriffe Säure, Hydroxide und Salze nach Arrhenius] eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 7 von 8 • • 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] Wortgleichung Methan + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser chem. Zeichen Ausgleichen für H (Atome zählen) ↓ Faktoren Ausgleichen für C (Atome zählen, OK) Ausgleichen für O (Atome zählen) CH4 + O2 → CO2 + H 2O ↓ Faktoren Überprüfen (Atome zählen) Reaktionsgleichung • HHHH HH 4 H-Atome 2 H-Atome CH4 + O2 → CO2 C C 1 C-Atom 1 C-Atom (OK) CH4 HHHH C CH4 + + OO OO 2 O-Atome 2 O-Atome 2 O2 OOOO 2 O2 + + 2 H 2O OO 2 O-Atome → CO2 + 2 H 2O HHHH → C OO CO2 + + OO 2 H 2O 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 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 = ... eqiooki.de | Reaktionsgleichungen | Seite 8 von 8 • 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 Hin- und 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. Für die Gestaltung dieser Internetseite verwendeten wir zur Information, fachlichen Absicherung sowie Prüfung unserer Inhalte auch folgende Internetangebote: wikipedia.de, schuelerlexikon.de, seilnacht.com, darüber hinaus die SchroedelLehrbücher Chemie heute SI sowie SII [Ausgaben 2004 bzw. 1998 für Sachsen]. Zitate oder Kopien erfolgten nicht.
