Chemische Reaktionen

physikalische Vorgänge

Im täglichen Leben lassen sich vielfältige Veränderungen von Stoffen beobachten. Ob es sich dabei um physikalische oder chemische Vorgänge handelt, sollen folgende Beispiele zeigen:

Wasser wird zu Eis: Durch Erwärmen wird daraus wieder Wasser.

Änderung des Aggregatzustandes, kann auf physikalische Weise rückgängig gemacht werden.

PhysikalischerVorgang

Eis schmilzt: Durch Abkühlen wird wieder Eis daraus.

Änderung des Aggregatzustandes, kann auf physikalische Weise rückgängig gemacht werden.

PhysikalischerVorgang

Salz wird in Wasser gelöst: Wenn Wasser verdunstet, bleibt das Salz wieder übrig.

Ein Gemenge kann durch physikalische Methoden getrennt werden.

PhysikalischerVorgang

Erdbeerfruchtpulver wird durch Trocknen von Erdbeeren hergestellt:

Im Vakuum wird das Wasser zum Verdampfen gebracht.

Die festen Stoffe bleiben übrig, das Wasser verdampft.

physikalischer Vorgang

Erdbeerfruchtpulver wird durch Trocknen von Erdbeeren hergestellt:

Im Vakuum wird das Wasser zum Verdampfen

gebracht.

Die festen Stoffe bleiben übrig, das Wasser

verdampft.physikalischer Vorgang

Aus roten Rüben wird der Farbstoff gewonnen:

Mit heißem Wasser wird der Farbstoff herausgelöst.

Das Wasser wird verdampft, der Farbstoff

bleibt übrig.physikalischer Vorgang

Eisen wird mit Schwefel gemischt:

Mit einem Magnet lässt sich Eisen abtrennen.

Ein Gemenge kann durch physikalische Methoden

getrennt werden.physikalischer Vorgang

Physikalische Vorgänge lassen sich aufphysikalische Weise rückgängig machen,da die Stoffe dabei nur ihre Form oder ihren Aggregatzustand ändern.

Chemische Reaktionen lassen sich nicht auf physikalische Weise rückgängig machen, da dabei andere Stoffe entstehen.

Zusammenfassung:

Vorgänge, bei denen nur die äußere Form eines Stoffes oder sein Aggregatzustand geändert wird, werden als physikalische Vorgänge bezeichnet.

Eine chemische Reaktion ist es dann, wenn bei der Vermischung oder bei der Verbrennung zweier Stoffe ein neuer Stoffentsteht.

Beispiel 1)

Sand, Salz und Wasser werden gemischt. Handelt es sich um einen physikalischen Vorgangoder um eine chemische Reaktion?

Könnte man das Ganze rückgängig machen?

Wie könnte man dies tun?

Lösung

Es handelt sich um einen physikalischen Vorgang, da die Stoffe nur gemischt werden. Dabei behalten sie ihre Eigenschaften.

man kann das Gemenge z. B. trennen, indem man zuerst den

Sand abfiltriert und dann das Wasser verdampfen lässt, sodass das Salz übrigbleibt. Wenn man Salzwasser destilliert, dann hat man auch noch das Wasser zurückgewonnen

Beispiel: 2)

Mehl, Wasser, Butter und Backpulver werden im richtigen Verhältnis gut gemischt, in eine Form getan und im Backrohr längere Zeit erhitzt. Handelt es sich um einen physikalischen Vorgang oder um eine chemische Reaktion? Könnte man das Ganze rückgängig machen? Wie könnte man dies tun?

Im Backrohr passieren chemische Reaktionen, dabei verändern sich die Stoffe und reagieren miteinander. Die Reaktionsprodukte haben andere Eigenschaften und lassen sich nicht mehr in die Ausgangsstoffe umwandeln (oder hast Du vielleicht eine Idee, wie man aus dem Kuchen wieder Mehl, Wasser, Butter und Backpulver machen könnte?).

Beispiel 3)

Ein Nagel liegt einige Monate im Freien.Wie sieht er vorher aus, wie nachher?Was wird mit dem Nagel vermutlich passieren?Handelt es sich um einen physikalischen Vorgang oder um eine chemische Reaktion?Könnte man das Ganze rückgängig machen?

Wie könnte man dies tun?

Der Nagel wird vermutlich rosten. Das Eisen reagiert in Gegenwart von Wasser mit dem Sauerstoff der Luftund es bildet sich („Rost“) Eisenoxidhydroxid [FeO(OH)].

Diese chemische Reaktion lässt sich nicht rückgängig machen

Eine chemische Reaktion

Eisen und Schwefel werden im Verhältnis 7:4 gemischt.

Die eine Hälfte des Gemenges wird auf seine Eigenschaften untersucht,

die andere Hälfte wird durch Erhitzen zur Reaktion gebracht

und danach untersucht:

Physikalische Vorgänge: Eisen

grau, metallisch, Dichte 7,9 Schmelztemp.>1500°C magnetisch

Schwefel

gelb, nicht metallisch, Dichte ca. 2, Schmelztemp. ca. 120°C nicht magnetisch,

Physikalische Vorgänge:

Fe + S = 7 : 4 gut mischen in 2 Hälften teilen

1. Hälfte in RG1

2. Hälfte inRG 2

Untersuchung des Gemenges: Was passiert bei der Zugabe von Wasser?

Eisen sinkt zu Boden, Schwefel schwimmt auf dem Wasser (durch die Oberflächenspannung

Was passiert bei Zugabe von Salzsäure HCl?

Es beginnt zu schäumen, ein geruchloses Gas(Wasserstoff) entsteht.

Man könnte das Gemenge aus Fe und S auch mit einem Magnet trennen:Eisen ist magnetisch und bleibt am Magnet hängen,

der Schwefel bleibt übrig.Das Mischen von Substanzen und die Trennung mithilfe eines Magneten, durch Filtrieren oder Destillieren, etc. sind physikalische Vorgänge.Dabei bleiben die Stoffe unverändert und behalten ihre Eigenschaften.

Nun zur chemischen Reaktion:

RG 2 wird in der Flamme erhitzt,

bis das Gemenge

aufglüht.

Fe und S reagieren, es entsteht ein anderer Stoff: Die Verbindung FeS, die ganz andere Eigenschaften hat als die Ausgangsstoffe.

Das RG wird zerschlagen

und der Inhalt wird in einer

Reibschale zu einem Pulver

gemahlen.

Das Pulver wird auf zwei RG

verteilt

Untersuchung des entstandenen Stoffes

Lässt er sich mit Wasser noch in Fe + S trennen?

Wie reagiert der Stoff auf Zugabe von Salzsäure?

1. Hälfte

Keine Trennung von Fe und S im

Wasser, da FeS(Eisensulfid) eine andere Eigenschaften hat.

2. Hälfte

Mit Salzsäure bildet sich aus FeS ein übel riechendes Gas (Schwefel-wasserstoff).

Die Verbindung FeS ist ein anderer Stoffals Fe und S, er sieht anders aus,hat eine andere Dichte,eine andere Schmelztemperaturund verhält sich auch anderen Stoffen gegenüber

anders als die Ausgangsstoffe. Beim Erhitzen hat eine chemische Reaktionstattgefunden, die sich mit physikalischen Mitteln nicht mehr rückgängig machen lässt.

Neben den stofflichen Veränderungen bei chemischen Reaktionen passieren auch Energie-Umsetzungen:Zum Starten dieser Reaktion wird Aktivierungsenergiebenötigt und wenn die Reaktion begonnen hat, wird Reaktionsenergie frei.

Auch bei Verbrennungen benötigt man zuerst Aktivierungsenergie, bevor dann aus einem Brennstoff größere Energiemengen frei werden.

Es gibt auch Reaktionen, bei denen ständig Energie zugeführt werden muss, damit sie ablaufen (z.B. die Photosynthese oder das Kochen von Eiern).

Ein weiteres Beispiel:

Was spielt bei der Weinherstellung eine Rolle?

a) Kohlensäure

b) Äpfelsäure

c) Milchsäure

d) Essigsäure

e) Schweflige Säurewort

.

Alle fünf Säuren können auf dem Weg von der Traube zum Wein involviert sein. Erklärung:Wenn Weintrauben ausreichend Zucker und nur noch ganz wenig Äpfelsäure enthalten, ist der Erntezeitpunkt gekommen.Äpfelsäure, auch Hydroxybutandisäure (oder Hydroxybernsteinsäure genannt), istein natürlicher Bestandteil des angehenden Weines.

Bei einer nicht zu kühlen Lagerung über 15 Grad Celsius tritt im Normalfall spontan der Biologische Säureabbau ein.

Dabei wandeln Milchsäurebakterien die Äpfelsäure zu Milchsäure und Kohlendioxid um.Aus HOOC-CH2-CH(OH)-COOH (Äpfelsäure) wird dannCH3-CH(OH)-COOH (Milchsäure) und CO2.

Sie verursacht am Gaumen und an der Mundschleimhaut „Irritationen“, die Speichelfluss oder ein deutliches Prickeln hervorrufen.

Der saure Geschmack ist zudem ausgeprägter als bei der Wein- und Milchsäure. Passiert der Säureabbau nicht von alleine, muss der Kellermeister eingreifen und den Prozess durch Zugabe von Milchsäurebakterien von außen anstoßen. .

Das ist für den Geschmack des späteren Weines von großer Bedeutung, denn im Gegensatz zur ebenfalls enthaltenen Weinsäure wirkt die Äpfelsäure im Mund härter und spitzer.

Eine weitere Säure im Wein ist die Essigsäure,die entsteht, wenn der edle Rebensaft intensiv mit Luft in Berührung kommt.Ein gewisses Maß, genauer gesagt ein Anteil von 0,15 bis 0,5 Gramm pro Liter, ist dabei durchaus normal. Das Geheimnis der Essiggärung zu lüften, gelang Louis Pasteur, der feststellte, dass sich die in der Luft befindlichen Essigbakterien an den Nährstoffen auf der Oberfläche einer leicht alkoholischen Flüssigkeit festsetzen,vermehren und so den Alkohol in Essig umwandeln.

Dabei oxidiert Ethanol und es entstehtEssigsäure (CH3-COOH) oderAcetaldehyd (CH3-CHO).Da bei der Gärung - der Umwandlung von Zucker in Alkohol -jedoch Gase entweichen, muss der Tank, in dem der Wein während dieses Prozesses gelagert wird, ein Ventil besitzen. Er platzt sonst irgendwann. Der so genannte Gärtrichter wird dafür in die einzige Öffnung des Fasses gesteckt und erlaubt den Gasen zu entweichen, aber kein Eindringen von Luft. Allerdings können auch Milchsäurebakterien oder bestimmte Hefen die Bildung der flüchtigen (und damit riechbaren) Essigsäure auslösen. Wenn die Menge an Essigsäure 1,4 Gramm pro Liter oder die Menge an Acetaldehyd 300 Milligramm pro Liter übersteigt, ist der Wein "gekippt"; er riecht deutlich nach Essig.

und ist irreparabel verdorben. Um solchen Katastrophen vorzubeugen, wird eine weitere Säure eingesetzt: Schweflige Säure beziehungsweise Schwefeldioxid. Diese traditionellen antimikrobiellen und antioxidativen Maßnahmen beugen Bakterien, Schimmelpilzen und damit Mykotoxinen vor und schützen den Wein vor zu schneller Oxidation. Die Zugabe dieser Substanzen stelltfolglich eine Schutzmaßnahme dar. Allerdings wird Schweflige Säure unter normalen physiologischen Bedingungen ohnehin von Hefen bei der Gärung gebildet. Deshalb ist in jedem Wein eine geringe Konzentration bis zu dreißig Milligramm SO2 pro Liter -vorhanden. Schwefelfreien Wein gibt es nicht. Gar nicht schädlich ist dagegen die Kohlensäure, die bei der Gärung entsteht. Ganz im Gegenteil: Für die Herstellung von Sekt wird gar eine weitere Gärung herbeigeführt, um Kohlensäure zu entwickeln, die im Wein gebunden bleibt und zum gewünschten Sprudeleffekt verhilft.

Gar nicht schädlich ist dagegen die Kohlensäure, die bei der Gärung entsteht.

- Ganz im Gegenteil: Für die Herstellung von Sekt wird gar eine weitere Gärung herbeigeführt, um Kohlensäure zu entwickeln, die im Wein gebundenbleibt und zum gewünschten Sprudeleffekt verhilft.

Das war ein Beispiel für eine chem. Reaktion in der Natur. ( org. Chemie)

Im weiteren Verlauf des Kurses werden wir uns der anorganischen und org. Chemie zu wenden.