Die chemische Gleichung

Die Bezeichnung einfacher Verbindungen. Von der Wortgleichung zur Formelgleichung. Die Bezeichnung des Energieumsatzes.

OK, dann spendir mir wenigstens ein Bier




11. Die chemische Gleichung

Wie man einfache Verbindungen bezeichnet

Verbindet sich ein Metall mit einem Nichtmetall, so nennt man zuerst das Metall, dann wird Name des Nichtmetalls mit der Endung -id angefügt, beispielsweise $ \mathrm { NaCl } $ = Natriumchlorid, $ \mathrm { FeS } $ = Eisensulfid, $ \mathrm { MgO } $ = Magnesiumoxid, $ \mathrm { AlN } $ = Aluminiumnitrid. Bei der Verbindung zweier Nichtmetalle erhält das zweite ebenfalls die Endung -id.

1 = - mon(o) -
2 = -di-
3 = -tri-
4 = -tetr-
5 = -pent-
6 = -hex-
7 = -hept-
8 = -oct-
Einfache Verbindungen werden durch das Anfügen des Nichtmetalls der Endung -id an den Metallnamen bezeichnet
Beispiele
$ \mathrm { CO } $ = Kohlenstoffmonoxid $ \mathrm { N_{2}O } $ = Distickstoffmonoxid
$ \mathrm { CO_{2} } $ = Kohlenstoffdioxid $ \mathrm { N_{2}O_{4} } $ = Distickstofftetroxid
$ \mathrm { SO_{3} } $ = Schwefeltrioxid $ \mathrm { P_{2}O_{5} } $ = Diphosporpentoxid

Gehen zwei Elemente mehrere Verbindungen miteinander ein, so wird das Zahlenverhältnis der sich miteinander verbindenden Atome durch Vorsetzen des griechischen Zahlworts mitgeteilt.

Von der Wortgleichung zur Formelgleichung

Bisher haben wir chemische Reaktionen nur mit Worten aufgestellt:


$ \mathrm {Eisen+Schwefel \longrightarrow Eisensulfid} $


Dafür kann man auch chemische Symbole und Formeln verwenden, so lautet die Reaktionsgleichung für die Synthese von Eisensulfid:


$ \mathrm {Fe+S \longrightarrow FeS} $


Hier wurden die Worte durch die Symbole der beiden Elemente Eisen und Schwefel ersetzt. Unter Berücksichtigung der Wertigkeiten von Eisen und Schwefel konnte die Formel für Eisensulfid aufgestellt werden.

Bild 1. Eisen und Schwefel reagieren bei der Synthese von Eisensulfid miteinander in einem Massenverhältnis von 7 : 4. Die in der Gleichung links unten angegebene Energie von 98,04 kJ bezieht sich auf die Bildung von 88 g Eisensulfid.
 
Bild 2. Reaktion einiger Metalle mit Schwefel
 

Synthese von Silbersulfid:

  • Symbol für Silber ist $ \mathrm { Ag } $; es ist einwertig.
  • Symbol für Schwefel ist $ \mathrm { S } $; er ist zweiwertig.
  • Die Formel für Silbersulfid lautet nach Kapitel 10: $ \mathrm { Ag_{2}S } $.

Die Bildungsgleichung lautet:


$ \mathrm { \underbrace { 2 \ Ag + S}_{Silber \ + \ Schwefel} \longrightarrow \ \underbrace { Ag_2S}_{Silbersulfid} } $


Da bei chemischen Reaktionen keine Atome verloren gehen, gilt:


  1. Die Zahl der an der Reaktion beteiligten Atomarten ist deshalb links und rechts vom Reaktionspfeil gleich.
  2. Die auf der Zeile stehende Ziffer bezieht sich auf das folgende Symbol oder die folgende Formel.
  3. Die tiefgestellte Zahl bezieht sich nur auf das vorausgehende Symbol.

 
Die Atomzahl eines Elements muß links und rechts des Reaktionspfeils übereinstimmen

Wie man bei der Aufstellung einer chemischen Gleichung vorgehen muß, kann man an beispielsweise an der Gleichung zur Sythese von Aluminiumsulfid veranschaulichen. Das Einsetzen von Symbolen und Formeln geschieht unter Berücksichtigung der Wertigkeiten:


$ \mathrm { Al + S \ \longrightarrow \ Al_2S_3 } $


$ \mathrm { \underbrace { 2 \ Al + 3 \ S}_{Aluminium \ + \ Schwefel} \longrightarrow \underbrace { Al_2S_3}_{Aluminiumsulfid} } $


Auch die Analyse von Quecksilberoxid kann man in einer Gleichung wie folgt darstellen (siehe Tabelle 3 in Kapitel 10):


$ \mathrm { HgO \ \longrightarrow \ Hg + O } $


Da Sauerstoff aus zweiatomigen Molekülen besteht (Kapitel 6), schreibt man:


$ \mathrm { \underbrace { 2 \ HgO}_{Quecksilberoxid} \longrightarrow \ \underbrace { 2 \ Hg + O_2 \ \uparrow}_{Quecksilber \ + \ Sauerstoff} } $


Der senkrechte Pfeil nach oben zeigt an, dass der beschriebene Stoff entweicht und deshalb ein Gas ist.

Bild 3. Analyse von Quecksilberoxid
 
 
Die folgenden Gleichungen sind richtig zu stellen. Die Formeln sind bereits richtig.
  • $ \mathrm { N_{2} + H_{2} \longrightarrow NH_{3} } $
  • $ \mathrm { N_{2} + O_{2} \longrightarrow NO_{2} } $
  • $ \mathrm { N_{2} + O_{2} \longrightarrow N_{2}O } $
  • $ \mathrm { Na + S \longrightarrow Na_{2}S } $
  • $ \mathrm { Ca + P \longrightarrow Ca_{3}P_{2} } $
 
Kupfer (Cu) verbindet sich mit Schwefel (zweiwertig). Stelle die Reaktionsgleichung auf
  1. für einwertiges Kupfer
  2. für zweiwertiges Kupfer

Die Bezeichnung des Energieumsatzes

Der Energieumsatz einer chemischen Reaktion kann in die chemische Gleichung einfließen. Bei exothermen Reaktionen schreibt man die angegebenen Energiemengen rechts neben die Reaktionsprodukte; bei endothermen Reaktionen wird die aufgenommene Energiemenge zu den Ausgangsstoffen geschrieben:


$ \mathrm { 2 \ Ag + S \longrightarrow Ag_{2}S + 32,64 \ kJ } $

$ \mathrm { 2 \ Al+3S \longrightarrow Al_{2}S_{3} + 724,87 \ kJ } $


Was eine chemische Gleichung aussagt

Die chemische Gleichung gibt genaue Auskünfte über:


  • Art, Menge und Masse der Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte
  • die Freisetzung oder den Verbrauch von Energie bei der Reaktion

$ \mathrm { Fe + S \longrightarrow FeS + 98,04 \ kJ } $
56 g Eisen + 32 g Schwefel → 88 g Eisensulfid, dabei wird eine Energie von 98,04 kJ frei


 
Stelle die folgenden Gleichungen richtig:
  • $ \mathrm { C+O_{2} \longrightarrow CO } $
  • $ \mathrm { PbO+C \longrightarrow Pb+CO_{2} } $
  • $ \mathrm { Fe_{2}O_{2} + Al \longrightarrow Al_{2}O_{3} + Fe } $
 
Benenne die Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte in den Aufgaben 1 und 3.
 
Verbinden sich 10 g Eisen vollständig mit 4 g Schwefel zu Eisensulfid (FeS)? Begründung