Chemische Reaktionen

Das Dalton-Modell. Die Analyse von Stoffen. Die Synthese von Stoffen.

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7. Chemische Reaktionen

Die Analyse von Stoffen

 
Erhitze Salpeter (Kaliumnitrat) in einem Reagenzglas und führe dann einen glühenden Holzspan ein. Man sieht, wie der Holzspan aufflammt. Dies ist ein Nachweis für Sauerstoff.

Wenn man Salpeter erhitzt, dann zersetzt er sich. Es entsteht Sauerstoff und ein fester Rückstand. Der Stoff Salpeter wurde also in einfachere Bestandteile zerlegt. Diesen Vorgang nennt man in der Chemie Analyse.

Wenn man rotes Quecksilberoxid erhitzt, so wie in Versuch 2 beschrieben, dann entstehen Quecksilber und Sauerstoff. Nun hat man das Quecksilberoxid in seine in seine Bestandteile Quecksilber und Sauerstoff zerlegt. Vorgänge, bei denen aus mehreren Stoffen neue Stoffe mit neuen Eigenschaften entstehen, werden als chemische Reaktion bezeichnet.

Die Analyse von Quecksilberoxid durch Erhitzen kann man in Form einer chemischen Reaktionsgleichung formulieren:


$\mathrm { Quecksilber + { \color{brown} {Energie}} \longrightarrow Quecksilber + Sauerstoff } $


Da man Quecksilber und Sauerstoff durch keine chemische Reaktionen in weitere Bestandteile zerlegen kann, nennt man solche Stoffe Grundstoffe oder Elemente.

 
 
Man erhitzt Quecksilberoxid in einem Reagenzglas und weist den entweichenden Sauerstoff mit einem glühenden Holzspan nach. An der Wand des Reagenzglases scheidet sich metallisches Quecksilber ab. Arbeite wegen der Quecksilberdämpfe im Abzug! Erhitze nur so lange, bis eine Reaktion erkennbar ist.
Zerlegung von Quecksilberoxid in die Bestandteile Quecksilber und Sauerstoff
 
 
Elemente sind Reinstoffe, die in keine weiteren Bestandteile zerlegt werden können
 
Chemische Verbindungen bestehen aus zwei oder mehreren Elementen

Wenn ein Reinstoff aus mehreren Elementen besteht, nennt man dies eine chemische Verbindung. Heutzutage kennt man unzählige chemische Verbindungen. Mit Hilfe der Analyse kann man herausfinden, aus welchen Elementen ein unbekannter Stoff besteht. Große Bedeutung hat dies bei der Untersuchung von Naturstoffen.

Die Synthese von Stoffen

Vermischt man Elemente wie Eisenund Schwefel oder Zink und Schwefel miteinander, hat man wir noch keine chemische Verbindung, sondern lediglich ein Gemenge dieser Stoffe.

 
Mische Eisenpulver und Schwefelpulver im Massenverhältnis 7:4 und halte ein Magnet daran. Häufe nun das Gemisch auf einer feuerfesten Platte zu einem Kegel an. Halte die Spitze einer Gasflamme an den Rand des Kegelhaufens, und zwar solange, bis eine Reaktion eintritt. Vergleiche die Farbe der Ausgangsstoffe und die Farbe der Reaktionsprodukte. Welches Verhalten zeigen nun die Reaktionsprodukte gegenüber einem Magneten?
Eisen reagiert mit Schwefel zu Eisensulfid
 

In einem Gemenge können einzelne Stoffe in beliebigen Anteilen enthalten sein und Eigenschaften wie Farbe oder Dichte hängen vom Anteil der einzelnen Bestandteile ab. Hat man viel Schwefel mit wenig Metall vermischt, dann sieht das Gemenge gelblich aus. Im umgekehrten Fall, wenn man nur wenig Schwefel mit einem Metallpulver vermischt, dann erscheint es grau. Eisen kann man aus einem Gemenge mit Schwefel mit Hilfe eines Magnets leicht wieder abtrennen, woraus folgt, dass die magnetischen Eigenschaften des Eisens im Gemenge erhalten blieben. Erhitzt man aber nun das Gemenge, so erfolgt eine chemische Reaktion (Versuche 3 und 4), bei der es zu neuen Eigenschaften des entstehenden Stoffes kommt.

 
Stelle die Formel für die Synthese von Zinksulfid auf.

In Versuch 3 haben sich die Elemente Eisen und Schwefel miteinander verbunden. Die neu entstandene chemische Verbindung nennt man Eisensulfid und hat nun ganz andere Eigenschaften als das Gemenge, was man am Verhalten gegenüber einem Magnet oder zu Säuren erkennt.

 
 
Mische kleine Mengen Zink- und Schwefelpulver im Massenverhältnis 2:1 und häufe das Gemisch auf einer feuerfesten Platte zu einem Kegel auf. Halte nun die Spitze einer Gasflamme an den Rand des Kegels. Die Reaktion verläuft explosionsartig, stelle daher eine Schutzwand auf und arbeite mit Schutzbrille. Dieser Versuch darf auf keinen Fall im Reagenzglas durchgeführt werden.
Zink reagiert mit Schwefel stark exotherm zu Zinksulfid
 

In Versuch Versuch 4 entsteht unter starker Wärmeentwicklung die Verbindung Zinksulflid. Der chemische Vorgang der Vereinigung von Stoffen zu einer chemischen Verbindung nennt man Synthese. Auch die Synthese von Eisensulfid kann man in einer Reaktionsgleichung formulieren.


$\mathrm { Eisen + Schwefel \; \longrightarrow \; Eisensulfid + { \color{brown} {Energie}} } $


Wie die Analyse ist die Synthese ein sogenannter chemischer Reaktionstyp. Eine chemische Verbindung hat andere Eigenschaften als die einzelnen Elemente, aus denen sie besteht. Die Zerlegung des Quecksilberoxids in seine Elemente ist nur ein sehr einfaches Beispiel, denn in den allermeisten Fällen, beispielsweise um aus Eisensulfid wieder Eisen und Schwefel zu erhalten, erfordert es viele schwierige Reaktionen. Um ein Gemenge wieder in seine Bestandteile zu trennen ist in der Regel um ein Vielfaches einfacher. Die Synthese von Farben, Kunststoffen, Arzneimitteln oder Düngern zählt heute zu den wichtigsten Einsatzgebieten der Chemie.


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