Chemische Reaktionsgleichungen

Der Ablauf einer chemischen Reaktion wird durch eine chemische Gleichung wiedergegeben, indem man das Elementsymbol und die Formeln der beteiligten Verbindungen verwendet. Die Substanzen, die miteinander reagieren und in der Regel auf der linken Seite der Gleichung geschrieben werden, heissen Reaktanden, die entstehenden, auf der rechten Seite der Gleichung zu schreibenden Substanzen heissen Produkte. Zwischen Reaktanden und Produkte steht ein Pfeil, der mit dem Wort ergibt oder reagieren zu zu lesen ist. Die Gleichung der Knallgasreaktion

2 H₂ + O₂ → 2H₂O

sagt aus, dass 2 Wasserstoffmoleküle mit einem Sauerstoffmolekül zu 2 Wassermolekülen reagieren. Die Zahl vor einer Formel nennt man Koeffizient. Multipliziert man diesen mit der Avogadroschen Konstante N_A, so sind es 2 N_A Moleküle Wasserstoff, die sich mit NA Molekülen Sauserstoff umsetzen, das heisst, 2 mol Wasserstoff reagieren mit 1 mol Sauerstoff zu 2 mol Wasser. Die chemische Reaktionsgleichung ermöglicht somit eine quantitative Aussage.

Um das Gesetz der Erhaltung der Masse zu erfüllen, muss die Zahl der Mole jedes Elements auf der Reaktandenseite (linke Seite) gleich der Zahl der Mole jedes Elements auf der Produktseite (rechte Seite) sein. In der obigen Gleichung sind zum Beispiel 4 mol H - Atome auf der linken wie auf der rechten Seite der Gleichung angegeben. Auch die Anzahl Mole O - Atome ist ausgeglichen; die Gleichung erfüllt somit das Gesetz der Erhaltung der Masse.

Um eine Gleichung korrekt zu formulieren, geht man in 2 Schritten vor:

1. Zuerst werden die Formeln aller Reaktanden und Produkte und ein Pfeil notiert. Als Beispiel betrachten wir die Reaktion zwischen Schwefelkohlenstoff CS₂ und Chlor Cl₂, bei der Tetrachlorkohlenstoff CCl₄ und Dischwefeldichlorid S₂Cl₂ entstehen:

CS₂ + Cl₂ → CCl₄ + S₂Cl₂

Falls nötig, können noch die Aggregatszustände der Substanzen angegeben werden, und zwar:

(g) für gasförmig

(l) für flüssig (liquidus)

(s) für fest (solidus)

(aq) für in Wasser gelöst (aquatisiert, aqua)

2. Danach muss man die Gleichung ausgleichen. In unserem Beispiel stimmen die Zahl der Mole der Kohlenstoff -und Schwefelatome überein. Um die Molzahlen der Chloratome auszugleichen müssen wir auf der linken Seite mit 3 multiplizieren. Die korrekte Reaktionsgleichung lautet somit:

CS₂ + 3 Cl₂ → CCl₄ + S₂Cl₂

Bei Verbrennungsprozessen findet eine Reaktion mit Luftsauerstoff statt. Somit muss bei Verbrennungsgleichungen auf der Reaktandenseite stets die Formel O2 stehen. In der Regel entstehen dabei folgende Produkte, je nachdem ob die genannten Elemente in der Verbindung enthalten sind:

Kohlenstoff → CO₂ (g)

Wasserstoff → H₂O (g) oder H₂O (l)

Schwefel → SO₂ (g)

Stickstoff → N₂ (g)

Mit Hilfe einer korrekten Reaktionsgleichung kann man auf die umgesetzten Stoffmassen in Gramm schliessen, was für das Arbeiten im Labor äusserst günstig ist.

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