Chemische Reaktion: Merkmale und Stoffumwandlung
Ein Eisennagel liegt monatelang im Regen. Er wird rotbraun und bröckelt. Du kannst die Farbe nicht abwischen, und aus dem Rost wird nie wieder ein glänzender Nagel.
Ein Eiswürfel im Glas schmilzt. Du hast danach Wasser. Stellst du das Glas ins Gefrierfach, wird daraus wieder ein Eiswürfel.
In beiden Fällen verändert sich etwas, aber nicht dasselbe. Beim Nagel ist ein neuer Stoff entstanden. Beim Eis ist es derselbe Stoff geblieben.
Du lernst, woran du eine chemische Reaktion erkennst und wie du sie aufschreibst.
Chemische Reaktion, Edukt und Produkt
Bei einer chemischen Reaktion verschwinden Stoffe, und es entstehen neue Stoffe mit anderen Eigenschaften. Eigenschaften wie Farbe, Geruch, Härte, Dichte oder Schmelztemperatur kennst du aus Klasse 5 und 6.
Die Stoffe, mit denen die Reaktion beginnt, heißen Ausgangsstoffe oder Edukte. Die Stoffe, die entstehen, heißen Produkte.
Beim Rosten ist Eisen ein Edukt: glänzend, fest, grau. Das Produkt ist Rost: rotbraun, matt, bröckelig. Die Eigenschaften sind ganz andere. Daran erkennst du, dass ein neuer Stoff entstanden ist.
Physikalischer Vorgang
Bei einem physikalischen Vorgang bleibt der Stoff derselbe. Es ändern sich nur Zustand, Form oder Verteilung. Beispiele: Eis schmilzt, Wasser verdampft, Zucker löst sich in Tee, ein Draht wird gebogen, Sand und Salz werden gemischt.
Im Teilchenmodell siehst du den Unterschied: Beim Schmelzen von Eis sind es vorher und nachher dieselben Wasserteilchen, sie bewegen sich nur anders. Bei einer chemischen Reaktion entstehen dagegen andere Teilchen. Wie das genau geht, lernst du in den nächsten Lektionen.
| Frage | Physikalischer Vorgang | Chemische Reaktion |
|---|---|---|
| Bleibt der Stoff derselbe? | ja | nein, es entstehen neue Stoffe |
| Eigenschaften nachher | dieselben (z. B. Schmelztemperatur, Dichte) | andere |
| Beispiel | Wasser gefriert | Eisen rostet |
Die brennende Kerze
Die brennende Kerze
Du zündest eine Kerze an. Das Wachs wird flüssig, und die Flamme brennt. An einem kalten Glas über der Flamme entsteht ein Beschlag. Welcher Teil des Vorgangs ist physikalisch, welcher ist eine chemische Reaktion?
Das Wachs schmilzt: Es wird flüssig, bleibt aber Wachs. Lässt du es abkühlen, wird es wieder fest. Das ist ein physikalischer Vorgang.
In der Flamme verbrennt Wachs, das zuerst flüssig und dann gasförmig geworden ist. Dabei entstehen neue Stoffe, zum Beispiel Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid. Den Wasserdampf siehst du als Beschlag am kalten Glas. Wachs verschwindet, und Stoffe mit anderen Eigenschaften entstehen. Das ist eine chemische Reaktion.
Hinweise auf neue Stoffe
Neue Stoffe siehst du nicht immer direkt. Oft zeigen aber Beobachtungen, dass eine Reaktion läuft:
- Die Farbe ändert sich.
- Ein Gas entsteht, es sprudelt oder riecht anders.
- Ein Feststoff bildet sich in einer klaren Flüssigkeit, sie wird trüb.
- Es wird warm oder kalt, oder es leuchtet.
Das sind nur Hinweise, kein Beweis. Kochendes Wasser sprudelt, und es ist keine Reaktion. Sicher bist du erst, wenn du die neuen Eigenschaften eines neuen Stoffes nachweist. Mit Wärme und Licht bei Reaktionen beschäftigt sich die nächste Lektion.
Wortgleichung
Eine Wortgleichung schreibt eine Reaktion kurz in Worten auf. Links stehen die Edukte, rechts die Produkte, dazwischen der Reaktionspfeil →. Mehrere Stoffe auf einer Seite trennt ein Pluszeichen.
Beispiel: Wasserstoff + Sauerstoff → Wasser
Du liest: Wasserstoff und Sauerstoff reagieren zu Wasser.
Eisen und Schwefel
Eisen und Schwefel
Versuch, nur mit der Lehrkraft unter dem Abzug und mit Schutzbrille: Beim Erhitzen entstehen Schwefeldämpfe, die die Atemwege reizen.
Aufbau: Du mischst Eisenpulver und Schwefelpulver. Die Mischung kommt in ein Reagenzglas.
Durchführung: Du erhitzt die Mischung an einer Stelle, bis sie aufglüht, und nimmst den Brenner weg. Die Masse glüht von allein weiter durch.
| Beobachtung | Mischung vorher | Masse nachher |
|---|---|---|
| Aussehen | graue Eisenkörnchen und gelbe Schwefelkörnchen | dunkle, schwarzgraue, spröde Masse |
| Magnet | zieht die Eisenkörnchen heraus | zieht die Masse nicht an |
Wie wertest du den Versuch aus?
Vor dem Erhitzen ist es ein Gemisch. Du kannst mit dem Magneten das Eisen heraussuchen, und man sieht beide Stoffe noch. Das ist ein physikalisches Trennverfahren.
Nach dem Erhitzen kannst du weder Eisen noch Schwefel erkennen. Der Magnet zieht die Masse nicht an, und sie sieht ganz anders aus. Ihre Eigenschaften sind andere als die der beiden Ausgangsstoffe. Also ist ein neuer Stoff entstanden: Eisensulfid.
Wortgleichung: Eisen + Schwefel → Eisensulfid
Umkehrbarkeit
Viele chemische Reaktionen lassen sich umkehren. Aus den Produkten entstehen dann wieder die Ausgangsstoffe. Ein Beispiel ist Wasser:
- Wasser → Wasserstoff + Sauerstoff (mit elektrischem Strom)
- Wasserstoff + Sauerstoff → Wasser (die beiden Gase reagieren heftig, nur ein Versuch für die Lehrkraft)
Die Umkehrung ist kein Zurückspulen, sondern eine zweite Reaktion mit eigenen Bedingungen. Eis bekommst du durch Abkühlen zurück, aus Wasser werden durch Abkühlen aber keine Gase. Das Verbrennen von Holz lässt sich im Alltag kaum umkehren.
Chemische Reaktionen in Alltag und Technik
Chemische Reaktionen laufen überall:
| Beispiel | Edukte | Produkte |
|---|---|---|
| Verbrennung von Holz oder Erdgas | Brennstoff und Sauerstoff | vor allem Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf, dazu Asche oder Ruß |
| Rosten | Eisen, Sauerstoff und Wasser | Rost |
| Kompostierung | Pflanzenreste und Sauerstoff | Humus, Kohlenstoffdioxid und Wasser |
| Backen mit Backpulver | Backpulver, Teigfeuchtigkeit und Wärme | Gas (macht den Teig locker) |
Beim Kompost zerlegen Kleinstlebewesen wie Bakterien und Pilze die Pflanzenreste. Humus ist die dunkle, krümelige Erde, die dabei entsteht. Der Haufen wird dabei warm.
In der Technik nutzt man Reaktionen gezielt. Im Hochofen wird aus Eisenerz Eisen gewonnen, und in Motoren verbrennt Benzin.
Wortgleichung aus einer Beschreibung
Wortgleichung aus einer Beschreibung
Ein silbergrauer Magnesiumstreifen brennt mit grellweißem Licht. Zurück bleibt ein weißes Pulver, das Magnesiumoxid. Dabei reagiert das Magnesium mit dem Sauerstoff der Luft. Schreibe die Wortgleichung auf. (Bei dem Versuch nie ungeschützt in die Flamme schauen. Nur mit der Lehrkraft.)
Schritt 1: Welche Stoffe verschwinden? Magnesium und Sauerstoff. Sie sind die Edukte. Den Sauerstoff siehst du nicht, aber er reagiert mit.
Schritt 2: Welcher Stoff entsteht? Magnesiumoxid. Es ist das Produkt.
Schritt 3: Du schreibst die Edukte links, das Produkt rechts, dazwischen den Pfeil.
Wortgleichung: Magnesium + Sauerstoff → Magnesiumoxid
Beim Verbrennen geht der Stoff verloren
Beim Verbrennen geht der Stoff verloren
„Wenn Holz verbrennt, bleibt nur ein bisschen Asche. Der Rest ist verschwunden.“
Aus Holz und Sauerstoff entstehen neue Stoffe. Viele davon sind unsichtbare Gase, zum Beispiel Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf, und ziehen in die Luft ab. Bei einer Reaktion werden Stoffe umgewandelt, nicht vernichtet.
Was sich auflöst, hat reagiert
Was sich auflöst, hat reagiert
„Der Zucker ist im Tee verschwunden, also hat er reagiert.“
Der Zucker ist nur fein verteilt. Du schmeckst ihn, und dampfst du das Wasser vorsichtig ein, bleibt wieder Zucker übrig. Der Stoff ist derselbe geblieben, also ist es ein physikalischer Vorgang.
Zusammenfassung
Bei einer chemischen Reaktion verschwinden Stoffe, und neue Stoffe mit anderen Eigenschaften entstehen.
Die Stoffe am Anfang heißen Edukte, die Stoffe am Ende Produkte.
Bei einem physikalischen Vorgang (Schmelzen, Lösen, Mischen) bleibt der Stoff derselbe.
Farbänderung, Gas, Trübung und Temperaturänderung sind nur Hinweise auf eine Reaktion.
Eine Wortgleichung schreibt die Reaktion in Worten: Edukte → Produkte, mehrere Stoffe mit Plus.
Viele Reaktionen lassen sich umkehren, aber nur durch eine zweite Reaktion.
Verbrennen, Rosten und Kompostieren sind chemische Reaktionen.
Übungen
Welcher Vorgang ist eine chemische Reaktion?
Fünf Vorgänge: (1) Wasser verdampft. (2) Holz verbrennt. (3) Salz löst sich in Wasser. (4) Ein Nagel rostet. (5) Pflanzenreste im Kompost werden zu Humus. Wie viele davon sind chemische Reaktionen?
Du erhitzt ein Gemisch aus Eisenpulver und Schwefelpulver. Es entsteht eine schwarzgraue Masse, die ein Magnet nicht anzieht. Was ist die beste Erklärung?
Kohlenstoff (Holzkohle) verbrennt, dabei entsteht Kohlenstoffdioxid. Schreibe die Wortgleichung und nenne Edukte und Produkt.
Eis schmilzt, und ein Nagel rostet. Erkläre mit dem Wort „Stoff“, warum nur eines davon eine chemische Reaktion ist.