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Chemische Reaktion
Chemische Reaktion: Massenerhalt, Energie, Gleichgewicht — mit interaktiven Werkzeugen und Übungsaufgaben zu jedem Teilbereich.
Chemische Reaktion – Grundbegriffe
Kennzeichen einer chemischen Reaktion sind Stoffumsatz und Energieumsatz. Betrachtet man eine chemische Reaktion auf Teilchenebene, dann erkennt man, dass Atome umgruppiert werden – kein Atom entsteht neu oder geht verloren. Deshalb ändert sich die Masse nicht.
Chemische Reaktion – Verbindung und Element
Mit dieser Simulation kannst du auf Teilchenebene die Umgruppierung von Atomen gut beobachten: Elemente reagieren zu Verbindungen, bzw. Verbindungen werden wieder in Elemente zerlegt.
8 Übungsaufgaben
Physikalischer Vorgang oder chemische Reaktion
Die Grundbegriffe
Element und Verbindung
Edukte, Produkte und Reaktionstypen
Links vom Reaktionspfeil stehen die Ausgangsstoffe (Edukte), rechts die entstandenen Stoffe (Produkte). Schon an dieser Aufteilung erkennt man den Reaktionstyp: Wird aus mehreren Stoffen einer, ist es eine Synthese; zerfällt einer in mehrere, eine Analyse; tauschen zwei Stoffe Bestandteile, eine Umsetzung.
Reaktionsgleichung-Editor
Mit dem Editor kannst du Reaktionsgleichungen aufstellen und ihre Richtigkeit kontrollieren lassen. Oder du lässt dir die Edukte vorgeben und trägst die Produkte ein.
4 Übungsaufgaben
Links und rechts vom Pfeil
Analyse, Synthese, Umsetzung
Der Massenerhalt
Bei einer chemischen Reaktion gilt immer: Masse (Edukte) = Masse (Produkte). Denn es geht kein Atom verloren und es entsteht keines neu — die Atome werden nur neu angeordnet. Dass die Waage manchmal etwas anderes anzeigt, liegt am Versuchsaufbau: Entweicht ein Gas oder kommt z. B. Sauerstoff aus der Luft dazu, wiegt man einen Teil der Stoffe nicht mit.
Aus demselben Grund muss jede Reaktionsgleichung ausgeglichen sein. Und die Koeffizienten sagen dann noch mehr: Sie geben an, in welchem Anzahlverhältnis die Teilchen reagieren, und daraus folgt das Massenverhältnis.
Prinzip des Massenerhalts bei chemischen Reaktionen
Massenerhalt bei chemischen Reaktionen („Boyle-Versuch“)
Teilchenzahlverhältnisse bei chemischen Reaktionen
Die ersten beiden Simulationen prüfen den Massenerhalt — einmal offen, einmal im geschlossenen Gefäß nach Boyle. Die dritte zeigt dir die Teilchenzahlverhältnisse bei der Reaktion.
4 Übungsaufgaben
Kein Atom geht verloren
In welchem Verhältnis die Teilchen reagieren
Energieumsatz – exotherm und endotherm
Jede chemische Reaktion setzt Energie nach außen frei oder nimmt Energie aus der Umgebung auf. Entscheidend ist der Vergleich: Stecken in den Bindungen der Produkte weniger Energie als in denen der Edukte, wird die Differenz frei — die Reaktion ist exotherm. Andernfalls muss Energie zugeführt werden, sie ist endotherm.
Im Energiediagramm liest man das direkt ab: Liegen die Produkte tiefer als die Edukte, war die Reaktion exotherm.
Energiebilanz bei chemischen Reaktionen (Dalton-Modell)
Energiebilanz bei chemischen Reaktionen
Energieverlaufsdiagramme zeichnen
Mit den beiden Simulationen verfolgst du die Energiebilanz bei der Reaktion molekularer Stoffe auf Teilchenebene, mit dem Tool zeichnest du Energieverlaufsdiagramme selbst.
5 Übungsaufgaben
Exotherm oder endotherm
Das Energiediagramm
Aktivierungsenergie und Katalysator
Benzin und Luft liegen nebeneinander, ohne zu reagieren — obwohl die Reaktion exotherm wäre. Es fehlt der Anstoß: die Aktivierungsenergie. Ein Katalysator senkt genau diese Schwelle, geht selbst unverändert aus der Reaktion hervor und verschiebt das Gleichgewicht nicht – er beschleunigt nur.
Auch Temperatur, Zerteilungsgrad und Konzentration wirken auf die Reaktionsgeschwindigkeit — alle drei über die Anzahl der wirksamen Zusammenstöße von Teilchen.
Knallgasreaktion
Chemische Reaktion mit Katalysator
Zerfall von Wasserstoffperoxid am Katalysator
Die drei Simulationen zeigen dir die Knallgasreaktion mit Aktivierungsenergie bzw. an einem Katalysator sowie den Zerfall von Wasserstoffperoxid an einem Katalysator.
2 Übungsaufgaben
Warum Reaktionen nicht von selbst starten
Nachweisreaktionen
Mit Nachweisreaktionen weist man Stoffe oder Teilchen nach. Man erkennt das Vorhandensein zum Beispiel an einer charakteristischen Farbe.
Fällungsreaktionen
Flammenfärbung und Linienspektrum
Fällungsreaktionen und die Flammenfärbungsprobe sind Nachweisversuche für Ionen.
5 Übungsaufgaben
Gase nachweisen
Ionen nachweisen
Fossile Energieträger
Kohle, Erdöl und Erdgas sind gespeicherte Sonnenenergie — bei der Verbrennung wird sie gewissermaßen wieder freigesetzt. Dabei entsteht Kohlenstoffdioxid und Wasser.
Verbrennung und Brandschutz
Mit der Simulation lernst du Prinzipien des Brandschutzes kennen.