Tool: Reaktionsgleichungen und Massenerhalt

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Reaktionsgleichungen und Massenerhalt

Bei einer chemischen Reaktion bleibt die Gesamtmasse der beteiligten Stoffe gleich: Die Produkte sind zusammen genauso schwer wie die Edukte, aus denen sie entstanden sind. Das ist das Gesetz von der Erhaltung der Masse. Der Grund liegt auf der Teilchenebene: Die Teilchen werden bei der Reaktion nur umgruppiert; von keinem Element kommt etwas hinzu oder geht etwas verloren. Dabei können aus Atomen auch Ionen werden, zum Beispiel Natrium-Ionen und Chlorid-Ionen bei der Bildung von Natriumchlorid. Ein Ion hat praktisch dieselbe Masse wie das Atom, aus dem es entstanden ist, denn Elektronen sind sehr leicht.

Koeffizient und Index

Eine Reaktionsgleichung ist ausgeglichen, wenn von jedem Element links und rechts gleich viele Atome oder Ionen stehen. Dazu dienen die Koeffizienten, die großen Zahlen vor den Formeln. Ein Koeffizient gibt an, wie oft die ganze Formel zählt: 2 H₂O bedeutet zwei Wasser-Moleküle. Der Index ist die kleine, tiefgestellte Zahl in der Formel. Er gehört fest zur Formel und wird beim Ausgleichen nie verändert, sonst stünde die Formel für ein anderes Teilchen und damit für einen anderen Stoff.

Kleinste ganze Zahlen

Fertig ist eine Reaktionsgleichung erst, wenn die Koeffizienten die kleinsten ganzen Zahlen sind. 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O ist zwar ausgeglichen, aber jede Zahl lässt sich noch halbieren. Den Koeffizienten 1 schreibt man in der fertigen Reaktionsgleichung nicht.

Was die Waage zeigt

Auf den Schalen liegen die Teilchen so, wie sie in der Reaktionsgleichung stehen: links die der Edukte, rechts die der Produkte. Bei Salzen steht die Formel nicht für ein einzelnes Teilchen, sondern für das Zahlenverhältnis der Ionen: 2 NaCl sind zwei Natrium-Ionen und zwei Chlorid-Ionen. Angezeigt wird die Masse in der atomaren Masseneinheit u. Ist die Reaktionsgleichung nicht ausgeglichen, stehen auf einer Seite Atome oder Ionen, die auf der anderen fehlen, und die Waage kippt. Das heißt nicht, dass bei der Reaktion Masse verloren geht oder hinzukommt: Die Reaktionsgleichung beschreibt die Reaktion dann falsch.

Vom Teilchen zum Stoff

In einer echten Stoffportion reagieren unvorstellbar viele Teilchen, und zwar immer im Zahlenverhältnis der Koeffizienten. Einzelne Teilchen kann keine Waage wiegen; die Waage hier ist ein Modell. Was sie für die wenigen Teilchen zeigt, gilt aber auch für die Stoffe: Die Edukte, die reagieren, sind zusammen genauso schwer wie die Produkte, die dabei entstehen.