Chemische Reaktion

nds:Chemisch Reaktschonen

Eine Chemische Reaktion ist ein Vorgang, bei dem Stoffe ihre spezifischen Eigenschaften ändern:

Edukt(e)→ Produkt(e)

Spezifische Eigenschaften können Farbe, Geruch, Viskosität, Dichte, Festpunkt, Kochpunkt, optische Aktivität usw. sein.

Table of contents

1 Abgrenzung zu physikalischen Vorgängen 2 Klassifizierungen 3 Energetik chemischer Reaktionen 4 Geschwindigkeit chemischer Reaktionen

Abgrenzung zu physikalischen Vorgängen

Bei physikalischen Vorgängen ändern sich nicht die stoffspezifischen sondern nur physikalische Eigenschaften wie Wärmeinhalt, Aggregatzustand und Größe.

Klassifizierungen

• Nach der Kombination von Elementen und Verbindungenen bei Edukten und Produkten. Letztlich lassen sich alle Reaktionen auf die beiden Grundreaktionen Analyse und Synthese zurückführen:
  • Synthese: A + B →AB (Elemente treten zu einer Verbindung zusammen)
  • Analyse: AB →A + B (Verbindung wird in ihre Elemnte zerlegt)
  • Einfache Umsetzung:

Zusammengesetzt aus

Analyse: BC →B + C

und Synthese: A + C →AC

Summengleichung: A + BC →AC + B

• • Doppelte Umsetzung:

Zusammengesetzt aus 2 Analysen und 2 Synthesen:

Analyse 1 AB →A + B

Analyse 2 CD →C + D

Synthese 1 A + D →AD

Synthese 2 B + C →CB

Summengleichung: AB + CD →AD + CB

• • Sonderfall einer Doppelten Umsetzung sind Verdrängungsreaktionen:

Die stärkere Säure (bzw. Base) verdrängt die schwächere Säure (bzw. Base) bzw. deren gasförmiges Anhydrid aus deren Salzen. (Bespiele: Schwefelsäure setzt aus Sulfiten Schwefeldioxid und aus Chloriden Chlorwasserstoff frei, konzentrierte Salzsäure setzt aus Sulfiden Schwefelwasserstoff und aus Cyaniden Blausäure frei; Ätznatron setzt aus Aminen und Ammoniumverbindngen Ammoniak frei.

• Nach der Art der abgegebenen bzw. aufgenommenen Teilchen
  • Nach dem Donor-Acceptor-Prinzip laufen Protolysen und Redoxreaktionen ab:
    • Protolysen: Protonendonatoren (Säuren) geben H⁺ ab, die von Protonenacceptoren (Basen) wieder aufgenommen werden.
    • Redoxreaktionen: Elektronendonatoren (Reduktionsmittel) geben e^– ab, die von Elektronenacceptoren (Oxidationsmittel) wieder aufgenommen werden.
  • Bei Additionen treten zwei Moleküle zu einem einzigen zusammen. (Gegenteil: Zersetzung)
    • A + B →AB (entspr. Synthese);
    • A + BC →ABC; AB + CD →ABCD; A + A →A2 (Dimerisierung)
  • Bei Kondensationen treten zwei Moleküle zu einem einzigen zusammen und stoßen dabei kleine Moleküle wie Wasser oder Ammoniak ab. (Gegenteil: Hydrolyse)

• Nach stoffklassen- bzw. bindungs-typischen Reaktionen
  • Herstellung von Ionen und Ionenverbindungen
  • Reduktion von Erzen zu metallen
  • Verbrennungsreaktionen
  • Zersetzungsreaktionen
  • Fällungsreaktionen
  • Darstellungsreaktionen (Synthesen i. w. S.)
• Nach dem Aggregatzustand der beteiligten Stoffe
  • Gasreaktionen
  • Reaktionen in Lösung
  • Reaktionen in Schmelze
  • Feststoffreaktionen
  • Oberflächenreaktionen
• Nach der Art der reagierenden Teilchen bzw. nach Reaktionsmechanismen
  • Ionenreaktionen, Radikalreaktionen, Molekülreaktionen, Komplexreaktionen
• Nach der Art der umgesetzten Energie
  • Thermo-, photo-, elektrochemische Reaktionen
• Nach der Energiebilanz
  • endotherme bzw. endergone Reaktionen laufene nur unter beständiger Energiezufuhr ab.
  • exotherme bzw. exergone Reaktionen laufen (nach einer kurzen Aktivierung unter Energieabgabe selbständig ab.
• nach der Möglichkeit von Rückreaktionen
  • irreversibel: Edukte werden in Produkte umgewandelt.

Beispiel: Kohle verbrennt mit dem Sauerstoff der Luft unter Wärmeentwicklung (exotherm) zu Kohlendioxid.

Die Reaktionsenthalpie (Enthalpiedifferenz) ΔH dieser Reaktion ist negativ.

• • reversibel: Edukte werden in Produkte und die Produkte gleichzeitig wieder in Edukte umgewandelt (siehe Chemisches Gleichgewicht, Gleichgewichtskonstante, Fließgleichgewicht).

Energetik chemischer Reaktionen

Stichworte: Enthalpie, Entropie, Freie Enthalpie, Aktivierungsenergie

Geschwindigkeit chemischer Reaktionen

Stichworte: Katalyse, Autokatalyse