Inhalte des Arbeitsblatts
Übersicht aller Aufgaben und Lesetexte aus diesem Materialpaket.
Infoblatt / Fachtext
1. Was ist eine chemische Reaktion?
In der Chemie schauen wir uns an, wie sich Stoffe verändern. Eine **chemische Reaktion** ist ein Vorgang, bei dem aus den anfänglichen Stoffen, den **Edukten** (Ausgangsstoffen), neue Stoffe mit anderen Eigenschaften entstehen. Diese neuen Stoffe nennen wir **Produkte** (Endstoffe). Zwei wichtige Merkmale verraten dir, dass eine chemische Reaktion stattfindet: **Stoffumwandlung:** Es entsteht mindestens ein neuer Stoff. Aus grauem Eisenpulver und gelbem Schwefelpulver kann zum Beispiel schwarzes Eisensulfid werden – ein völlig neuer Stoff mit neuen Eigenschaften. **Energieumsatz:** Jede Reaktion ist mit einer Energieänderung verbunden. Entweder wird Energie freigesetzt (meist als Wärme oder Licht), dann nennt man die Reaktion **exotherm**. Oder es muss ständig Energie zugeführt werden, damit die Reaktion abläuft, dann ist sie **endotherm**.
2. Die Sprache der Chemie: Reaktionsgleichungen
Um eine chemische Reaktion übersichtlich darzustellen, verwenden Chemiker eine Art Kurzschrift: die **Reaktionsgleichung**. Sie zeigt, welche Edukte zu welchen Produkten reagieren. *Wortgleichung:** Zuerst schreibt man die Namen der Stoffe auf. * Edukt 1 + Edukt 2 → Produkt 1 + Produkt 2 * Der Pfeil (→) bedeutet "reagiert zu". **Beispiel:** Eisen + Schwefel → Eisensulfid *Symbolgleichung:** Noch genauer ist die Schreibweise mit den chemischen Symbolen und Formeln, die du aus dem Periodensystem kennst. **Beispiel:** Fe + S → FeS Manchmal bestehen Stoffe aus Molekülen, bei denen mehrere Atome verbunden sind. Die kleine, tiefgestellte Zahl (der **Index**) in einer Formel gibt an, wie viele Atome eines Elements in einem Molekül enthalten sind. Zum Beispiel besteht ein Sauerstoffmolekül aus zwei Sauerstoffatomen, die Formel lautet daher **O_2**.
3. Das Gesetz von der Erhaltung der Masse
Ein super wichtiges Grundgesetz in der Chemie wurde von Antoine Lavoisier entdeckt: **Bei einer chemischen Reaktion geht keine Masse verloren.** Die Gesamtmasse aller Edukte ist immer exakt gleich der Gesamtmasse aller Produkte. Anders gesagt: Es verschwinden keine Atome und es kommen auch keine aus dem Nichts hinzu. Sie ordnen sich nur neu an und bilden neue Stoffe. Deshalb muss eine Reaktionsgleichung immer **ausgeglichen** sein. Das bedeutet: Die Anzahl der Atome jeder Atomsorte muss auf der linken Seite (Edukte) und auf der rechten Seite (Produkte) genau gleich sein.
4. Eine Reaktionsgleichung ausgleichen: Schritt für Schritt
Schauen wir uns die Reaktion von Wasserstoff (H_2) und Sauerstoff (O_2) zu Wasser (H_2O) an. 1. **Symbolgleichung aufstellen:** H_2 + O_2 → H_2O 2. **Atome zählen (Bilanz ziehen):** | Atomsorte | Eduktseite (links) | Produktseite (rechts) | |---|---|---| | Wasserstoff (H) | 2 | 2 | | Sauerstoff (O) | 2 | 1 | 3. **Ausgleichen mit Koeffizienten:** Wir sehen, dass wir rechts nur ein O-Atom haben, aber links zwei. Wir brauchen also rechts mehr Sauerstoff. WICHTIG: Wir dürfen niemals die kleinen Indexzahlen in den Formeln (wie die 2 in H_2O) ändern, denn das würde den Stoff selbst verändern! Stattdessen setzen wir große Zahlen, die **Koeffizienten**, VOR die Formeln. Um rechts zwei O-Atome zu haben, setzen wir eine 2 vor das H_2O: H_2 + O_2 → **2** H_2O 4. **Erneut Atome zählen:** | Atomsorte | Eduktseite (links) | Produktseite (rechts) | |---|---|---| | Wasserstoff (H) | 2 | 4 (denn 2 * H_2) | | Sauerstoff (O) | 2 | 2 (denn 2 * O) | 5. **Letzter Schritt:** Jetzt stimmt der Sauerstoff, aber der Wasserstoff nicht mehr. Links haben wir 2 H-Atome, rechts 4. Wir brauchen also links auch 4 H-Atome. Das schaffen wir, indem wir eine 2 vor das H_2 setzen. *Fertige, ausgeglichene Reaktionsgleichung:** *2** H_2 + **2** O_2 → **2** H_2O
Aufgabenstellung (9 Aufgaben)
- Die Ausgangsstoffe einer chemischen Reaktion nennt man ___, während die neu entstehenden Stoffe ___ heißen.
- Bei einer chemischen Reaktion ändert sich die Gesamtmasse der beteiligten Stoffe nicht.
- Nenne die beiden wesentlichen Merkmale, an denen man eine chemische Reaktion erkennen kann.
- Was bedeutet der tiefgestellte Index '2' in der chemischen Formel für Sauerstoff, O_2?
- Es sind zwei einzelne, unverbundene Sauerstoff-Atome.
- Es ist ein Sauerstoff-Molekül, das aus zwei fest verbundenen Sauerstoff-Atomen besteht.
- Es sind zwei separate Sauerstoff-Moleküle.
- Es ist ein Sauerstoff-Atom mit der doppelten Masse.
- Erkläre in eigenen Worten, warum man beim Ausgleichen einer Reaktionsgleichung niemals die Indexzahlen (die kleinen, tiefgestellten Zahlen) in einer Formel verändern darf.
- Ordne den Wortgleichungen die jeweils korrekte, noch nicht ausgeglichene Symbolgleichung zu.
- Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff zu Wasser
- Magnesium reagiert mit Sauerstoff zu Magnesiumoxid
- Kohlenstoff reagiert mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid
- Gleiche die folgende Reaktionsgleichung aus und erläutere kurz, warum die Anzahl der Atome auf beiden Seiten gleich sein muss: N_2 + H_2 → NH_3
Bei der Herstellung von Dünger wird Ammoniak (NH_3) aus den Elementen Stickstoff (N_2) und Wasserstoff (H_2) hergestellt.
- Setze die korrekten Koeffizienten (Zahlen) in die Lücken ein, um die Gleichung vollständig auszugleichen.
Die ausgeglichene Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Methan (CH_4), dem Hauptbestandteil von Erdgas, lautet: CH_4 + ___ O_2 → ___ CO_2 + ___ H_2O.
- Stelle die Reaktionsgleichung für das Thermitverfahren auf, gleiche sie aus und beurteile, warum bei diesem Verfahren extreme Sicherheitsvorkehrungen (Schutzbrille, großer Abstand) notwendig sind. Beziehe den Begriff 'exotherm' in deine Begründung ein.
Aluminium (Al) reagiert mit Eisen(III)-oxid (Fe_2O_3) in einer stark exothermen Reaktion, die als Thermitverfahren bekannt ist und z.B. zum Schweißen von Bahnschienen genutzt wird. Dabei entstehen Aluminiumoxid (Al_2O_3) und elementares Eisen (Fe).