Chemische Reaktion

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.

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 Verbindungen 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)

$AH+HOB\to AB+H_{2}O$

• 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.

$C+O_{2}\to CO_{2}+W{\ddot {a}}rme$

Die Reaktionsenthalpie (Enthalpiedifferenz) ΔH dieser Reaktion ist negativ. (Siehe auch Standardbildungsenthalpie)

• • 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