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Wortgleichung und Reaktionsgleichung

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Von der Wortgleichung zur Reaktionsgleichung

Chemiker verwenden in der Regel keine Wortgleichungen.

Begründung

  • Es ist international nicht lesbar ohne lange zu übersetzen (Beispiel englisch: "iron + sulphur -> iron sulfide")
  • Die Wortgleichungen geben keine Auskunft darüber wie viele Teilchen der Edukte zu wie vielen Teilchen der Produkte reagieren. Das ist gerade bei späteren Anwendungen äußerst wichtig.

Daraus folgt für die Reaktionsgleichungen

  • Internationale und einheitliche Bezeichnungen durch chemische Symbole und chemische Formeln.
  • Notwendigkeit der Angabe der Anzahl miteinander reagierenden Teilchen.

Die chemischen Symbole und chemische Formeln

Chemische Symbole und chemische Formeln muss man unterscheiden, die folgende Tabelle soll dir klar machen, was der Unterschied ist:

Chemische Symbole für Elemente, wie sie im Periodensystem der Elemente (kurz PSE) zu finden sind. z.B. He (Helium), C (Kohlenstoff)
Chemische Formel für chemische Verbindungen, die aus mehreren (verschiedenen) Atomen zusammengesetzt sind. z.B. H2O (Wasser), CH4 (Methan)

 

Im Periodensystem der Elemente findet man alle Elemente. Für jedes der 118 Elemente gibt es ein eigenes chemisches Symbol. Die Namen der grau hinterlegten Elemente sollte man auswendig können und die Position im PSE zumindest grob kennen, damit man nicht allzu lange danach suchen muss. Falls dir die Namen einiger der Elemente hier nicht mehr einfallen, dann kannst du mit dem Mauszeiger über das chemische Symbol fahren, um den vollständigen Namen anzeigen zu lassen.

Zusätzlich zu diesen Hauptgruppelementen solltest du noch die chemischen Symbole der folgenden wichtigen Nebengruppelemente können:

Cu , Fe , Pt

 

 

Hauptgruppe

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

Periode

1

H

 

 

 

 

 

 

He

2

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

3

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

4

K

Ca

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

5

Rb

Sr

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

6

Cs

Ba

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

7

Fr

Ra

 

 

 

 

 

 

 

Für chemische Verbindungen verwendet man chemische Formeln, es gibt weltweit über 20 Mio. bekannte chemische Verbindungen. Die chemische Formel gibt dabei an, welche Elemente in einer chemischen Verbindung vorkommen und in welchem Zahlenverhältnis diese vorkommen.

Beispiel: H2O

Auf Teilchenebene heißt das, dass 2 Wasserstoffatome und 1 Sauerstoffatom zusammen ein Molekül Wasser mit der chemischen Formel H2O bilden. Die tief gestellte Zahl nennt sich Index und bezieht sich immer auf das davorstehende chemische Symbol. Er gibt an, wie viele Atome davon in einem Molekül vorkommen.

wasser stoff und teilchen

      Bildquelle von Roger McLassus nach CC-by-sa 3.0

Weitere Beispiele

NH3 (=Ammoniak) und CO(=Kohlenstoffdioxid)

stoff und teilchen

Aufstellen chemischer Formeln mit Hilfe der Wertigkeit

 

Das Aufstellen chemischer Formeln ist nicht schwer, wenn man sich einige kleine Regeln merkt und befolgt. Ein Grundkonzept ist die Wertigkeit (manchmal auch Bindigkeit genannt). Das Konzept kennt zwar viele Ausnahmen, aber es hilft beim Erstellen der "wichtigsten" chemischen Verbindungen.

 

1.Schritt: Herausfinden der Wertigkeit eines Atoms. Die Wertigkeit kann man  leicht aus dem Periodensystem der Elemente ablesen.
Im folgenden PSE sind nur die Elemente eingetragen, bei denen man die gelb hinterlegte Wertigkeit der Atome direkt aus dem PSE sicher ablesen kann. Es gibt auch hier wenige Ausnahmen.

 

 

Hauptgruppe

 

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

Wertigkeit I

Wertigkeit II

Wertigkeit III

Wertigkeit IV

Wertigkeit III

Wertigkeit II

Wertigkeit I

Wertigkeit 0

Periode

1

H

 

 

 

 

 

 

He

2

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

3

Na

Mg

Al

Si

P

 

Cl

Ar

4

K

Ca

 

 

 

 

Br

Kr

5

 

 

 

 

 

 

I

Xe

6

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Schritt: Aufschreiben der chemischen Symbole der beiden Elemente, die miteinander verbunden werden sollen. Ergänzen der Wertigkeit als römische Zahl darüber.
chemischeformeln1
3.Schritt: "Kreuzregel": Wertigkeiten getauscht als Index mit arabischer Zahl hinzufügen

chemischeformeln2

4.Schritt: Kleinstmöglicher Index ohne Kommazahlen, ggfs. teilen. In diesem Fall nur bei Ca und O möglich.
chemischeformeln3
5.Schritt: Index 1 wird nicht geschrieben, also gestrichen.
chemischeformeln4

Bei Elementen, deren Wertigkeit man im PSE nicht direkt ablesen kann, muss die Wertigkeit im Namen angegeben sein, z.B. Eisen(III)-oxid. Die römische 3 gibt die Wertigkeit des davorstehenden Elements an, Eisen ist also in diesem Fall dreiwertig!

Mini-Übung:

1. Erstelle die chemische Formel einer chemischen Verbindung, die aus den Elementen Stickstoff und Wasserstoff besteht: Lösungl

2. Erstelle die chemische Formel eines chemischen Verbindung, die aus den Elementen Kohlenstoff und Sauerstoff besteht: Lösungl

3. Erstelle die chemische Formel eines chemischen Verbindung, die aus den Elementen dreiwertigem Eisen und Sauerstoff besteht: Lösung

 

Von der Wortgleichung zur Reaktionsgleichung

 

Zur Erinnerung, eine Wortgleichung sieht z.B. so aus ...

Aluminium + Schwefel pfeil Aluminiumsulfid

... und heißt "Aluminum reagiert mit Schwefel zu Aluminiumsulfid".


Um zur Reaktionsgleichung zu kommen, müssen die deutschen Wörter "Aluminium", "Schwefel" und "Aluminiumsulfid" nun in die chemische Fachsprache "übersetzt" werden. Es müssen also chemische Symbole und chemische Formeln angegeben weren.

Deutsche Bezeichnung Chemisches Symbol bzw. chemische Formel
Aluminium Al (direkt aus dem PSE)
Schwefel S (direkt aus dem PSE)
Aluminiumsulfid Al2S3 Wie man auf die chemische Formel kommt

Übertragen wir das auf die Wortgleichung

Aluminium + Schwefel pfeil Aluminiumsulfid
Al + S pfeil Al2S3

Es sollte hier sofort ersichtlich sein, dass diese Reaktionsgleichung nicht aufgehen kann, wenn man es auf Teilchenebene betrachtet. Ein Atom Aluminum reagiert mit einem Atom Schwefel zu einer chemischen Verbindung aus zwei Atomen Aluminium und drei Atomen Schwefel.


Da nach dem Gesetz von der Erhaltung der Masse nicht einfach auf der Eduktseite mehr sein kann als auf der Produktseite, muss hier ausgeglichen werden. Dazu benutzt man Koeffizienten. Koeffizienten schreibt man vor ein chemisches Symbol bzw. vor eine chemische Verbindung und gibt die Anzahl der jeweiligen Teilchen an.

Aluminium + Schwefel pfeil Aluminiumsulfid
Al + S pfeil Al2S3
2 Al + 3 S pfeil Al2S3

Jetzt stimmt die Reaktionsgleichung, da auf beiden Edukteseite und Produktseite genau gleich viele Atome Aluminum und Schwefel vorhanden sind.

 

Kurzzusammenfassung der Schritte:

Schritt Beispiel
1. Wortgleichung aufstellen Magnesium + Phosphor pfeil Magnesiumphosphid
2. Übersetzen in chemische Sprache Mg + P pfeil Mg3P2
3. Ausgleichen mit Koeffizienten 3 Mg + 2 P pfeil Mg3P2

Mini-Übungen: Übersetze die folgenden Wortgleichungen in eine vollständige Reaktionsgleichung, die Lösung siehst, du wenn du den Bereich nach "Lösung" mit der Maus markierst.

1. Natrium reagiert mit Schwefel zu Natriumsulfid: Lösung:  2 Na + S  ->  Na2S

2. Calcium reagiert mit Phosphor zu Calciumphosphid: Lösung: 3 Ca +  2  P -> Ca3P2

 

Die Elemente Wasserstoff, Sauerstoff, etc.


Eine kleine Stolperfalle bei der Erstellung von Reaktionsgleichung ist, dass die Elemente Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Chlor, Brom, Iod und Fluor nicht als einzelnes Atom vorkommen, sondern stets zweiatomar, d.h. es sind als Element immer schon je zwei gleiche Atome miteinander verbunden.

Deswegen muss man beim "Übersetzen" von diesen Elementen in die chemische Formelsprache immer schon einen Index verwenden: H2, O2, N2, Cl2, Br2, I2, F2.

Merkwort "HONCLBRIF" oder "Der HNO im 7.Stock" (H, N, O und Elemente der 7. Hauptgruppe)

 

Beispiel:

Wasserstoff + Sauerstoff pfeil Wasser
H2 + O2 pfeil H2O
2 H2 + O2 pfeil 2 H2O
wasserstoff + sauerstoff pfeil wasser2