Grundlagen der Chemie: Reaktionen, Stöchiometrie und Mol
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Physikalische vs. chemische Veränderungen
Eine physikalische Veränderung ist eine Transformation, bei der sich die Natur der Sache nicht verändert. Vor und nach der Änderung wird das Material durch die gleiche chemische Formel dargestellt.
Eine chemische Veränderung ist eine Umwandlung, bei der sich die Art des Materials verändert. Vor der Änderung wird die Materie durch eine chemische Formel dargestellt, nach der Änderung durch eine andere.
Indizien für eine chemische Reaktion
Es gibt verschiedene Anzeichen, die auf eine chemische Reaktion hinweisen:
- Lichtemission
- Wärmeentwicklung
- Bildung eines Gases
- Farbveränderung
- Bildung eines Festkörpers (Niederschlag)
- Auflösung eines Festkörpers
Die Stoßtheorie
Nach der Stoßtheorie treten chemische Reaktionen auf, wenn Moleküle der Reagenzien miteinander kollidieren. Dabei werden Atome neu geordnet und bilden neue Verbindungen, wodurch neue Moleküle entstehen.
Das Mol und die Avogadro-Zahl
Ein Mol eines chemischen Elements entspricht der Menge, die seiner Atommasse in Gramm entspricht. Die SI-Einheit für die Stoffmenge ist das Mol.
Die Avogadro-Zahl beträgt NA = 6,022 • 1023 mol-1.
Die Formel einer Verbindung gibt die Anzahl der Atome jedes Elements an, das das Molekül bildet, oder den Gegenwert eines Moleküls, falls es sich um einen Kristall handelt.
Ein Mol einer Substanz ist die Menge, die der molekularen Masse in Gramm entspricht. In einem Mol einer Substanz sind 6,022 • 1023 Moleküle (oder der Gegenwert im Falle eines Kristalls) enthalten.
Chemische Gleichungen und Stöchiometrie
Eine chemische Gleichung ist die Darstellung einer chemischen Reaktion:
Reaktanten → Produkte
Da das Gesetz von Lavoisier bei chemischen Reaktionen erfüllt sein muss, muss die Anzahl der Atome jedes Elements in den Edukten und Produkten gleich sein. Daher müssen die stöchiometrischen Koeffizienten der einzelnen Stoffe bestimmt werden. Diese Zahlen zeigen das Verhältnis der einzelnen Stoffe an der Reaktion.
Um die entsprechenden stöchiometrischen Mengen in Reaktionen (Masse und Volumen) zu berechnen, muss die chemische Gleichung vor der Berechnung ausgeglichen werden.