Grundlagen chemischer Reaktionen: Klassifizierung, Säuren, Basen & Redox

Klassifizierung chemischer Reaktionen

Kriterien für die Klassifizierung

Energiebilanz

• Endotherme Reaktionen: Nehmen Wärme auf (ΔH > 0).
• Exotherme Reaktionen: Geben Wärme ab (ΔH < 0).

Reaktionsgeschwindigkeit (Kinetik)

• Langsame Reaktionen
• Schnelle Reaktionen

Einflussfaktoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit

• Erhöhung der Konzentration führt zu einer Beschleunigung der Reaktion.
• Erhöhte Temperatur beschleunigt die Reaktion.
• Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen den Reaktanten beschleunigt die Reaktion.

Reaktionsrichtung

• Irreversible Reaktionen: Eine Reaktion verläuft nur in eine Richtung, bis das limitierende Reagenz in einem geschlossenen System verbraucht ist.
• Reversible Reaktionen: Diese Reaktionen laufen in beide Richtungen ab.

Art der Reaktanten

• Säure-Base-Reaktionen
• Redoxreaktionen (Oxidations-Reduktions-Reaktionen)

Säuren und Basen

Eigenschaften von Säuren

• Haben einen sauren Geschmack.
• Ihre Lösungen sind in der Regel verdünnt.
• Ändern die Farbe von natürlichen Farbstoffen.
• Sind ätzend.
• Verlieren ihre Eigenschaften, wenn sie mit einer Base reagieren.

Eigenschaften von Basen

• Haben einen bitteren Geschmack.
• Ihre Lösungen wirken entfettend.
• Ändern die Farbe von natürlichen Farbstoffen.
• Fühlen sich seifig oder schmierig an, besonders in konzentrierter Form.
• Sind ätzend.
• Verlieren ihre Eigenschaften, wenn sie mit einer Säure reagieren.

Starke und schwache Säuren/Basen

• Starke Säure/Base: Jeder Stoff, der in wässriger Lösung vollständig dissoziiert.
• Schwache Säure/Base: Befindet sich im Gleichgewicht (partielle Dissoziation).

Wichtige Ionen

• Hydronium-Ion: H₃O⁺
• Hydroxid-Ion: OH^-

Basen als Elektrolyte

Ein Elektrolyt ist jeder Stoff, der in Wasser gelöst in Ionen zerfällt. Eine Base zerfällt dabei in Hydroxylionen (OH^-) und das entsprechende Kation.

Neutralisationsreaktion

Eine Neutralisationsreaktion ist eine Reaktion, die zwischen Wasserstoffionen (aus einer Säure) und Hydroxylionen (aus einer Base) stattfindet, um Wassermoleküle zu bilden.

pH-Wert

• Sauer: pH < 7
• Basisch: pH > 7
• Neutral: pH = 7

Redoxreaktionen

Grundlagen des Elektronenaustauschs

Redoxreaktionen sind chemische Transformationen, bei denen ein Austausch von Elektronen zwischen den Reaktanten stattfindet.

Oxidation

Oxidation ist der Prozess, bei dem ein Stoff Elektronen verliert.

Reduktion

Reduktion ist der Prozess, bei dem ein Stoff Elektronen gewinnt.

Oxidations- und Reduktionsmittel

• Das Reduktionsmittel ist die chemische Spezies, die oxidiert wird (Elektronen verliert).
• Das Oxidationsmittel ist die chemische Spezies, die reduziert wird (Elektronen gewinnt).

Oxidationszahl

Die Oxidationszahl eines Atoms in einer Verbindung ist definiert als die hypothetische Ladung, die das Atom hätte, wenn die Verbindung aus Ionen gebildet wäre.