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Chemische Reaktionen erklärt: Edukte, Produkte & Energieumsatz |Exotherm, Endotherm
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 65 Zeilen
- Hallo und herzlich willkommen. Schön, dass ihr da seid. Ob wir nun kochen, atmen oder sogar ein Glühwürmchen in der
- Nacht leuchten sehen, unser ganzes Leben ist voll von chemischen Reaktionen. Aber was genau passiert da eigentlich? In den
- nächsten Minuten werden wir uns das mal ganz langsam und ganz genau anschauen. Wir wollen verstehen, wie aus einem
- Stoff etwas völlig Neues werden kann. Also legen wir los. Fangen wir doch mal da an, wo es jeder kennt, in der Küche.
- Stellt euch vor, ihr gebt frisches Gemüse, vielleicht ein Stück Fleisch, in eine heiße Pfanne. Die Farben sind noch
- richtig schön leuchtend. Es fängt an zu duften. Im Moment ist das alles nur eine einfache Mischung von Zutaten, nichts
- Besonderes. Aber dann passiert's, ne? Das Telefon klingelt, man ist nur einen ganz kurzen Moment abgelenkt und wenn
- man zurückkommt, tja, dann ist das Essen schwarz und es riecht ziemlich streng. Es ist einfach verbrannt. Das leckere
- Gericht von vorhin ist weg, unwiderruflich. Man kann das nicht einfach wieder zurückverwandeln. Die
- Stoffe selbst sind jetzt anders. Und genau hier liegt die entscheidende Frage, was ist da wirklich passiert? Das
- war ja mehr als nur ein bisschen zu heiß. Hier hat eine komplette Stoffumwandlung stattgefunden. Mit
- anderen Worten, eine chemische Reaktion. Und genau diesem Prinzip gehen wir jetzt mal auf den Grund. Um das wirklich gut
- zu verstehen, verlassen wir jetzt mal die Küche und gehen gedanklich ins Labor. Wir schauen uns ein ganz
- klassisches und wie ich finde, sehr anschauliches Experiment an. Die Reaktion von Eisen mit Schwefel. Hier
- können wir die Verwandlung nämlich Schritt für Schritt beobachten. So, schaut mal genau hin. Auf der linken
- Seite seht ihr die Ausgangsstoffe. Graues Eisenpulver und gelber Schwefel. Einfach nur zusammengeschüttet. In
- diesem Zustand ist es nur eine Mischung. Man könnte das Eisen mit einem Magneten ganz leicht wieder herausholen. Aber
- jetzt schaut mal nach rechts. Nach der Reaktion ist da ein völlig neuer Stoff. Ein braunchwarzer harter Brocken. Das
- ist keine Mischung mehr. Da ist was fundamental Neues passiert. Und diese Tabelle hier, die liefert uns den
- handfesten Beweis. Jede Substanz hat ja ganz einzigartige Eigenschaften, quasi wie ein chemischer Fingerabdruck.
- Vergleichen wir mal. Die Farbe ist jetzt braun, nicht mehr silber, weiß und gelb. Die Dichte, also wie schwer etwas bei
- gleichem Volume ist, hat sich komplett geändert. Aber der Knackpunkt ist der Schmelzpunkt. Unser neuer Stoff schmilzt
- bei einer völlig anderen Temperatur als Eisen oder Schwefel. Das alles zeigt uns ganz eindeutig, wir haben hier einen
- komplett neuen Stoff erschaffen. Damit haben wir auch schon die ganz offizielle Definition. Eine chemische Reaktion ist
- also ein Vorgang, bei dem die Ausgangsstoffe, in der Chemie nennt man die Edukte, zu völlig neuen Stoffen
- umgewandelt werden. Und diese neuen Stoffe, die Produkte, haben dann ganz andere eigene Eigenschaften. In unserem
- Fall Eisen und Schwefel waren die Edukte und das Eisensulpfid ist das Produkt. Aber bei einer chemischen Reaktion
- geht's nicht nur um die Stoffe, da kommt noch ein zweiter unglaublich wichtiger Faktor ins Spiel, die Energie. Jede
- einzelne Reaktion ist nämlich auch mit einer Energieveränderung verbunden. Die Frage ist immer, wird's dabei heiß oder
- wird's dabei kalt? Schaut euch mal dieses gleißende Licht an. Hier verbrennt gerade ein Streifen Magnesium.
- Man sieht und spürt die Energie förmlich, die da in Form von hellem Licht und starker Wärme freigesetzt
- wird. Das ist doch mal ein spektakuläres Beispiel für so einen Energieumsatz, oder? Solche Reaktionen, die Energie,
- meistens als Wärme, an ihre Umgebung abgeben, die nennen wir Exotherm. Das kann man sich ganz gut merken. Exo
- bedeutet nach außen und Term steht für Wärme. Die Reaktion gibt also Wärme nach außen ab. Man kann richtig fühlen, wie
- es wärmer wird. Dieses Diagramm hier zeigt uns, wo die Energie hingeht. Stellt euch vor, die Ausgangsstoffe,
- also die Edukte, haben eine bestimmte Menge Energie in sich gespeichert. so wie eine gespannte Feder. Bei der
- Reaktion entspannt sich diese Feder dann und die Energie wird als Wärmer an die Umgebung abgegeben. Und genau deshalb
- haben die Produkte am Ende weniger gespeicherte, also innere Energie, als die Edukte am Anfang hatten. Klar, wo es
- sowas gibt, gibt es natürlich auch das genaue Gegenteil. Das ist eine Endothermreaktion.
- Hier steckt das Endo für nach innen drin. Diese Reaktionen laufen nicht einfach so ab. Sie müssen die ganze Zeit
- Energie aus ihrer Umgebung aufsaugen, damit überhaupt etwas passiert. Oft wird die Umgebung dabei spürbar kälter und
- das Diagramm zeigt es wieder perfekt. Um so eine Reaktion am Laufen zu halten, muss man ständig Energie reinstecken,
- z.B. indem man heizt. Die Stoffe nehmen diese Energie auf. Um bei unserem Bild zu bleiben, die Feder wird hier erst
- gespannt und darum haben die Produkte am Ende mehr gespeicherte innere Energie als die Edukte zu Beginn. So, jetzt
- haben wir verstanden, dass sich Stoffe umwandeln und dass Energie immer mitspielt. Dann schauen wir uns jetzt
- mal zwei grundlegende Arten von Reaktionen an. Man kann nämlich sagen, es gibt Reaktionen, die etwas aufbauen,
- das ist die Synthese. Und es gibt welche, die etwas zerlegen, das ist die Analyse. Eine Synthese ist also eine
- Aufbaureaktion. Hier tun sich zwei oder mehr einfache Ausgangsstoffe zusammen, um eine neue komplexere Verbindung zu
- bilden. Unser Experiment mit Eisen und Schwefel, die zu Eisensul werden, das ist das perfekte Beispiel für eine
- Synthese. Aus zwei einfachen Stoffen wird eine komplexere Verbindung. Und das Gegenstück dazu ist die Analyse. Das ist
- eine Zerlegungsreaktion. Hier wird eine komplexe Verbindung wieder in ihre einfacheren Bestandteile
- zerlegt. Auf dem Bild sehen wir, wie schwarzes Silberoxid durch Hitze wieder in seine Bestandteile zerfällt. In
- glänzendes reines Silber und in das Gas Sauerstoff. Aus einer Verbindung werden also wieder zwei einfache Stoffe. Okay,
- fassen wir das Wichtigste noch mal zusammen. Woran erkennt ihr ab sofort also immer eine chemische Reaktion? Es
- gibt da so eine Art Checkliste mit vier zentralen Merkmalen, die eigentlich immer zutreffen.
- Also, erstens, es gibt immer eine Stoffumwandlung, also entsteht was Neues mit neuen Eigenschaften. Zweitens, es
- findet immer ein Energieumsatz statt. Die Reaktion ist also entweder Exotherm oder Enderm. Drittens, die meisten
- Reaktionen brauchen einen kleinen Anstupser zum Starten, die sogenannte Aktivierungsenergie, sowie das erste
- Streichholz für ein Lagerfeuer. Und viertens, ganz wichtig, die Stoffe reagieren immer in einem festen
- Massenverhältnis. Das ist wie bei einem guten Backrezept, da müssen die Mengen auch stimmen. Und um das Ganze jetzt mal
- in einen größeren Zusammenhang zu bringen, schaut euch dieses Glühwürmchen an, dieses Leuchten. Ist das nicht
- wunderschön? Das ist nichts anderes als eine exotame chemische Reaktion, die ihre Energie als Licht abgibt. Nennt
- sich Biolumineszenz. Und das zeigt uns doch auf die schönste Art und Weise, Chemie ist nicht nur was fürs Labor.
- Chemie ist überall um uns. Chemie ist Leben. Nehmt euch doch mal einen Moment und überlegt, welche unsichtbaren
- Reaktionen finden wohl genau jetzt in diesem Augenblick um euch herumstatt?