Chemische Reaktionen erklärt: Edukte, Produkte & Energieumsatz |Exotherm, Endotherm
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https://www.youtube.com/watch?v=ADXfYyrws1w

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Hallo und herzlich willkommen. Schön, dass ihr da seid. Ob wir nun kochen, atmen oder sogar ein Glühwürmchen in der
0:07 Nacht leuchten sehen, unser ganzes Leben ist voll von chemischen Reaktionen. Aber was genau passiert da eigentlich? In den
0:14 nächsten Minuten werden wir uns das mal ganz langsam und ganz genau anschauen. Wir wollen verstehen, wie aus einem
0:20 Stoff etwas völlig Neues werden kann. Also legen wir los. Fangen wir doch mal da an, wo es jeder kennt, in der Küche.
0:29 Stellt euch vor, ihr gebt frisches Gemüse, vielleicht ein Stück Fleisch, in eine heiße Pfanne. Die Farben sind noch
0:35 richtig schön leuchtend. Es fängt an zu duften. Im Moment ist das alles nur eine einfache Mischung von Zutaten, nichts
0:42 Besonderes. Aber dann passiert's, ne? Das Telefon klingelt, man ist nur einen ganz kurzen Moment abgelenkt und wenn
0:50 man zurückkommt, tja, dann ist das Essen schwarz und es riecht ziemlich streng. Es ist einfach verbrannt. Das leckere
0:58 Gericht von vorhin ist weg, unwiderruflich. Man kann das nicht einfach wieder zurückverwandeln. Die
1:04 Stoffe selbst sind jetzt anders. Und genau hier liegt die entscheidende Frage, was ist da wirklich passiert? Das
1:12 war ja mehr als nur ein bisschen zu heiß. Hier hat eine komplette Stoffumwandlung stattgefunden. Mit
1:19 anderen Worten, eine chemische Reaktion. Und genau diesem Prinzip gehen wir jetzt mal auf den Grund. Um das wirklich gut
1:27 zu verstehen, verlassen wir jetzt mal die Küche und gehen gedanklich ins Labor. Wir schauen uns ein ganz
1:33 klassisches und wie ich finde, sehr anschauliches Experiment an. Die Reaktion von Eisen mit Schwefel. Hier
1:40 können wir die Verwandlung nämlich Schritt für Schritt beobachten. So, schaut mal genau hin. Auf der linken
1:46 Seite seht ihr die Ausgangsstoffe. Graues Eisenpulver und gelber Schwefel. Einfach nur zusammengeschüttet. In
1:53 diesem Zustand ist es nur eine Mischung. Man könnte das Eisen mit einem Magneten ganz leicht wieder herausholen. Aber
2:00 jetzt schaut mal nach rechts. Nach der Reaktion ist da ein völlig neuer Stoff. Ein braunchwarzer harter Brocken. Das
2:08 ist keine Mischung mehr. Da ist was fundamental Neues passiert. Und diese Tabelle hier, die liefert uns den
2:15 handfesten Beweis. Jede Substanz hat ja ganz einzigartige Eigenschaften, quasi wie ein chemischer Fingerabdruck.
2:22 Vergleichen wir mal. Die Farbe ist jetzt braun, nicht mehr silber, weiß und gelb. Die Dichte, also wie schwer etwas bei
2:29 gleichem Volume ist, hat sich komplett geändert. Aber der Knackpunkt ist der Schmelzpunkt. Unser neuer Stoff schmilzt
2:35 bei einer völlig anderen Temperatur als Eisen oder Schwefel. Das alles zeigt uns ganz eindeutig, wir haben hier einen
2:42 komplett neuen Stoff erschaffen. Damit haben wir auch schon die ganz offizielle Definition. Eine chemische Reaktion ist
2:50 also ein Vorgang, bei dem die Ausgangsstoffe, in der Chemie nennt man die Edukte, zu völlig neuen Stoffen
2:56 umgewandelt werden. Und diese neuen Stoffe, die Produkte, haben dann ganz andere eigene Eigenschaften. In unserem
3:03 Fall Eisen und Schwefel waren die Edukte und das Eisensulpfid ist das Produkt. Aber bei einer chemischen Reaktion
3:10 geht's nicht nur um die Stoffe, da kommt noch ein zweiter unglaublich wichtiger Faktor ins Spiel, die Energie. Jede
3:17 einzelne Reaktion ist nämlich auch mit einer Energieveränderung verbunden. Die Frage ist immer, wird's dabei heiß oder
3:24 wird's dabei kalt? Schaut euch mal dieses gleißende Licht an. Hier verbrennt gerade ein Streifen Magnesium.
3:32 Man sieht und spürt die Energie förmlich, die da in Form von hellem Licht und starker Wärme freigesetzt
3:38 wird. Das ist doch mal ein spektakuläres Beispiel für so einen Energieumsatz, oder? Solche Reaktionen, die Energie,
3:47 meistens als Wärme, an ihre Umgebung abgeben, die nennen wir Exotherm. Das kann man sich ganz gut merken. Exo
3:55 bedeutet nach außen und Term steht für Wärme. Die Reaktion gibt also Wärme nach außen ab. Man kann richtig fühlen, wie
4:02 es wärmer wird. Dieses Diagramm hier zeigt uns, wo die Energie hingeht. Stellt euch vor, die Ausgangsstoffe,
4:09 also die Edukte, haben eine bestimmte Menge Energie in sich gespeichert. so wie eine gespannte Feder. Bei der
4:16 Reaktion entspannt sich diese Feder dann und die Energie wird als Wärmer an die Umgebung abgegeben. Und genau deshalb
4:22 haben die Produkte am Ende weniger gespeicherte, also innere Energie, als die Edukte am Anfang hatten. Klar, wo es
4:29 sowas gibt, gibt es natürlich auch das genaue Gegenteil. Das ist eine Endothermreaktion.
4:36 Hier steckt das Endo für nach innen drin. Diese Reaktionen laufen nicht einfach so ab. Sie müssen die ganze Zeit
4:42 Energie aus ihrer Umgebung aufsaugen, damit überhaupt etwas passiert. Oft wird die Umgebung dabei spürbar kälter und
4:49 das Diagramm zeigt es wieder perfekt. Um so eine Reaktion am Laufen zu halten, muss man ständig Energie reinstecken,
4:56 z.B. indem man heizt. Die Stoffe nehmen diese Energie auf. Um bei unserem Bild zu bleiben, die Feder wird hier erst
5:03 gespannt und darum haben die Produkte am Ende mehr gespeicherte innere Energie als die Edukte zu Beginn. So, jetzt
5:11 haben wir verstanden, dass sich Stoffe umwandeln und dass Energie immer mitspielt. Dann schauen wir uns jetzt
5:17 mal zwei grundlegende Arten von Reaktionen an. Man kann nämlich sagen, es gibt Reaktionen, die etwas aufbauen,
5:24 das ist die Synthese. Und es gibt welche, die etwas zerlegen, das ist die Analyse. Eine Synthese ist also eine
5:32 Aufbaureaktion. Hier tun sich zwei oder mehr einfache Ausgangsstoffe zusammen, um eine neue komplexere Verbindung zu
5:40 bilden. Unser Experiment mit Eisen und Schwefel, die zu Eisensul werden, das ist das perfekte Beispiel für eine
5:47 Synthese. Aus zwei einfachen Stoffen wird eine komplexere Verbindung. Und das Gegenstück dazu ist die Analyse. Das ist
5:56 eine Zerlegungsreaktion. Hier wird eine komplexe Verbindung wieder in ihre einfacheren Bestandteile
6:02 zerlegt. Auf dem Bild sehen wir, wie schwarzes Silberoxid durch Hitze wieder in seine Bestandteile zerfällt. In
6:08 glänzendes reines Silber und in das Gas Sauerstoff. Aus einer Verbindung werden also wieder zwei einfache Stoffe. Okay,
6:16 fassen wir das Wichtigste noch mal zusammen. Woran erkennt ihr ab sofort also immer eine chemische Reaktion? Es
6:24 gibt da so eine Art Checkliste mit vier zentralen Merkmalen, die eigentlich immer zutreffen.
6:30 Also, erstens, es gibt immer eine Stoffumwandlung, also entsteht was Neues mit neuen Eigenschaften. Zweitens, es
6:37 findet immer ein Energieumsatz statt. Die Reaktion ist also entweder Exotherm oder Enderm. Drittens, die meisten
6:43 Reaktionen brauchen einen kleinen Anstupser zum Starten, die sogenannte Aktivierungsenergie, sowie das erste
6:49 Streichholz für ein Lagerfeuer. Und viertens, ganz wichtig, die Stoffe reagieren immer in einem festen
6:54 Massenverhältnis. Das ist wie bei einem guten Backrezept, da müssen die Mengen auch stimmen. Und um das Ganze jetzt mal
7:00 in einen größeren Zusammenhang zu bringen, schaut euch dieses Glühwürmchen an, dieses Leuchten. Ist das nicht
7:07 wunderschön? Das ist nichts anderes als eine exotame chemische Reaktion, die ihre Energie als Licht abgibt. Nennt
7:15 sich Biolumineszenz. Und das zeigt uns doch auf die schönste Art und Weise, Chemie ist nicht nur was fürs Labor.
7:22 Chemie ist überall um uns. Chemie ist Leben. Nehmt euch doch mal einen Moment und überlegt, welche unsichtbaren
7:29 Reaktionen finden wohl genau jetzt in diesem Augenblick um euch herumstatt?