Chemische Reaktionen: Einführung

Wenn du als Zauberer auftrittst, kannst du Dinge verschwinden... ... oder erscheinen lassen. Natürlich ist das nur ein Trick, wir können Dinge nicht wirklich verschwinden oder erscheinen lassen. Oder doch? Lass uns einen ähnlichen Zaubertrick probieren, dieses Mal mit zwei Gasen: Wasserstoff und Sauerstoff.

Anstelle eines Zauberstabs nutzen wir ein brennendes Streichholz. Abraka... dabra! Die Stoffe, mit denen wir begonnen hatten, sind weg, und wir haben Wasser hervorgezaubert! Anders als beim vorherigen Zaubertrick sind die Gase wirklich verschwunden.

Und das Wasser war nicht schon am Anfang da. Chemie kann manchmal wie Zauberei wirken: Du lässt Dinge, die anfangs da sind, verschwinden und andere Dinge neu erscheinen. Wie ist das möglich? Wie können Stoffe plötzlich nicht mehr existieren und dann neue Stoffe auftauchen? Um diese Frage zu beantworten, schauen wir mal genauer – viel genauer – hin, was eigentlich mit einem "Stoff" gemeint ist.

Alle Stoffe bestehen aus Atomen. Wasserstoffgas setzt sich aus Wasserstoffatomen zusammen, und Sauerstoffgas setzt sich aus Sauerstoffatomen zusammen. Welcher Stoff vor einem ist, hängt davon ab, welche Atome beteiligt sind und wie sie zusammenhängen. In diesen Stoffen hängen die Atome in Paaren zusammen. Wenn wir die Gase mischen und sie entzünden, lassen die Atome einander frei und ordnen sich anders an.

Nun ist jedes Sauerstoffatom stattdessen an zwei Wasserstoffatome gebunden. Die Atome sind die gleichen, aber wenn sie so zusammenhängen, dann bilden sie nicht mehr den Stoff, mit dem wir begonnen haben. Es hat eine chemische Reaktion stattgefunden. Die Atome sind immer noch da, aber es ist kein Wasserstoffgas und auch kein Sauerstoffgas mehr. Wenn Atome anders miteinander verbunden sind als zuvor, dann bilden sie einen neuen Stoff – in diesem Fall Wasser.

In einer chemischen Reaktion trennen sich Atome voneinander, verbinden sich miteinander – oder beides. Heißt das, dass eine Bindung zwischen Atomen jedes Mal gebrochen oder gebildet wird, wenn eine chemische Reaktion stattfindet? Lass uns das Wasser nochmal genauer anschauen. Wenn Wasserstoff- und Sauerstoffatome so miteinander verbunden sind, dann haben sie Wassermoleküle gebildet. Kühlen wir das Wasser nun, so gefriert es, die Moleküle hängen sich aneinander.

Zwischen den Atomen verschiedener Mole- küle haben sich neue Bindungen gebildet. Ist das Gefrieren von Wasser zu Eis also eine chemische Reaktion? Nein, ist es nicht. Und warum? Weil jedes Molekül immer noch gleich aussieht, mit einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen.

Wir haben es also immer noch, mit dem gleichen Stoff zu tun – Wasser. Nur, dass er jetzt in einem festen Zustand ist. Wollen wir den Stoff in etwas anderes als Wasser umwandeln, müssen wir den Aufbau der Moleküle verändern. Zum Beispiel könnten wir dieses Metallstück hinzugeben: Natrium. Das Natrium reagiert mit dem Wasser, dadurch spalten sich die Wassermoleküle.

Ein Wasserstoffatom trennt sich von den restlichen Molekülen. Die befreiten Wasserstoffatome binden sich zu zweit und bilden so einen neuen Stoff: Wasserstoffgas. Der verbleibende Teil des Wassermoleküls ist ein Sauerstoffatom und ein Wasserstoffatom. Zusammen mit dem Natrium bilden sie einen neuen Stoff – Natriumhydroxid. Das war ein Beispiel für eine chemische Reaktion mit Wasser.

Die Wassermoleküle haben sich geteilt, und zwei neue Stoffe wurden gebildet: Wasserstoffgas und Natriumhydroxid. Fassen wir nochmal zusammen: In einer chemischen Reaktion kann es sein, dass Stoffe plötzlich nicht mehr existieren und neue Stoffe sich bilden. Die Atome, aus denen diese Stoffe bestehen, sind immer noch die gleichen. Sie haben sich bewegt und dann auf andere Weise wieder verbunden. Das ist keine Zauberei.

Das ist Chemie.