EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-5: Substanz und Energie Massenerhalt – Energieumsatz 67 67 Abb. 067–1: Bei einer chemischen Reaktion bleibt die Masse erhalten. Die Masse bleibt erhalten Chemische Reaktionen sind nur Veränderungen der Elektronenhülle. Die an der Reaktion beteiligten Atomsorten sind vor und nach der Reaktion dieselben. Bei einer chemischen Reaktion bleibt die Masse daher unverändert. Dies widerspricht manchen Alltagsvorstellungen, da man zB bei der Verbren- nung von Papier das Gefühl hat, es ist nach dem Vorgang „weg“. Es sind aber bei dieser Reaktion gasförmige Produkte entstanden, die die gleiche Masse wie die Ausgangsstoffe (hier Papier und Sauerstoff) haben. Diese Tatsache spielt auch für unsere Umwelt eine große Rolle. Stoffe können nicht einfach verschwinden, sie können nur mit und zu anderen Stoffen reagie- ren oder auf Deponien gelagert werden. Gasförmige Stoffe werden in den großen „Mistkübel“ Luft entsorgt. Besonders umweltschädliche Anteile eines Abgases können durch Rauchgasreinigungsan- lagen zu Feststoffen reagieren. In Österreich wird zB der Hausmüll in Müllver- brennungsanlagen verbrannt. Die schädlichen Abgase HCl und SO 2 reagieren zu Feststoffen. Diese müssen ebenso wie die Verbrennungsrückstände deponiert werden. Der Großteil des Abgases besteht aus Kohlenstoffdioxid und Wasser- dampf und wird in die Luft entlassen. Qualitative und Quantitative Zusammenhänge Neben der qualitativen Beurteilung spielen auch quantitative Überlegungen eine große Rolle. Dem Rechnen kommt in der Chemie große Bedeutung zu. Sehr oft müssen im Labor Lösungen mit einer bestimmten Konzentration her- gestellt werden. Zur Verfügung stehen aber nur Feststoffe (zB Salze) oder sehr konzentrierte Lösungen (zB Säuren). Durch Volumsmessung und eine einfache Berechnung kann man die unbekann- te Konzentration einer Substanz bestimmen. In der Industrie ist es oft nötig, Abgasvolumina zu kennen. Auch die Überlegung, welche Gase eine geringere oder größere Dichte als Luft besitzen, können beim Ablauf einer Reaktion von Bedeutung sein. Benötigt man nur eine bestimmte Menge eines Produktes, setzt man die (oft teuren) Rohstoffe nur in der entsprechenden Menge ein. Weiters laufen viele Reaktionen nur im richtigen Molverhältnis mit ausreichen- der Geschwindigkeit ab. Der Schinken-Käse-Toast Aus 2 Toastbroten, 3 Blatt Schinken und einem Blatt Käse wird ein Schinkenkäse- toast zubereitet. Zur Beschreibung dieses Vorgangs kann man ein Rezept verwenden: 2 T + 3 S + (1) K → (1) S 3 KT 2 ∆ H R > 0 Man erkennt, dass bei den Ausgangsstoffen die „Teilchen“ unverbunden vor- liegen (= Zahl vor der „Formel“). Am Ende der „Reaktion“ hat man „verbundene Teilchen“, daher der kleine Index nach dem „Symbol“. Man sieht, dass sich die „Teilchenanzahl“ im Laufe einer Reaktion verändern kann, die Masse bleibt aber erhalten. Hat man zB 9 Blatt Schinken, 5 Blatt Käse und 20 Toastscheiben, so erkennt man anhand des Rezepts, dass der Schinken die Zahl der Schinkenkäsetoasts limitiert. Man kann maximal drei S 3 KT 2 erzeugen, der Rest ist im Überschuss vorhanden. Aber: Unabhängig wie viel man an Ausgangsstoffen hat, wird immer ein und dasselbe Rezept verwendet. Alle weiteren Überlegungen und Berechnungen erfolgen aus diesem Rezept. Bei chemischen Reaktionen spricht man nicht von einem Rezept sondern von einer Reaktionsgleichung. REAKTION Endstoff Produkt 2 Schnitten Toastbrot 1 Blatt Käse 3 Blätter Schinken Ausgangsstoffe Edukte 1 Schinken- Käse-Toast REAKTION 2 T + (1) K + 3 S (1) S 3 K T 2 oder 2 T + K + 3 S S 3 K T 2 Abb. 067–2: Die „Schinken-Käse-Toast-Reaktion“ und ihre Beschreibung mittels einer Reaktionsgleichung Schüler-Experimente 3.1 Chemische Reaktion – Was passiert? VS Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv