Gleichungen - die Geheimsprache der Chemie


Wer soll denn das verstehen?         2 H2 + O2 --> 2 H2O
Kein Problem, wenn man die Bedeutung der Symbole kennt.

H2 ist das Symbol für das Wasserstoffmolekül, O2 kennzeichnet das Sauerstoffmolekül, und H2O  
kennt ja sowieso jeder. Durch diese Gleichung wird also beschrieben, dass zwei Moleküle 
Wasserstoff mit einem Molekül Sauerstoff zu zwei Molekülen Wasser reagieren.

Der Pfeil (-->) zeigt an, dass sich die Edukte (Ausgangsstoffe) in ein neues Produkt (Endstoff) umwandeln. 
Diese Reaktion wird auch als Knallgasreaktion bezeichnet, weil sie explosionsartig abläuft.

Die verwendeten Symbole stehen im Periodensystem der Elemente. Anfangs muß man noch 
nachsehen, aber nach einiger Übung kennt man bald alle wichtigen Elementsymbole.

Gleichungen sind für Chemiker sehr wichtig, weil man sofort einen Überblick über die umgesetzten 
Stoffe hat. Außerdem kann man damit interessante Berechnungen durchführen, z.B. welche Energie 
bei der Explosion von einem Liter Wasserstoffgas freigesetzt wird, oder welche Menge an Sauerstoff 
dazu benötigt wird. Solche Rechenaufgaben heißen in der Chemie stöchiometrische Berechnungen. 
Sie sind sehr beliebt bei Schulaufgaben und Exen.

Um also solche Aufgaben lösen zu können, muß man sicher mit chemischen Gleichungen umgehen 
können. Aber dies ist nicht schwer, wenn man sich an folgende Regeln hält:

Regeln zum Aufstellen von Formelgleichungen

1. Zunächst schreibt man die Formeln für die Edukte und die Produkte an: H2 + O2 ----- H2 O
    Diese Formeln beschreiben das Aussehen der Stoffteilchen.

2. Nun muß man die Molekülzahlen so verändern, dass auf der linken Seite die gleiche Anzahl an
    Atomen steht wie auf der rechten Seite.
    Da auf der linken Seite im O2 zwei Sauerstoffatome enthalten sind, muß man rechts vor dem
    H2O die Zahl zwei setzen:    H2 + O2 ----- 2H2 O

    Dies bedeutet, dass zwei Wassermoleküle entstehen. Diese enthalten insgesamt zwei
    Sauerstoffatome und vier Wasserstoffatome. Da aber links nur zwei Wasserstoffatome in einem
    H2 vorkommen, muß man auch vor dem Wasserstoff noch die Zahl „2“ setzen:
    2 H2 + O2 ----> 2 H2 O

3. Um sicher zu gehen, ob die Gleichung tatsächlich korrekt ist, führt man die Probe durch:

2H2 + O2 ----> 2 H2 O

    Zahl der Wasserstoffatome: links 2 mal 2 = 4; rechts 2 mal 2 = 4
    Zahl der Sauerstoffatome: links 2 ;rechts 2 mal 1 = 2 

Merke: Um Gleichungen richtig zu stellen, darf man nur die Zahlen vor dem Molekül verändern, 
niemals die Zahl innerhalb eines Moleküls.
Nur ein Anfänger folgenden Fehler machen: H2 + O2 -----> H2 O2
 Zwar ist die Zahl an Atomen links und rechts gleich groß (je 2 H und 2 O), aber das Produkt 
ist nun kein Wassermolekül mehr, sondern ein völlig anderer Stoff, das Wasserstoffperoxid. 
Dies entsteht aber bei der Knallgasreaktion nicht.

Aufgabe: Stelle die Gleichung für die Biologische Oxidation richtig:    C6H12O6 + O2   ---->   CO2 + H2O

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Erstelle die Reaktionsgleichungen:

1. Stickstoff und Wasserstoff bilden mit Hilfe eines Katalysators bei 200 bar und 500° C Ammoniak.
2. Leitet man Wasserstoff über erhitztes Rotes Eisenoxid (Fe2O3), bilden sich Eisen und Wasserdampf.
3. Das Metall Natrium reagiert in einer stark exothermen Reaktion mit Wasser zu Natriumhydroxid (NaOH)
    und Wasserstoff.
4. Leitet man Wasserdampf über glühende Kohle, so bildet sich ein homogenes Gasgemisch aus Kohlenstoffmonoxid
    und Wasserstoff.
5. Leitet man das Gas Kohlenstoffdioxid über glühende Kohle, so bildet sich Kohlenstoffmonoxid.
6. Aluminium löst sich in Salzsäure (HCl) auf unter Wasserstoffentwicklung. In der Lösung lässt sich das Salz Aluminium-
   chlorid nachweisen.
7. Schwarzes Kupferoxid (CuO) reagiert mit Salzsäure zu Wasser und Kupferchlorid.
8. Salpetrige Säure (HNO2) entsteht, wenn man Distickstofftrioxid mit Wasser vermischt.
9. Quarzsand (Siliciumdioxid) reagiert mit Koks im elektrischen Ofen zu Siliciumcarbid SiC, während
    Kohlenstoffmonoxid entweicht.
10. Schwefeldioxid reagiert mit Sauerstoff in Gegenwart eines Katalysators zu Schwefeltrioxid.
11. Bei Anwesenheit von Sauerstoff verbrennt Kohlenstoffdisulfid zu Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid.
12. Aluminiumsulfid reagiert mit Schwefelsäure (H2SO4) zu Aluminiumsulfat (Al2(SO4)3) und Schwefelwasserstoff.
13. Eine Mischung aus Calciumphosphat (Ca3(PO4)2) und Quarzsand wird zum Glühen erhitzt. Es entsteht
      Calciumsilikat (CaSiO3) und Tetraphosphordecaoxid.
14. Eine Lösung von Natriumdihydrogenphosphat (NaH2PO4) wird mit Calciumhydroxid (Ca(OH)2) versetzt.
      Es fällt Calciumphosphat (Ca3(PO4)2 als Niederschlag aus. Außerdem bilden sich Natriumhydroxid (NaOH)
      und Wasser.