4. UE – DL – chemische Reaktion vs. physikalischen Vorgang
8. Klasse – Faszination – Feuer,
Schall und Rauch
Name:
Klasse:
Datum:
AB 2 - L
Speicherort: AB 2 – CH 04 – 01 – 08 – chem. Rkt. vs. physikalische Vorgänge
Quellen:Fokus Chemie 7/8, Cornelsen, Berlin, 2016,https://www.seilnacht.com/versuche/cus.html; https://www.hoffmeister.it/index.php/chemiebuch-anorganik?start=2;
Verfasser/Lehrkraft: M. Kowalczyk
Die chemische Reaktion und der physikalische Vorgang Materialteil M 1 Erkennen einer chemischen Reaktion
Bei einem physikalischen Vorgang wird der Stoff/werden die Stoffe nicht verändert. Die Eigenschaften wie Aussehen, Form, Geruch, Dichte und weitere Eigenschaften der einzelnen Stoffe bleiben erhalten. Beispiele für physikalische Vorgänge sind z.B. Stofftrennverfahren, das Mischen von Stoffen, Zerteilen und so weiter.
Bei der chemischen Reaktion hingegen wird der Stoff/werden die Stoffe verändert. Es findet eine Stoffumwandlung, Energieumwandlung und eine Teilchenumgruppierung statt. Bei der Stoffumwandlung in einer chemischen Reaktion entsteht aus den Ausgangsstoffen ein neuer Stoff (das Reaktionsprodukt) mit neuen Eigenschaften. Die Stoffumwandlung ist eng mit der Umgruppierung von Teilchen verbunden. Wenn sich zwei Stoffe verbinden, ändert sich auch immer die Anordnung der Teilchen. Zudem sind chemische Reaktionen durch Energieumwandlungen gekennzeichnet. Hierbei wird erstens grundsätzlich eine gewisse Energiemenge benötigt damit die Reaktion überhaupt abläuft und zweitens kann es sein, dass bei einer Reaktion Energie in Form von Wärme oder Licht aufgenommen oder frei wird.
Die chemische Reaktion am Beispiel der Reaktion von Kupfer und Schwefel zu Kupfersulfid
Energieumwandlung
Bei der Reaktion von Kupfer und Schwefel wird eine gewisse Energiemenge zum Start der Reaktion benötigt, diese Energie wird Aktivierungsenergie genannt. Bei vielen Reaktionen werden daher die Stoffe für die Reaktion mit dem Bunsenbrenner erhitzt. Nachdem die Reaktion gestartet wurde wird keine Zuführung von Energie mehr benötigt, im Gegenteil es wird sogar Energie in Form von Wärme frei. Dabei ist es so, dass die Stoffe selbst chemische Energie besitzen und bei der Reaktion in Wärmeenergie (thermische Energie) umgewandelt und freigesetzt wird. Diese Art der Reaktion wird exotherme Reaktion genannt. Eine Reaktion bei der ständig Energie benötigt wird, damit die Reaktion weiter läuft, wird endotherme Reaktion genannt. Hierbei reicht die chemische Energie der Stoffe für die Reaktion nicht aus und benötigen weitere Energie in Form von Wärme (thermische Energie) für das weiter Ablaufen der Reaktion.
Endothermen und exothermen Reaktion: https://www.youtube.com/watch?v=VOInJshTdSA Stoffumwandlung
Die beiden Ausgangsstoffe Schwefel und Kupfer haben ganz andere Eigenschaften als das Reaktionsprodukt Kupfersulfid. Kupfer besitzt ein metallisch glänzend rote Farbe und ist fest. Schwefel ist gelb und ein pulvriger Feststoff. Kupfersulfid hingegen ist ein schwarzer und bröseliger Feststoff.
Videos zur Reaktion https://www.youtube.com/watch?v=fvSUaL7OjLw Teil 1 von Schwefel https://www.youtube.com/watch?v=MQbJY2N4WlQ Teil 2 mit Kupfer: https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=RoGqpqOQ7uc
Umgruppierung der Teilchen
Die Teilchen der Ausgangsstoffe Kupfer und Schwefel ordnen sich im Kupfersulfid neu an und halten verändert zusammen. Sie sind physikalisch nicht trennbar. Es ist ein neuer Stoff entstanden und gehört zu den chemischen Verbindungen wie Wasser oder Kohlenstoffdioxid. Physikalisch nicht trennbare Stoffe zählen zu den Reinstoffen.
Reaktion: Kupfer und Schwefel reagieren zu Kupfersulfid Wortgleichung: Kupfer + Schwefel → Kupfersulfid
Abb.1: Modellvorstellung auf Teilchenebene zur Reaktion von Kupfermit Schwefel
Kupfersulfid
Kupfersulfid
Abb.2: Versuch zur Reaktion von Kupfer und Schwefel zu Kupfersulfid
4. UE – DL – chemische Reaktion vs. physikalischen Vorgang
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Schall und Rauch
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AB 2 - L
Speicherort: AB 2 – CH 04 – 01 – 08 – chem. Rkt. vs. physikalische Vorgänge
Quellen:Fokus Chemie 7/8, Cornelsen, Berlin, 2016,https://www.seilnacht.com/versuche/cus.html; https://www.hoffmeister.it/index.php/chemiebuch-anorganik?start=2;
Verfasser/Lehrkraft: M. Kowalczyk
Aufgaben: Aufgabenteil zum Material M1
1. Ordne die Merkmale der chemischen Reaktion (Stoffumwandlung, Umgruppierung der Teilchen, Energieumwandlung und Aktivierungsenergie) den folgenden Einzelbildern zu und begründe!
2. Erkläre auf Stoff- (Eigenschaften der Stoffe) und Teilchenebene (Anordnung und Verknüpfung der Teilchen), weshalb es sich bei Kupfersulfid um einen neuen Reinstoff handelt!
Stoffebene: Der Stoff besitzt einheitliche Stoffeigenschaften wie Farbe, Aggregatzustand oder Beschaffenheit und man kann ihn nicht durch physikalische Prozesse (z.B. Filtrieren) in seine Ausgangsstoffe zerlegen.
Teilchenebene: Die Atome sind regelmäßig angeordnet und berühren sich, sind umgruppiert und nicht durch Trennverfahren (z.B. Filtrieren) trennbar.
3. Entscheide und begründe bei folgenden Beispielen, dass es sich um eine chemische Reaktion handelt:
a. Entzünden von Holz in einem Kamin
https://www.youtube.com/watch?v=PdomAKXLlrY&t=4s
b. Vergärung von Fruchtsäften (Umgangssprachlich werden die Fruchtsäfte schlecht und schmecken sauer)
Entzünden von Holz in einem Kamin: Ja, es ist eine chemische Reaktion, da der entstandene Stoff (Kohlenstoff: schwarz, pulverartig) sich in seinen Stoffeigenschaften deutlich von denen des
Ausgangsstoffes Holz unterscheidet. Es hat eine Stoffumwandlung stattgefunden. Holz brennt, d.h. es wird Energie in Form von Wärme abgegeben – es hat eine Energieumwandlung stattgefunden.
Vergärung von Fruchtsäften: Ja, es ist eine chemische Reaktion, da der entstandene Stoff (Alkohol:
säuerlich schmeckend) sich in seinen Stoffeigenschaften deutlich von denen des Ausgangsstoffes Fruchtsaft (süßlicher Geschmack) unterscheidet. Es hat eine Stoffumwandlung stattgefunden.
4. Erläutere, warum auch die Zerlegung von Silbersulfid eine chemische Reaktion ist!
Bei der Zerlegung von Silbersulfid in Silber und Schwefel handelt es sich um eine Stoffumwandlung. Der Stoff Silbersulfid ist nach der Reaktion nicht mehr vorhanden. Schwefel und Silber sind entstanden.
Außerdem findet eine Energieumwandlung statt, da thermische Energie in chemische Energie umgewandelt wird.
Abb.3: Reaktion von Kupfer und Schwefel zu Kupfersulfid – Schritt für Schritt
1 2 3 4
Bild 1-4: Stoffumwandlung: permanente Änderung der Stoffe und deren Eigenschaften (z.B. Farbe der Stoffe) Bild 2: Aktivierungsenergie und Energieumwandlung: der Reaktion wird Energie in Form von Wärme zugeführt, damit sie überhaupt abläuft, anschließend läuft die Reaktion von allein weiter
Bild 3: Energieumwandlung: chemische Energie (also Energie, die in den Stoffen) wird in Wärmeenergie umgewandelt
Bild 1-4: Umgruppierung von Teilchen: die beiden Stoffe liegen nicht mehr einzeln, wie auf Bild 1 vor, sondern als eine bröselige Masse, wie auf Bild 4, daher müssen sich die Teilchen umgeordnet haben und sich verbunden
4. UE – DL – chemische Reaktion vs. physikalischen Vorgang
8. Klasse – Faszination – Feuer,
Schall und Rauch
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Speicherort: AB 2 – CH 04 – 01 – 08 – chem. Rkt. vs. physikalische Vorgänge
Quellen:Fokus Chemie 7/8, Cornelsen, Berlin, 2016,https://www.seilnacht.com/versuche/cus.html; https://www.hoffmeister.it/index.php/chemiebuch-anorganik?start=2;
Verfasser/Lehrkraft: M. Kowalczyk
5. Formuliere für folgende Reaktion die Wortgleichung und zeichne die Reaktion auf Teilchenebene!
Reaktion: Eisen reagiert mit Schwefel zu Eisensulfid
Eisen + Schwefel → Eisensulfid
