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  • Naturwissenschaft
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Die Sprache der Chemie

Name:
Die Sprache der Chemie
31.05.2021

Die Spra­che der Che­mie

Ein Bei­spiel:



Das Mo­le­kül Schwe­fel­säu­re setzt sich fol­gen­der­ma­ßen zu­sam­men:

2 Was­ser­stoff­ato­me (H\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} H), 1 Schwe­fel­atom (S\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} S), 4 Sau­er­stoff­ato­me (O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} O).



Wir könn­ten das Mo­le­kül jetzt na­tür­lich fol­gen­der­ma­ßen an­schrei­ben:

HHSOOOO

Statt­des­sen wird aber in der Che­mie diese Schreib­wei­se ver­wen­det:

H2SO4\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} H_{2}SO_{4}

Für das An­schrei­ben che­mi­scher For­meln gel­ten fol­gen­de Re­geln:

Aufbau

Schreibweise

Erklärung

3He\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 3 He



Drei einzelne (nicht miteinander verbundene) Heliumatome.







2H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 2 H_{2}O



Zwei Wassermoleküle, jedes bestehend aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom.





Ca(NO3)2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} Ca (NO_{3})_{2}

Ein Atom Calcium und zwei Atomgruppen (NO3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} NO_{3}).

Bestehend je aus einem Stickstoffatom und drei Sauerstoffatomen.



(Die Klammer zeigt an, dass diese Atomgruppe mehrfach vorkommt, die Zahl hinter der Klammer zeigt an, wie oft.)

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Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen:



Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen die­nen zur ein­fa­chen Be­schrei­bung che­mi­scher Re­ak­tio­nen.

Auf der lin­ken Seite wer­den die Aus­gangs­stof­fe an­ge­schrie­ben, auf der rech­ten Seite das Er­geb­nis (Pro­dukt) der che­mi­schen Re­ak­ti­on:

Bei­spiel 1:



Stick­stoff (N\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} N) und Was­ser­stoff (H\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} H) ver­bin­den sich zu Am­mo­ni­ak (NH3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} NH_{3}).



N2+3H2→2NH3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} N_{2} + 3 H_{2}\rightarrow 2NH_{3}

Bei­spiel 2:



Was­ser­stoff (H\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} H) und Sau­er­stoff (O2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} O_2) ver­bin­den sich zu Was­ser (H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} H_{2}O). Es ist aber auch mög­lich, Was­ser in seine Be­stand­tei­le zu zer­le­gen (Elek­tro­ly­se).

Eine che­mi­sche Re­ak­ti­on ist also in beide Rich­tun­gen mög­lich.



2H2+O2↔2H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 2H_{2} + O_{2} \leftrightarrow 2H_{2}O

Bei­spiel 3:



Pro­pan­gas (C3H8\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{3}H_{8}) ver­brennt durch den Sau­er­stoff (O2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} O_{2}) in der Luft zu Koh­len­di­oxid (CO2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} CO_{2}) und Was­ser (H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} H_{2}O).





C3H8+O2→CO2+H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{3}H_{8} + O_{2} \rightarrow CO_{2}+H_{2}O





Bei­spiel 3 zeigt im Mo­ment nur ein Re­ak­ti­ons­sche­ma und noch keine Re­ak­ti­ons­glei­chung, denn die Atom­zah­len auf der lin­ken und der rech­ten Seite stim­men noch nicht über­ein. Wir müs­sen diese nun schritt­wei­se an­pas­sen, denn links und rechts muss die Summe der Atome auch nach einer che­mi­schen Re­ak­ti­on gleich sein.

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Schritt-​für-Schritt zur Re­ak­ti­ons­glei­chung

1. Schritt:

Sinn­voll ist es, zu­nächst mit jenen Ato­men zu be­gin­nen, die auf der lin­ken und rech­ten Seite nur in je­weils einem Mo­le­kül vor­kom­men. In un­se­rem Bei­spiel also mit C und H.

Wir glei­chen zu­nächst ein­mal die Koh­len­stoff­ato­me aus. Auf der lin­ken Seite kom­men 3 Koh­len­stoff­ato­me vor, also müs­sen auch auf der rech­ten Seite 3 Koh­len­stoff­ato­me vor­kom­men:



aus

C3H8+O2→CO2+H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{3}H_{8} + O_{2} \rightarrow CO_{2}+H_{2}O



wird

C3H8+O2→3CO2+H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{3}H_{8} + O_{2} \rightarrow 3 CO_{2}+H_{2}O

2. Schritt:

Nun glei­chen wir die Was­ser­stoff­ato­me aus.

Auf der lin­ken Seite kom­men 8 Was­ser­stoff­ato­me vor, also müs­sen auch auf der rech­ten Seite 8 Was­ser­stoff­ato­me (bzw. 4 Was­ser­mo­le­kü­le) vor­kom­men:



aus

C3H8+O2→3CO2+H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{3}H_{8} + O_{2} \rightarrow 3 CO_{2}+H_{2}O



wird

C3H8+O2→3CO2+4H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{3}H_{8} + O_{2} \rightarrow 3 CO_{2}+4H_{2}O

3. Schritt:

Zum Schluss müs­sen wir noch die Sau­er­stoff­ato­me aus­glei­chen. Rechts ste­hen 3⋅2+4=10\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 3 \cdot 2 + 4 = 10 Sau­er­stoff­ato­me, also müs­sen auch links 10 Sau­er­stoff­ato­me bzw. 5O2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 5O_{2} Mo­le­kü­le vor­han­den sein:



aus

C3H8+O2→3CO2+4H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{3}H_{8} + O_{2} \rightarrow 3 CO_{2}+4H_{2}O



wird

C3H8+5O2→3CO2+4H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{3}H_{8} + 5O_{2} \rightarrow 3 CO_{2}+4H_{2}O

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Und jetzt du:

1
Wie lau­ten die For­meln für die fol­gen­den Sub­stan­zen?
  • Vier Stick­stoff­mo­le­kü­le, be­stehend aus je zwei Stick­stoff­ato­men (N).
  • Zwei Mo­le­kü­le Koh­len­mon­oxid, be­stehend aus je einem Koh­len­stoff (C) und einem Sau­er­stoff­atom (O).
  • Ein Mo­le­kül Rü­ben­zu­cker, be­stehend aus zwölf Kohlenstoff-​ (C), zwei­und­zwan­zig Wasserstoff-​ (H) und elf Sau­er­stoff­ato­men (O).
Lösung1
▶\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} \blacktriangleright 4N2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 4N_{2}

▶\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} \blacktriangleright 2CO\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 2CO

▶\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} \blacktriangleright C12H22O11\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{12}H_{22}O_{11}
2
Wie lau­tet die rich­ti­ge Re­ak­ti­ons­glei­chung?

Erd­gas be­steht im We­sent­li­chen aus Me­than (CH4\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} CH_{4}). Mit Luft (O2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} O_{2}) ver­brennt es zu Koh­len­di­oxid und Was­ser. Stel­le die Re­ak­ti­ons­glei­chung auf und glei­che sie aus.
Lösung2
CH4+O2→CO2+H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} CH_{4}+O_{2}\rightarrow CO_{2}+H_{2}O

CH4+O2→CO2+2H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} CH_{4}+O_{2}\rightarrow CO_{2}+2H_{2}O

CH4+2O2→CO2+2H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} CH_{4}+2O_{2}\rightarrow CO_{2}+2H_{2}O
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Wie lau­tet die rich­ti­ge Re­ak­ti­ons­glei­chung?

Schwe­fel­di­oxid (SO2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} SO_{2}) re­agiert mit Luft (O2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} O_{2}) zu Schwe­fel­tri­oxid (SO3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} SO_{3}).

Stel­le die Re­ak­ti­ons­glei­chung auf und glei­che sie aus.
Lösung3
SO2+O2→SO3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} SO_{2}+O_{2}\rightarrow SO_{3}

2SO2+O2→2SO3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 2SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2 SO_{3}
4
Wie lau­tet die rich­ti­ge Re­ak­ti­ons­glei­chung?

Beim Ros­ten re­agiert Eisen (Fe\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} Fe) mit Luft (O2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} O_{2}) zu Fe2O3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} Fe_{2}O_{3}.

Stel­le die Re­ak­ti­ons­glei­chung auf und glei­che sie aus.
Lösung4
Fe+O2→Fe2O3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} Fe+O_{2}\rightarrow Fe_{2}O_{3}

2Fe+O2→Fe2O3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 2Fe+O_{2}\rightarrow Fe_{2}O_{3}

2Fe+3O2→2Fe2O3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 2Fe+3O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}

4Fe+3O2→2Fe2O3\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 4Fe+3O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}
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Wie lau­tet die rich­ti­ge Re­ak­ti­ons­glei­chung?

Das zur Fül­lung von Gas­feu­er­zeu­gen ver­wen­de­te Bu­tan­gas (C4H10\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{4}H_{10}) ver­brennt mit Sau­er­stoff (O2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} O_{2}) zu Koh­len­di­oxid (CO2\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} CO_{2}) und Was­ser (H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} H_{2}O).

Stel­le die Re­ak­ti­ons­glei­chung auf und glei­che sie aus.
Lösung5
C4H10+O2→CO2+H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{4}H_{10}+O_{2}\rightarrow CO_{2}+H_{2}O

C4H10+O2→4CO2+H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{4}H_{10}+O_{2}\rightarrow 4CO_{2}+H_{2}O

C4H10+O2→4CO2+5H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{4}H_{10}+O_{2}\rightarrow 4CO_{2}+5H_{2}O

C4H10+13O2→4CO2+5H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{4}H_{10}+13O_{2}\rightarrow 4CO_{2}+5H_{2}O

C4H10+13O2→8CO2+10H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} C_{4}H_{10}+13O_{2}\rightarrow 8CO_{2}+10H_{2}O

2C4H10+13O2→8CO2+10H2O\gdef\cloze#1{{\raisebox{-.05em}{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}}}} 2C_{4}H_{10}+13O_{2}\rightarrow 8CO_{2}+10H_{2}O
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