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Exotherme und endotherme chemische Reaktionen
Eine chemische Reaktion ist ein Prozess bei dem eine oder mehrere Stoffe miteinander reagieren und dabei Energie freigesetzt oder aufgenommen wird. Es können auch Elemente miteinander reagieren. Bei der Reaktion werden häufig neue Bindungen zwischen Atomen eingegangen. Dadurch entstehen neue Produkte. Diese haben oft ganz andere Eigenschaften als ihre Ausgangsstoffe (Edukte).
Betrachten wir ein Beispiel, bei dem zwei Elemente (nämlich Schwefel und Eisen) miteinander reagieren.
Wenn man Schwefel und Eisen erhitzt, steigt ein gelbliches, unangenehm riechendes Gas aus dem Reagenzglas auf. Die beiden Stoffe, die zuvor in reiner Form vorlagen, erwärmen sich. Dabei schmilzt der Schwefel und das Eisen beginnt zu glühen. Das Endprodukt dieser Reaktion ist ein grau-schwarzer Feststoff, der seine ursprünglichen Eigenschaften (metallischen Glanz, gelbe Farbe) verloren hat. Dies geschieht, weil die beiden Stoffe miteinander reagieren und Eisensulfid bilden. Durch diese Reaktion erhalten sie andere physikalische und chemische Eigenschaften. Bei Erhitzung des Schwefels entstehen Schwefelgase, die sofort entweichen. Da die Reaktion exotherm ist, wird bei der Reaktion, nachdem die Aktivierungsenergie zugeführt wurde, Wärme frei. Verläuft eine Reaktion endotherm, so wird Wärme aus der Umgebung aufgenommen. Es wird somit Energie aufgenommen.
Die Reaktion von Schwefel mit Eisen oder Kupfer ist ein Beispiel für eine exotherme Synthesereaktion.
Darüber hinaus gibt es aber noch andere Arten von chemischen Reaktionen, zum Beispiel Zerfallsreaktionen. Dabei wird ein Ausgangsstoff in mehrere Produkte aufgespalten. Eine weitere wichtige Art von chemischer Reaktion ist die Redoxreaktion, bei der Elektronen zwischen den Reaktanten übertragen werden.
Bei einer chemischen Reaktion bleibt allerdings die Masse immer erhalten. Das bedeutet, dass die Gesamtmasse der Reaktanten vor der Reaktion gleich der Gesamtmasse der Produkte nach der Reaktion ist. Dies wird als das Gesetz der Massenerhaltung bezeichnet.
Chemische Reaktionen hängen oft von bestimmten Bedingungen ab, wie der Temperatur, dem Druck oder der Anwesenheit von Katalysatoren. Diese Bedingungen können die Geschwindigkeit und den Verlauf der Reaktion beeinflussen.
Es ist wichtig zu verstehen, wie chemische Reaktionen funktionieren. Durch Reaktionen von verschiedenen Stoffen miteinander, lassen sich ganz unterschiedliche Materialien herstellen. Oft haben diese andere Eigenschaften als die Ausgangssubstanzen.