Physik und Chemie Klasse 8: Chemische Reaktionen, Massenerhaltung und Verbrennung
Physik und Chemie, Klasse 8 (Portugal): Bei einer Reaktion ordnen sich Atome neu an und gehen nie verloren; wie man eine Gleichung ausgleicht, Brennstoff und Oxidationsmittel unterscheidet und warum das Verbrennen von Brennstoffen für Luft und Klima zählt.
Atome wechseln die Partner
Bei einer chemischen Reaktion werden Edukte zu Produkten: neuen Stoffen mit anderen Eigenschaften. Atome werden dabei aber weder erzeugt noch zerstört, sie ordnen sich nur neu an: alte Bindungen lösen sich, neue entstehen. Die Gesamtzahl der Atome jedes Elements ist deshalb vorher und nachher gleich. Eine Reaktionsgleichung zeigt das: Edukte links, Produkte rechts und Koeffizienten, die die Atomzahlen ausgleichen.
Verbrennung: was brennt und was sie nährt
Eine Verbrennung ist eine Reaktion, bei der ein Brennstoff mit einem Oxidationsmittel (dem Comburens) reagiert, fast immer dem Sauerstoff der Luft, und Energie als Wärme und Licht freisetzt. Der Brennstoff ist das, was brennt (Holz, Erdgas, Magnesium); das Comburens nährt die Verbrennung (Sauerstoff). Verbrennungen im Labor: Kohlenstoff ergibt Kohlenstoffdioxid, C + O₂ → CO₂; Schwefel ergibt Schwefeldioxid, S + O₂ → SO₂; Magnesium ergibt Magnesiumoxid, 2 Mg + O₂ → 2 MgO.
Die Verbrennung von Methan ausgleichen
Methan (Erdgas) verbrennt an der Luft: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O. Zähle die Atome. Links: 1 C, 4 H, 2 O. Rechts: 1 C, 2 H, 3 O. Gleiche mit Koeffizienten aus, nie mit Indizes: 2 H₂O ergibt 4 H; nun hat die rechte Seite 2 + 2 = 4 O, also 2 O₂ links. CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Kontrolle: 1 C, 4 H und 4 O auf jeder Seite. Methan ist der Brennstoff; Sauerstoff ist das Comburens.
Masse verschwindet nicht und entsteht nicht
Ein Blatt Papier verbrennt und die Asche wiegt weniger als das Papier: Ist Masse verschwunden? Nein: Die Gase (CO₂ und Wasserdampf) sind in die Luft entwichen. In einem geschlossenen Gefäß ist die Gesamtmasse vorher und nachher gleich: das ist das Gesetz der Massenerhaltung von Lavoisier. Auch das Gegenteil täuscht: 2,4 g Magnesium ergeben beim Verbrennen 4,0 g weißes Pulver (Magnesiumoxid), schwerer, weil es 1,6 g Sauerstoff aus der Luft aufnahm (4,0 − 2,4 = 1,6). Regel: Zähle immer die Gase mit.
Schadstoffe und Klima
Das Verbrennen fossiler Brennstoffe (Benzin, Diesel, Kohle, Erdgas) setzt CO₂ frei, ein Treibhausgas: Mehr CO₂ in der Atmosphäre verstärkt den Treibhauseffekt und treibt den Klimawandel an. Unvollständige Verbrennung setzt außerdem Kohlenstoffmonoxid, CO, frei, das giftig ist. Schwefelhaltige Brennstoffe setzen SO₂ frei, das sauren Regen verursacht, und Rußpartikel schaden der Atmung. Gegenmittel: öffentlicher Verkehr, Energieeffizienz, Filter und Katalysatoren sowie erneuerbare Energien.
Teste, was du gelernt hast
Was ist bei jeder chemischen Reaktion vorher und nachher immer gleich?
- a) Die vorhandenen Stoffe
- b) Die Zahl der Moleküle
- c) Die Eigenschaften des Stoffes
- d) Die Zahl der Atome jedes Elements
Richtige Antwort: d) Die Zahl der Atome jedes Elements — Richtig: Atome ordnen sich nur neu an, sie werden nie erzeugt oder zerstört.
Magnesium verbrennt in Sauerstoff. Welche ausgeglichene Reaktionsgleichung ist richtig?
- a) 2 Mg + O₂ → 2 MgO
- b) Mg + O₂ → MgO
- c) Mg + O₂ → MgO₂
- d) 2 Mg + 2 O₂ → 2 MgO
Richtige Antwort: a) 2 Mg + O₂ → 2 MgO — Richtig: 2 Mg und 2 O auf jeder Seite.
2,4 g Magnesium verbrennen an der Luft und ergeben 4,0 g weißes Pulver. Was erklärt die zusätzliche Masse?
- a) Das Erhitzen hat neue Magnesiumatome erzeugt
- b) 1,6 g Sauerstoff aus der Luft haben sich mit dem Magnesium verbunden
- c) Das Gesetz der Massenerhaltung gilt nicht für Verbrennungen
Richtige Antwort: b) 1,6 g Sauerstoff aus der Luft haben sich mit dem Magnesium verbunden — Richtig: 4,0 − 2,4 = 1,6 g. Die Masse bleibt erhalten, wenn man den der Luft entnommenen Sauerstoff mitzählt.
Weiter erkunden
Andere Sprachen
MyLeoNes™ wird geladen…