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Chemische Grundgesetze

Skript
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Einführung

Chemische Reaktionen: Chemische Grundgesetze
Abb. 1: Die aussichtslose Arbeit der Alchemisten.
Bevor im Laufe des $17.$ Jahrhunderts Naturphilosophien von der modernen Chemie abgelöst wurden, versuchten sogenannte Alchemisten aus verschiedenen Stoffen Gold und andere Edelmetalle herzustellen. Heute weiß man, dass sich einzelne Elemente nicht aus anderen Elementen herstellen lassen. Wie in allen Bereichen unseres Lebens, folgt auch die Chemie gewissen Regeln. In diesem Skript wollen wir dir die chemischen Grundgesetze näher bringen.
Chemische Reaktionen: Chemische Grundgesetze
Abb. 1: Die aussichtslose Arbeit der Alchemisten.

Gesetz von der Erhaltung der Masse

Vielleicht weißt du schon, dass wenn zwei Stoffe miteinander reagieren, ein neuer Stoff entsteht. Dieser Stoff hat andere Eigenschaften als seine Ausgangsstoffe, die Edukte genannt werden. Der neue Stoff, das Produkt unterscheidet sich beispielsweise in seiner Farbe, seinen Schmelzeigenschaften und seiner Dichte. Doch was ist mit der Masse der Edukte und Produkte?
Ende des $18.$ Jahrhunderts machte der französische Chemiker Antoine Laurent Lavoisier einen Versuch, der dies untersuchte. Er fand heraus, dass die Masse der Edukte genau der Masse des Produktes bzw. der Produkte entspricht. Lässt du zum Beispiel $4\,\text{g}$ Kupfer mit $1\,\text{g}$ Schwefel reagieren, so entstehen $5\,\text{g}$ Kupfersulfid (Abbildung 2). Bei der Reaktion geht also keine Masse verloren. Wichtig bei Lavoisiers Versuchen war, dass die Reaktion in einem geschlossenen System durchgeführt wurde. Reagiert ein Stoff mit der Luft, kannst du in einem offenen System die Masse der Luft, die reagiert, nicht bestimmen.
Chemische Reaktionen: Chemische Grundgesetze
Abb. 2: Nichts geht verloren - Die Masse bleibt erhalten.
Chemische Reaktionen: Chemische Grundgesetze
Abb. 2: Nichts geht verloren - Die Masse bleibt erhalten.
Gesetz von der Erhaltung der Masse
Bei chemischen Reaktionen ist die Masse der Endstoffe (Produkte) gleich der Masse der Ausgangsstoffe (Edukte).

Gesetz der konstanten Massenverhältnisse

Hast du schon einmal festgestellt, dass bei einer chemischen Reaktion nicht dein ganzer Ausgangstoff in das Produkt umgesetzt wurde? Hier kommt das Gesetz der konstanten Massenverhältnisse ins Spiel. Joseph Louis Proust hat festgestellt, dass zwei Stoffe immer in einem bestimmten Massenverhältnis miteinander reagieren. Bleibt also bei der Reaktion etwas von deinem Edukt übrig, so hat dieses Verhältnis nicht gestimmt.
Kupfer und Schwefel reagieren immer in dem Verhältnis $4:1$. Setzt du für die Reaktion aber $5\,\text{g}$ Kupfer und $1\,\text{g}$ Schwefel ein, so kann $1\,\text{g}$ Kupfer nicht reagieren. Neben dem neu entstandenen Kupfersulfid erhältst du noch einen Rest Kupfer. Nicht alle Stoffe reagieren in einem so schön „geraden“ Verhältnis. Kohlenstoff und Sauerstoff reagieren zum Beispiel in einem Verhältnis $1:1,333$.
Das Verhältnis kommt durch die Anordnung der Atome in einem Gitter zustande. Dort hat jedes Atom seinen Platz, ist eins zu viel, weiß das Atom nicht wohin und bleibt übrig. Du kannst dir das wie ein Legokasten vorstellen. Dort herrscht für gewöhnlich Chaos. Willst du nun ein Auto bauen, so suchst du dir nach und nach die richtigen Teile zusammen. Am Ende hast du ein Auto, dein Atomgitter, gebaut. Die restlichen Teile haben keinen Platz in dem Auto bzw. dem Gitter von Atomen.
Du kannst dir die Reaktion auch schematisch wie in Abbildung 3 vorstellen.
Chemische Reaktionen: Chemische Grundgesetze
Abb. 3: Die Umgruppierung der Atome legt das Massenverhältnis fest.
Chemische Reaktionen: Chemische Grundgesetze
Abb. 3: Die Umgruppierung der Atome legt das Massenverhältnis fest.
Bei jeder chemischen Reaktion werden die Atome umgruppiert. So können aus dem Gitterverband des Kupfersulfids die Ausgangsstoffe Kupfer und Schwefel wiedergewonnen werden.
Gesetz der konstanten Massenverhältnisse
Das Massenverhältnis der elementaren Stoffe, aus denen eine Verbindung entsteht oder in die sie zerlegt werden kann, ist konstant.
Bildnachweise [nach oben]
[1]
Public Domain
[2]
© 2016 – SchulLV.
[3]
© 2016 – SchulLV.
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