In der Chemie ist eine Reaktionsgleichung - auch Reaktionsschema genannt - die Kurzschreibweise für eine chemische Reaktion. Sie gibt die Ausgangs- und Endstoffe einer Stoffumwandlung in Formelschreibweise wieder, ist international einheitlich und wird von allen Chemikern verstanden.

Aufbau einer Reaktionsgleichung

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Der Aufbau einer Reaktionsgleichung (eines Reaktionsschemas) folgt bestimmten Regeln, deren Anwendung beim Erstellen im Artikel Reaktionsschema ausführlich erläutert wird. Zusammengefasst ist zu sagen:

Auf der linken Seite stehen die chemischen Summenformeln der Ausgangsstoffe (Edukte) - auf der rechten die Summenformeln der Produkte. Dazwischen wird ein Reaktionspfeil geschrieben (z.B. $\backslash longrightarrow$), der kennzeichnet, in welche Richtung die Reaktion abläuft. Vor die Formeln setzt man zudem groß geschriebene Zahlen. Diese stöchiometrischen Koeffizienten der beteiligten Stoffen geben an, wie viele Moleküle des jeweiligen Stoffes oder wieviel Mol an Stoffmenge jeweils benötigt, verbraucht oder erzeugt werden. Sie müssen so gewählt werden, dass die Stoffmengen-Verhältnisse der Reaktionspartner (ihre stöchiometrischen Bedingungen) korrekt wierdergegeben werden: Für jedes chemische Element müssen auf der linken Seite einer Reaktionsgleichung gleich viele Atome wie auf der rechten Seite vorhanden sein (Die Ziffer "Eins" als stöchiometrischer Koeffizient taucht daher z.B. nicht als Faktor auf).- Diese "stöchiometrischen Koeffizienten" werden in DIN 32642 stöchiometrischen Zahlen genannt.

Beispielsweise wird die Verbrennung von Methangas (Formel: CH₄) in Sauerstoffgas (Formel: 2 O₂) zu Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf durch die Gleichung

CH₄ + 2 O₂ $\backslash longrightarrow$ CO₂ + 2 H₂O

beschrieben. In diesem Beispiel sind für Kohlenstoff C je ein Atom (links in CH₄ und rechts in CO₂), für Wasserstoff H je vier Atome (links in CH₄ und rechts je 2 in beiden H₂O), sowie für Sauerstoff O ebenfalls je vier Atome (links je zwei in beiden O₂ und rechts zwei in CO₂ und je eines in beiden H₂O) vorhanden.

Mögliche Zusatzangaben in Reaktionsgleichungen

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Zur Verdeutlichung werden, sofern nicht für den betrachtenden Fall unerheblich, die Phasen der Reaktanden in Kurzbeschreibung im Reaktionsschema mit angegeben.

Über den Pfeil schreibt man gegebenenfalls die Reaktionsbedingungen, wie z.B. das Zuführen von Aktivierungsenergie. Die entstehende oder aufgewendete Reaktionsenergie wird auf die Seite geschrieben, wo sie anfällt bzw. aufgewendet werden muss.

Für thermodynamische Berechnungen wird häufig die Reaktionsenthalpie mit angegeben, beispielsweise bei der Reaktionsgleichung der Knallgasreaktion

2 H₂(g) + O₂(g) $\backslash longrightarrow$ 2 H₂O(fl), $\backslash Delta\; H$=-68,3 kcal/Mol.

Bei der Bildung von einem Mol flüssigem H₂O aus gasförmigen H₂ und O₂ werden also 68,3 kcal Energie frei. Hier ist es wesentlich, dass die Phase der an der Reaktion beteiligten Substanzen mitangegeben wird, da bei den Phasenübergängen ebenfalls Energie umgesetzt wird. Die Reaktionswärme $\backslash Delta\; H$ wird üblicherweise bei 25 Grad Celsius angegeben. Ein positiver Wert von $\backslash Delta\; H$ bezeichnet endotherme Reaktionen, ein negativer Wert exotherme Reaktionen.

In der Chemie werden in Reaktionsgleichungen verschiedene Pfeile verwendet, deren Bedeutung genau festgelegt ist:

• Reaktionspfeil
• Gleichgewichtspfeil
• Mesomeriepfeil
• Retrosynthesepfeil

Erstellen einer Reaktionsgleichung

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• 3) Ermitteln der Faktoren

Beispiel: in der oberen Gleichung wären 2 Wasserstoffatome (1xH₂) und 2 Sauerstoffatome (1xO₂), im Reaktionsprodukt sind es aber 2 Wasserstoffatome (1xH₂) und 1 Sauerstoffatom (1xO), daher muss man vor das Reaktionsprodukt eine Zwei schreiben: H₂(g)+ O₂(g) $\backslash longrightarrow$ 2H₂O. Nun sind es aber bei den Ausgangsstoffen 2 Wasserstoffatome zu wenig, also muss man vor H₂(g) ebenfalls eine 2 schreiben.

Ergebnis: Die Reaktionsgleichung lautet nun: 2 H₂(g) + O₂(g) $\backslash longrightarrow$ 2 H₂O(fl),

Beispiele in Ionenschreibweise

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An Stelle der Vollschreibweise mit kompletten Summenformeln kann man nicht mitreagierende Kationen oder Anionen auch aus der Reaktionsgleichung herauskürzen. Auf diese Weise erstellte Reaktionsgleichungen lauten z.B.:

$\backslash mathrm\{2\backslash ,I^\{\backslash operatorname\{-\}\}\; +\; Cl\_2\; \backslash longrightarrow\; I\_2\backslash !\backslash uparrow\; +\; 2\backslash ,Cl^\{\backslash operatorname\{-\}\}\; \}$

$\backslash mathrm\{2\backslash ,CO\_3^\{2\backslash operatorname\{-\}\}\; +\; 4\backslash ,HCl\; \backslash longrightarrow\; CO\_2\backslash !\backslash uparrow\; +\; 4\backslash ,Cl^\{\backslash operatorname\{-\}\}\; +\; 2\backslash ,H\_2O\}$

$\backslash mathrm\{S^\{\backslash operatorname\{2-\}\}\; +\; Pb(NO\_3)\_2\; \backslash longrightarrow\; PbS\; +\; 2\; NO\_3^\{\backslash operatorname\{-\}\}\; \}$

$\backslash mathrm\{SO\_4^\{2\backslash operatorname\{-\}\}\; +\; BaCl\_2\; \backslash longrightarrow\; BaSO\_4\backslash !\backslash downarrow\; +\; 2\backslash ,Cl^\{\backslash operatorname\{-\}\}\}$

$\backslash mathrm\{SO\_3^\{\backslash operatorname\{2-\}\}\; +\; H\_2SO\_4\; \backslash longrightarrow\; SO\_2\; +\; H\_2O\; +\; SO\_4^\{\backslash operatorname\{2-\}\}\; \}$

$\backslash mathrm\{4\backslash ,Fe^\{3\backslash operatorname\{+\}\}\; +\; 3\backslash ,K\_4\backslash longrightarrow\; Fe\_4[Fe(CN)\_6\_3\; +\; 12\backslash ,K^\{\backslash operatorname\{+\}\}\}$

Weblinks

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• Online Rechner zum Bestimmen der Koeffizienten einer stöchiometrischen Gleichung, inklusive der Beschreibung des mathematischen Hintergrunds
• Netchemie Formelmaker Struktur- und Reaktionsgleichungen einfach aufstellen

Literatur

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• Michael Wächter: Stoffe, Teilchen, Reaktionen. Verlag Handwerk und Technik,Hamburg 2000, S.154-169 ISBN 3-582-01235-2

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