Blasenbildung, Wolken aus Feststoffen, plötzliche Farbänderungen und Temperaturänderungen sind typische Anzeichen für eine chemische Reaktion. Jedes dieser Anzeichen ist eine makroskopische Beobachtung; das heißt, man kann sie mit den eigenen Sinnen oder einfachen Messgeräten wahrnehmen, ohne einzelne Teilchen sehen zu müssen. Die zentrale Frage dieses Kurses ist, wie man diese Beobachtungen mit einem Teilchenmodell und anschließend mit Berechnungen zur Bestimmung von Stoffmengen verknüpft.
Achten Sie auf vier Arten von Hinweisen, die jeweils mit einer spezifischen Veränderung des Stoffes verbunden sind.
Ein Gas entsteht, wenn neue Moleküle, die nur schwach von der Flüssigkeit angezogen werden, in Form von Blasen entweichen. Ein Niederschlag bildet sich, wenn sich gelöste Ionen zu einem unlöslichen Ionenkristall (einem Feststoff) neu anordnen, der als trübe Substanz erscheint. Eine Farbänderung deutet oft darauf hin, dass Elektronen in einer neuen Substanz Licht unterschiedlicher Wellenlängen absorbieren und reflektieren. Eine Temperaturänderung bedeutet, dass beim Aufbrechen und Bilden von Bindungen Energie übertragen wird, wodurch sich die Umgebung erwärmt oder abkühlt.
Wenn man beobachtet, wie Blasen aus einem Gefäß entweichen, kann es so wirken, als sei Materie verschwunden. Bei einer chemischen Reaktion verschwindet keine Masse; die gemessene Masse kann sich jedoch ändern, wenn Teilchen das System verlassen, das gerade gewogen wird. Der entscheidende Unterschied liegt zwischen der Reaktion selbst und der Grenze dessen, was gemessen wird.
Überlege, was eine Waage bei einem offenen Gefäß im Vergleich zu einem geschlossenen Gefäß anzeigen würde.
Das Prinzip der Erhaltung In einem geschlossenen System bleibt die Masse erhalten, da bei gewöhnlichen chemischen Reaktionen keine Atome neu entstehen oder vernichtet werden.
Das Teilchenmodell geht von Atomen aus – den kleinsten Einheiten, die die Identität eines Elements (wie etwa Kohlenstoff oder Sauerstoff) bewahren. Bei einer Reaktion ordnen sich die Atome neu an: Alte Bindungen werden aufgebrochen und neue geknüpft, wodurch neue Moleküle oder Ionenverbindungen entstehen. Die Gesamtzahl der Atome jeder Art bleibt vor und nach der Reaktion gleich, auch wenn sich die Gruppierung ändert.
Vergleichen Sie die Darstellungen der Teilchen vor und nach der Reaktion, um sicherzustellen, dass für jedes Element auf beiden Seiten die gleiche Anzahl an Atomen vorliegt.