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EIN chemische Reaktion ist ein Prozess, bei dem Verbindungen (Moleküle) oder Atome über ein chemisch werden durch Bildung oder Aufbrechen von in andere Verbindungen umgewandelt chemische Bindungen. Mit chemischem Weg ist gemeint, dass die chemische Identität der Verbindungen verloren geht. An einer körperlich Umwandlung, wie z schmelzen oder verdampfen, das ist nicht der Fall. Hiermit nur intermolekularen Kräfte gebrochen oder gebildet.

Die reagierenden Teilchen werden Reagenzien oder Reaktanten erwähnt. Die durch einen chemischen Prozess gebildeten Verbindungen werden als bezeichnet Reaktionsprodukte. Sie sind alle in a angeordnet Reaktionsgleichung nach den Grundsätzen der Stöchiometrie. Ein Beispiel ist das Verbrennung von Methan:

${displaystyle mathrm {CH_{4} 2 O_{2} longrightarrow CO_{2} 2 H_{2}O} }$

Bei dieser Reaktion werden die chemischen Bindungen zwischen den Atomen in Methan und die chemischen Bindungen zwischen den Atomen in Sauerstoff gebrochen und 2 neue chemische Bindungen (Kohlendioxid und Wasser) mit diesen Atomen.

Besteht eine chemische Reaktion aus mehreren Schritten, Vermittler geprägt sein.

Beschreibung der Reaktionen

Reaktionen werden hauptsächlich in Bezug auf zwei wichtige Aspekte beschrieben: Thermodynamik und Kinetik. Die erste gibt Einblick in die Spontaneität einer Reaktion und wird von wichtigen Konzepten wie Balance und Reaktionsenthalpie. Die Reaktionskinetik zeigt, wie schnell eine Reaktion abläuft und wird unter anderem durch die Aktivierungsenergie.

Thermodynamischer Aspekt

sehen Chemische Thermodynamik für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Da die Verbrennungsreaktion von Methan bei der Bildung neuer Bindungen mehr Energie freisetzt, als zum Aufbrechen der bestehenden Bindungen benötigt wird, wird bei dieser Reaktion Nettoenergie freigesetzt (die Reaktion ist reaction exotherm). Dies liegt vor allem an den stark negativen Entstehungswärme aus Wasser. Bei Reaktionen, die auf natürliche Weise so ablaufen, wird oft Energie freigesetzt. Es ist jedoch auch möglich, eine Reaktion durchzuführen, die Nettoenergie verbraucht: Eine solche Reaktion ist dann endothermisch. Nach den Gesetzen der Thermodynamik ist das nur möglich, wenn die reaktion so viel extra ist Entropie ergibt, dass die freie Energie sinkt (zum Beispiel, wenn eines der Produkte ein Gas ist oder wenn es ein gibt Niederschlag wird gebildet). Dies ist eine Folge der Prinzip von Le Chatelier.

Praktisch keine Reaktion ist nur in eine Richtung. Auch die Rückreaktion ist sehr oft möglich. In einem solchen Fall spricht man von a chemisches Gleichgewicht. Ist die Rückreaktion vernachlässigbar, spricht man von einer absteigenden Reaktion.

In einer Situation von chemisches Gleichgewicht gibt es (makroskopische gesehen) gibt es immer Ausgangsstoffe, die nicht in Produkte umgewandelt werden. Mikroskopisch werden die fortschreitende und die abfallende Reaktion in der Gleichgewichtssituation genau gleich oft durchlaufen. Das heißt, wenn die Hinreaktion beispielsweise 9-mal so schnell wie die Rückreaktion abläuft, dann liegen zu einem beliebigen Zeitpunkt 90 % der Reaktanden in Form von Produkt und 10 % in Form der Edukte vor . Die Lage des Gleichgewichts wird also durch das Verhältnis der Geschwindigkeiten der Hin- und Rückreaktion bestimmt. Dieses Verhältnis wird durch die Temperatur und die Differenz in . bestimmt freie Energie der Ausgangsstoffe und der Produkte. Bei einer einfachen Reaktion ist diese Differenz gleich der Differenz der Aktivierungsenergie der Hin- und Rückreaktion. Die genaue Lage des Gleichgewichts lässt sich mit der Gleichgewichtskonstante. Für eine hypothetische Reaktionsgleichung:

${displaystyle mathrm {a A b Bightleftharpoons c C d D} }$

wird die Gleichgewichtskonstante k gegeben von:

${displaystyle K={frac {[C]^{c}[D]^{d}}{[A]^{a}[B]^{b}}}}$

Kinetischer Aspekt

sehen Chemische Kinetik für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Reaktionen können sehr langsam sein, zum Beispiel die rosten von Eisen (ein Oxidationsprozess), aber auch sehr schnell, wie die Explosion von einer Stange Dynamit. Das Reaktionsgeschwindigkeit abhängig von der Aktivierungsenergie und der Temperatur. Viele Reaktionen laufen bei einer um 10°C höheren Temperatur 2-3 mal schneller ab. Wenn eine Reaktion bei Raumtemperatur sehr langsam abläuft, hat sie eine hohe Aktivierungsenergie: Es wird viel Energie benötigt, um die reagierenden Stoffe in die richtige Position für die Reaktion zu bringen (die Übergangszustand).

Die Lage eines chemischen Gleichgewichts und damit das Verhältnis von Hin- und Rückreaktion wird als Wert der thermodynamischen Größen festgelegt Enthalpie und Entropie der Produkte und Reaktanten bekannt. Weit weg von der Gleichgewichtssituation lässt sich daraus jedoch die Reaktionsgeschwindigkeit nicht vorhersagen. Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt stark von dem chemischen Reaktionsweg ab, auf dem die Reaktion abläuft. Dieser Weg kann durch äußere Faktoren beeinflusst werden, beispielsweise durch die Anwesenheit eines Katalysators. Das Studium der Reaktionskinetik ist daher ein separates Feld innerhalb der physikalische Chemie.

Faktoren, die die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen

Es gibt 6 verschiedene Faktoren, die die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen können:

1. Das Konzentration: Eine höhere Konzentration an Reagenzien erhöht die Kollisionswahrscheinlichkeit und damit eine effektive Kollision. Dies äußert sich in einer höheren Reaktionsgeschwindigkeit.
2. Das Temperatur: bei einer höheren Temperatur bewegen sich die Teilchen schneller, weil ihre kinetische Energie erhöht. Die Wahrscheinlichkeit einer Kollision und damit auch die Wahrscheinlichkeit einer effektiven Kollision wird steigen.
3. EIN Katalysator: Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie einer Reaktion, wird aber während der Reaktion selbst nicht verbraucht. Ein Katalysator hat keinerlei Einfluss auf die Lage des chemischen Gleichgewichts.
4. Der Verteilungsgrad: durch die Kontaktfläche (zum Beispiel durch a Kristall zu pulverisieren Pulver) erhöht die Wahrscheinlichkeit einer effektiven Kollision.
5. Das elektromagnetische Strahlung: Strahlung kann (zum Beispiel at perizyklische Reaktionen) haben einen günstigen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit.
6. Art der Verbindung: Auch die Art des Reagens kann die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmen. Zum Beispiel die Verbrennung in einem Motor mit Benzin anders als bei Diesel-.

Reaktionstypen

Es ist von vielen Reaktionen Reaktionsmechanismus bekannt: man versteht dann, warum und wie eine bestimmte Reaktion abläuft. Dieses Wissen ist nützlich, um vorherzusagen, welche anderen Verbindungen die gleiche Reaktion eingehen können und unter welchen Bedingungen (Temperatur, Druck, Katalyse, Lösungsmittel, Strahlung) läuft die Reaktion am besten ab.

Antworten werden oft auf unterschiedliche Weise definiert. Die Namensgebung erfolgt auf Basis von:

• Der Entdecker der Reaktion: Diels-Erle-Reaktion, Grignard-Reaktion, Andrussow-Prozess, Bunsen-Reaktion
• Die charakteristischen Versuchsbedingungen: katalytische Hydrierung, Pyrolyse, Thermolyse
• Die Transformation im weitesten Sinne (insbesondere in den organische Chemie): Zusatz, Beseitigung, Auswechslung, Umleitung
• Die konkrete Verwandlung: Säure-Base-Reaktion, redox Reaktion, Alkylierung, Umesterung, Ringverschluss
• Die Art des Mechanismus: ionär (anionisch oder kationisch), Radikale, perizyklisch, katalysiert durch eine Übergangsmetall oder Komplex

Ganz allgemein unterscheidet man auch zwischen Reaktionen, die eine neue Verbindung herstellen, Synthesereaktionen oder Kombinationsreaktionen, und Reaktionen, bei denen eine Verbindung zerbrochen wird, Zersetzungsreaktionen. Jede Reaktion zersetzt jedoch die Reaktanten und bildet Reaktionsprodukte und kann daher sowohl als Zersetzung als auch als Synthese beschrieben werden. Daher wird oft eine etwas klarere Definition verwendet: An einer Zersetzungsreaktion ist nur ein Reaktant beteiligt, und eine Synthesereaktion erzeugt nur ein Produkt.

Siehe auch

• Organische Reaktion
• Organische Synthese
• Liste organischer Namensreaktionen

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