Chemische Veränderungen sind überall um uns herum. Ohne sie könnten wir nicht atmen. Pflanzen könnten keine Nahrung aus Sonnenlicht herstellen. Wir könnten nicht Auto fahren, wenn es keine chemischen Reaktionen gäbe. Wir könnten nicht einmal ein Ei braten ohne eine chemische Veränderung.
Eine chemische Veränderung wird normalerweise mit einer physikalischen Veränderung verglichen. Fangen wir also dort an. Eine physikalische Veränderung beinhaltet nur eine Veränderung der physikalischen Beschaffenheit einer Substanz, nicht ihrer chemischen Beschaffenheit. Während die Substanz sehr unterschiedlich aussehen kann, hat sie tief im Inneren die gleichen Atome und Moleküle, die auf die gleiche Weise angeordnet sind.
Eine gewöhnliche physikalische Veränderung ist das Schmelzen von Eis zu Wasser. Eis und Wasser sehen zwar sehr unterschiedlich aus, aber sie haben die exakt gleiche chemische Struktur. Das bedeutet, dass Eis und Wasser identische chemische Substanzen sind, aber dank der Temperatur befinden sie sich einfach in unterschiedlichen Aggregatzuständen der Materie. Der Aggregatzustand von Eis ist natürlich fest und Wasser ist flüssig.
Nun kommen wir zur Chemie. Die Struktur von Wasser wird als H2O dargestellt, zwei Wasserstoffmoleküle, die an ein Sauerstoffmolekül gebunden sind. Das bleibt gleich, egal ob Wasser die Form von Eis, Dampf oder Flüssigkeit annimmt – und deshalb ist der Übergang von Eis zu Wasser nur eine physikalische Veränderung.
Eine komplexere physikalische Veränderung ist das Auflösen von Salz in Wasser. Dies scheint eine chemische Veränderung zu sein, richtig? Wo ist das Salz hin? Aber die ursprünglichen Salzkristalle sind immer noch da, nur in einem anderen physikalischen Zustand. Genauso wie wir festes Eis schmelzen können, um wieder flüssiges Wasser zu erhalten, können wir das Wasser aus einem Topf mit gesalzenem Wasser wegkochen, um das Salz rekristallisiert wieder herauszuholen. (Nehmen Sie zuerst die Nudeln heraus!)
Diese unkomplizierte Umkehrbarkeit von einem Zustand zum anderen ist typisch für physikalische Veränderungen. Nicht so jedoch für chemische Veränderungen. Bei einer chemischen Veränderung erhalten Sie immer etwas völlig Neues. Die Atome und Moleküle in den Substanzen, mit denen Sie begonnen haben, werden völlig neu gemischt.
Erinnern Sie sich, wie Wasser gefroren oder gekocht wird, aber immer noch ein Sauerstoffmolekül für zwei Wasserstoffmoleküle enthält? Nicht so, wenn etwas wie Wasser auf etwas wie Natrium trifft, wo zwei neue Substanzen entstehen. Wenn Sie reines Natriummetall (Na) in Wasser (H2O) einbringen, erhalten Sie Natriumhydroxid (NaOH) und Wasserstoffgas (H2). Es ist wie Magie.
Die entstehenden Moleküle sind anders zusammengesetzt als die ursprünglichen Moleküle. NaOH, das die Haut stark verbrennen kann, und H2, das hochexplosiv sein kann, sind überhaupt nicht dasselbe wie Na und H2O. Es haben eindeutig chemische Veränderungen stattgefunden, und es würde einen sehr komplexen Prozess erfordern, um die neuen Moleküle von Natriumhydroxid und Wasserstoffgas wieder in einfaches Natrium und Wasser zu trennen.
Rost ist das Ergebnis einer sehr bekannten chemischen Veränderung. Vereinfacht ausgedrückt, entsteht Rost, wenn Eisen (Fe) mit Sauerstoff (O2) reagiert und dabei eine neue Substanz bildet. Die meisten von uns nennen diese Substanz Rost. Wissenschaftler nennen sie Eisenoxid (Fe2O3).
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Woher weiß man also, dass eine chemische und nicht eine physikalische Veränderung stattgefunden hat?
- Eine chemische Reaktion ist beteiligt. Wenn dies geschieht, können die sich verändernde(n) Substanz(en) Wärme und/oder Licht abgeben, oder es kann blubbern und/oder zischen. Verbrennung (der Prozess des Verbrennens) ist ein sicheres Zeichen für eine chemische Veränderung.
- Die resultierende(n) Substanz(en) haben chemische Eigenschaften, die sich von denen der ursprünglichen Substanz(en) unterscheiden. Solche Eigenschaften können die Entflammbarkeit oder eine bestimmte Reaktion mit Wasser sein. Das liegt daran, dass chemische Veränderungen Substanzen mit einer anderen chemischen Zusammensetzung hervorbringen.
Eine Sache, die zu beachten ist, ist, dass chemische Veränderungen auch zu Farbveränderungen führen können. Die Farbe ist eine physikalische Eigenschaft – genau wie Größe, Form, Geruch, Siedepunkt, Dichte usw. Aber die einzige Möglichkeit, sicher zu sein, dass ein Farbunterschied das Ergebnis einer chemischen Veränderung ist, besteht darin, festzustellen, dass die neue Substanz eine neue chemische Struktur hat.