Das Aufstellen chemischer Reaktionsgleichungen

Eine chemische Reaktionsgleichung veranschaulicht mit Formeln, Symbolen und Zeichen die Prozesse bei einer chemischen Reaktion. Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Darstellung von chemischen Reaktionsgleichungen:

1. Wortgleichungen,
2. Formelgleichungen und
3. Reaktionsschemata mit Strukturformeln.

Alle Arten von Reaktionsgleichungen sind nach dem gleichen Schema aufgebaut. Links vom Reaktionspfeil stehen die Ausgangsstoffe, die auch Reaktanten oder Edukte heißen. Rechts vom Reaktionspfeil stehen die Reaktionsprodukte, die auch als Endstoffe oder nur als Produkte bezeichnet werden.

1. Wortgleichung

Aus einer Wortgleichung können nur die Ausgangsstoffe und die Reaktionsprodukte abgelesen werden. Die Stoffmengen und daraus resultierend die Massen der beteiligten Stoffe können aus ihr nicht abgeleitet werden.

Beispiel:
Wasserstoff kann mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht werden.
Die Wortgleichung für diese chemische Reaktion lautet:

Sie wird wie folgt gelesen:
Wasserstoff und Sauerstoff reagieren zu Wasser.

Eine Wortgleichung kann in eine Formelgleichung umgewandelt werden.

2. Formelgleichung

Bei chemischen Reaktionen reagieren die Teilchen immer in festen Zahlenverhältnissen miteinander, worüber Wortgleichungen nichts aussagen. Deshalb verwendet der Chemiker Formelgleichungen, in denen die reagierenden Teilchen mithilfe der chemischen Zeichensprache dargestellt werden. Die Stöchiometriezahlen vor den Formeln lassen quantitative Aussagen zum Stoffumsatz zu.

Beispiel:
Ein Wassermolekül besteht immer aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Daher muss bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser das Verhältnis der reagierenden Teilchen folgendermaßen sein:

$\begin{array}{l}{\text{2 H}}_{\text{2}}\text{:}{\text{O}}_{\text{2}}\text{:}2{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\\ \text{2}\text{: 1}\text{:}\text{2}\end{array}$

Ein anderes Zahlenverhältnis würde gegen das Gesetz von der Erhaltung der Masse verstoßen. Nach diesem Gesetz muss auf beiden Seiten des Reaktionspfeils die gleiche Anzahl von Atomen jeder Atomsorte stehen.Die Bildung von sechs Wassermolekülen aus sechs Wasserstoff- und drei Sauerstoffmolekülen ist in Bild 1 modellhaft dargestellt. Es reagieren immer zwei Wasserstoffmoleküle mit einem Sauerstoffmolekül. Daraus bilden sich zwei Wassermoleküle.

2 Wasserstoffmoleküle + 1 Sauerstoffmolekül → 2 Wassermolekülen.

Für die Reaktionspartner werden nun die Formeln oder Elementsymbole eingesetzt. Die Formelgleichung spiegelt das Zahlenverhältnis der reagierenden Teilchen bzw. das Stoffmengenverhältnis der Reaktanten wider:

2 H₂ + O₂ –→ 2 H₂O

Beim Ermitteln der Stöchiometriezahlen bzw. Faktoren müssen die Gesetze der Erhaltung der Masse und der Ladung eingehalten werden. Eine allgemeine Schrittfolge zum Auftstellen der Formelgleichungen ist in Bild 2 angegeben. Diese Schrittfolge gilt für das Aufstellen vollständiger Formelgleichungen genauso wie für das Aufstellen verkürzter Ionengleichungen.Bei Gleichgewichtsreaktionen muss der Reaktionspfeil als Doppelpfeil dargestellt werden. Auf der Basis dieser Formelgleichungen können sämtliche stöchiometrischen Berechnungen durchgeführt werden.