SimplyScience: Was ist eine chemische Reaktion?

Der magische Handschuh / Ballon

Der Handschuh über dem Glas mit der Brausetablette in Wasser bläst sich auf.

Wir haben in Gläsern und PET-Flaschen verschiedene Stoffe gemischt: Natron mit Essig, Brausetabletten mit Wasser und Backpulver mit Wasser. Über das Glas oder die Flasche hatten wir vorher einen Ballon oder Handschuh gespannt. In den meisten Gläsern fing es an zu sprudeln, und der Handschuh (oder Ballon) blähte sich auf.

Der Grund ist, dass alle verwendeten Mischungen Natron und eine Säure (Essigsäure oder Zitronensäure) enthalten und diese Stoffe chemisch miteinander reagieren. Dabei entsteht das Gas Kohlendioxid.

Nicht alle Mischungen funktionierten gleich gut: Wenn nur eine Brausetablette verwendet wurde, entstand sehr wenig Gas. Die Mischung mit Natron und Essig hingegen sprudelte so stark, dass der Handschuh in die Luft flog und die Mischung aus dem Glas überschäumte.

Die Anleitung für das Experiment mit Backpulver, Wasser und einem Luftballon findet sich hier: Luftballon mit Eigenleben

Blaues Kupfer

Beim zweiten Experiment hängten wir Kupferdraht und Kupferblech an einem Faden in ein Glas. In das Glas gossen wir ganz wenig Essig und deckten das Glas dann mit Folie ab. Bei einem der Gläser verwendeten wir statt Essig Wasser, bei einem anderen Alkohol.

Nach drei Stunden hatte sich auf dem Kupfer in den Gläsern mit Essig ein grün-blauer, matter Belag gebildet. Man nennt diesen Belag Grünspan. Allerdings war die Färbung nur dort zu sehen, wo das Kupfer den Essig nicht berührt.

In den Gläsern mit Alkohol und Wasser veränderte sich das Kupfer nicht. Diese chemische Reaktion läuft also nur dort ab, wo Kupfer gleichzeitig mit Essig-Dampf und Luft in Kontakt ist.

Bildergalerie „Blaues Kupfer“

Stücke von Kupferblech ...
... und Kupferdrähte ...
... wurden in Gläser gehängt, die ein wenig Essig enthielten.
Nach einigen Stunden hatte das Metall einen blau-grünen Belag bekommen.
Zum Teil hatte sich die grünliche Farbe auch im Essig gelöst.

Bei beiden Experimenten veränderten sich die Ausgangsstoffe:

Weisses, pulverförmiges Natron oder Backpulver und gepresste Brausetabletten lösen sich in Wasser oder Essig auf und es fängt an zu sprudeln, weil Gas entsteht.
Das glänzende Kupfer wird im Essig-Dampf matt und grünlich. Der grüne Belag lässt sich nach einer Weile abkratzen. Man hat diesen Stoff früher als farbiges Pigment zum Malen verwendet. Heute benutzt man andere Farben, da Grünspan giftig ist.

Diese Änderung der Eigenschaften konnte geschehen, weil die Stoffe chemisch reagiert haben.

Bei einer chemischen Reaktion wandeln sich Stoffe in andere Stoffe mit neuen Eigenschaften um.

Chemische Reaktionen können rasch ablaufen, so wie die Reaktion zwischen Natron und Säure. Andere Reaktionen laufen sehr langsam ab. Man merkt erst etwas davon, wenn man das Experiment einige Stunden später wieder anschaut.

Bei einer chemischen Reaktion wird entweder Energie verbraucht oder Energie freigesetzt.

Manche chemischen Reaktionen erzeugen eine Explosion oder resultieren in giftigen Produkten. Gerade wenn grosse Mengen von Stoffen beteiligt sind und rasch miteinander reagieren, können gefährliche Situationen entstehen.

Chemische Reaktionen kontrollieren und Gefahren vermeiden

Für den Umgang mit bekannten Gefahrstoffen gibt es strenge Regeln. Trotzdem können aufgrund von unglücklichen Zufällen oder menschlichen Fehlern Unfälle passieren. Dann bekommen Feuerwehr und Polizei Hilfe von erfahrenen Fachberatern Chemie, die auf solche Situationen spezialisiert sind.

Die Verpackungen aller gefährlichen Chemikalien müssen mit Gefahrensymbolen gekennzeichnet sein. Sie geben genau Auskunft, unter welchen Bedingungen ein Stoff möglicherweise Schaden anrichten kann.
Wenn Chemikalien nicht gemäss Anleitung verwendet werden, können unerwartete Reaktionen geschehen.
Zum Beispiel können giftige Gase entweichen, oder es geschieht sogar eine Explosion. Wer in einem Labor arbeitet, sollte deshalb immer genau informiert sein über die Eigenschaften aller Stoffe, die bei einer Reaktion verwendet werden.
Wenn die Feuerwehr ausrückt und feststellt, dass bei einem Vorfall Chemikalien beteiligt sind, holt sie einen Fachberater Chemie hinzu.
Dieser beurteilt die Situation und plant zusammen mit dem Einsatzleiter, wie die Chemikalien unschädlich gemacht werden können, ob Menschen evakuiert werden müssen und welche Schutzmassnahmen (zum Beispiel Schutzanzüge) für die Feuerwehrleute notwendig sind.
Ein solcher Anzug schützt gegen Chemikalien und hat eine Sauerstoffflasche zum Atmen integriert. Er ist kompliziert anzuziehen und noch aufwendiger auszuziehen, denn die Person, welche die Schutzkleidung trägt, darf auf keinen Fall die verunreinigte Aussenseite berühren.
Bei diesem Grosseinsatz musste die Luft aus einem Hotel abgesaugt werden, da aus der Lüftungsanlage grosse Mengen Ammoniak entwichen waren. Das giftige Gas musste ausserhalb des Gebäudes „gewaschen“ werden. Man neutralisierte es mit Zitronensäure, so dass das entstehende Produkt gefahrlos entsorgt werden konnte.
Die Zitronensäure wurde übrigens von einer Guetzlifabrik zur Verfügung gestellt, da nur dort so grosse Mengen an Lager waren und rasch herangeschafft werden konnten!
Bei diesem Grosseinsatz musste die Luft aus einem Hotel abgesaugt werden, da aus der Lüftungsanlage grosse Mengen Ammoniak entwichen waren. Das giftige Gas musste ausserhalb des Gebäudes „gewaschen“ werden. Man neutralisierte es mit Zitronensäure, so dass das entstehende Produkt gefahrlos entsorgt werden konnte.
Die Zitronensäure wurde übrigens von einer Guetzlifabrik zur Verfügung gestellt, da nur dort so grosse Mengen an Lager waren und rasch herangeschafft werden konnten!
Zu einem Einsatz der Chemiewehr gehört auch die Nachkontrolle. In diesem Wohnhaus war Chlorgas freigesetzt worden; die Bewohner konnten erst zurückkehren, als das Messgerät wieder genügend niedrige Konzentrationen anzeigte.

Was ist der Zukunftstag?

Jedes Jahr erhalten Mädchen und Jungen der 5.–7. Klasse am Nationalen Zukunftstag die Gelegenheit, erwachsene Bezugspersonen bei der Arbeit zu besuchen und dabei verschiedenartige Berufsfelder kennenzulernen. Bei SimplyScience und an der Geschäftsstelle von scienceindustries ging es dabei um Wissenschaftskommunikation, aber auch um die vielfältigen Berufe, die es zum Betrieb und Unterhalt eines Geschäftshauses braucht, sowie die Aufgaben eines Fachberaters Chemie.

Text und Fotos dieses Beitrags wurden in Zusammenarbeit mit 5.-Klässlerinnen und 5.-Klässlern aus Adliswil und Erlenbach erstellt, die Fotos der letzten Bildergalerie stammen von Dominique Werner.

Erstellt: 09.11.2023

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Blaues Kupfer

Bildergalerie „Blaues Kupfer“

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