Aufgaben: Anzeichen einer chemischen Reaktion

Du mischst in einem Glas einen Löffel Natron mit Essig, und sofort füllt es sich mit Blasen und schäumt heftig auf. Welches Anzeichen einer chemischen Reaktion beobachtest du? Was bildet sich dabei?

Der Pizzateig enthält Hefe, und wenn man ihn eine Weile ruhen lässt, verdoppelt er sein Volumen und ist voller kleiner Löcher. Welches Anzeichen einer chemischen Veränderung lässt den Teig aufgehen? Was geschieht mit den Zutaten der Mischung?

Du schneidest eine Avocado für Guacamole auf, und wenn sie nicht rechtzeitig gegessen wird, wird ihre Oberfläche braun. Welches Anzeichen einer chemischen Reaktion ist das? Glaubst du, dass sich nur die Farbe verändert hat oder dass sich auch neue Stoffe gebildet haben?

Du zündest die Kerze einer Geburtstagstorte an: Solange sie brennt, gibt sie Licht ab und erwärmt die Luft um sie herum. Nenne die beiden Anzeichen einer chemischen Reaktion, die die brennende Kerze zeigt.

Im Labor mischst du zwei klare, farblose Flüssigkeiten, und plötzlich entsteht ein gelber Feststoff, der auf den Boden des Reagenzglases sinkt, wie die Abbildung zeigt.

Wie heißt dieser Feststoff, der entsteht? Warum zeigt sein Auftreten, dass eine chemische Reaktion stattgefunden hat?

Ein Basketballspieler knickt mit dem Fuß um, und der Physiotherapeut aktiviert einen Sofort-Kühlbeutel, indem er darauf schlägt: Ohne Kühlschrank und ohne Eis wird der Beutel in Sekunden eiskalt. Welche beobachtbare Veränderung zeigt, dass im Beutel ein endothermer Vorgang abläuft?

Vervollständige den Satz mit den fünf wichtigsten Anzeichen einer chemischen Reaktion: „Freisetzung eines $\dots$, Bildung eines $\dots$, das auf den Boden sinkt, Veränderung der $\dots$, Änderung der $\dots$ und Abgabe von $\dots$“.

Der Badezimmerspiegel beschlägt jedes Mal, wenn du heiß duschst. Ist das ein Anzeichen einer chemischen Reaktion? Erkläre, was mit dem Wasserdampf in Wirklichkeit geschieht.

Bei einem Konzert knickst du ein Leuchtarmband, es macht „Klick“ und beginnt grün zu leuchten, ohne Batterien und ohne Steckdose.

1. a) Welches Anzeichen einer chemischen Reaktion liefert das Armband?
2. b) Eine Glühlampe gibt auch Licht ab und ist keine chemische Reaktion: Worin besteht der Unterschied zwischen beiden Fällen?

Ein granulierter Abflussreiniger bildet, wenn man ihn mit Wasser in den Abfluss gibt, viel Schaum, und außerdem wird das Rohr spürbar warm. Nenne die beiden Anzeichen einer chemischen Reaktion, die das Produkt zeigt, und erkläre, was jedes davon anzeigt.

Ein Landwirt untersucht das Gießwasser seines Gemüsegartens: Er gibt einige Tropfen eines Reagenzes zu einer Probe, und wenn ein weißes Pulver auf den Boden des Reagenzglases fällt, weiß er, dass das Wasser einen bestimmten Stoff im Überschuss enthält.

1. a) Welches Anzeichen einer chemischen Reaktion nutzt dieser Test?
2. b) Warum zeigt das Auftreten dieses Pulvers, dass ein neuer Stoff entstanden ist?

Für den Skiausflug nimmst du Taschenwärmer mit, die zu heizen beginnen, sobald du die Plastikhülle öffnest, ohne Feuer und ohne Akkus.

1. a) Welches Anzeichen einer chemischen Reaktion zeigen sie?
2. b) Begründe, warum sie nicht einfach seit der Herstellung „Wärme gespeichert“ haben können.

Rotkohlsaft wird rosa, wenn du einige Tropfen Zitronensaft hinzufügst, und grünlich, wenn du eine Seifenlösung hinzufügst, wie die Abbildung zeigt.

1. a) Welches chemische Anzeichen nutzt dieser Küchentrick?
2. b) Wozu kann im Labor ein Saft dienen, der sich so verhält?

Ein Tomatenfleck auf Hannahs weißem T-Shirt verschwindet, wenn sie Bleiche aufträgt. Die behandelte Stelle erhält aber nie wieder ihren früheren Zustand, auch wenn man sie danach wäscht.

1. a) Welches Anzeichen einer chemischen Reaktion hat im Stoff stattgefunden?
2. b) Erkläre, warum es nicht dasselbe ist, den Fleck mit Bleiche zu entfernen oder ihn nur mit Wasser zu reiben.

Im Labor mischst du zwei Flüssigkeiten, die jeweils $20\ \celsius$ hatten, und das Thermometer in der Mischung steigt auf $35\ \celsius$, ohne dass ein Brenner oder eine Heizplatte in der Nähe ist, wie die Abbildung zeigt.

1. a) Welches Anzeichen einer chemischen Reaktion registriert das Thermometer?
2. b) Woher kommt diese Wärme, wenn niemand die Mischung erhitzt hat?

Beim Braten spritzt das Öl, weil das Wasser der Lebensmittel schlagartig verdampft. Lässt du es aber zu lange auf dem Feuer, beginnt es zu rauchen, schlecht zu riechen und sich schwarz zu färben.

1. a) Welches Anzeichen des Vorgangs entspricht einer einfachen physikalischen Veränderung?
2. b) Welche Anzeichen zeigen, dass das Öl eine chemische Reaktion durchläuft? Begründe beide Antworten.

Das Wasserstoffperoxid aus der Hausapotheke sprudelt heftig, wenn man es auf eine Wunde gibt, bleibt aber in der geschlossenen Flasche ruhig.

1. a) Welches Anzeichen einer chemischen Reaktion zeigt sich beim Kontakt mit der Haut?
2. b) Was trägt die Wunde deiner Meinung nach dazu bei, dass die Reaktion in diesem Moment einsetzt?
3. c) Würde man die Flasche jahrelang offen lassen, würde sie sich schließlich in gewöhnliches Wasser verwandeln: Erkläre, was mit dem ursprünglichen Stoff geschehen ist und warum das bestätigt, dass es eine chemische Reaktion war.

Kein Anzeichen allein garantiert, dass eine chemische Reaktion stattgefunden hat. Nenne zu jedem dieser vier Anzeichen ein physikalisches Gegenbeispiel (ein Alltagsphänomen, das dasselbe Anzeichen zeigt, ohne chemisch zu sein):

1. a) Ein Gas entweicht.
2. b) Ein Feststoff erscheint, wo vorher keiner war.
3. c) Die Farbe ändert sich.
4. d) Die Temperatur ändert sich.

Erkläre abschließend, was du neben dem Anzeichen immer überprüfen solltest, um eine chemische Reaktion sicher festzustellen.

Über die blaue Flamme des Gasherds wird ein frisch gespülter und gut abgetrockneter Stahltopf gestellt: An seinem Boden erscheinen sofort kleine Wassertröpfchen, die wieder verschwinden, wenn sich der Topf erwärmt. Der Aufbau ist in der Abbildung dargestellt:

1. a) Woher kommt dieses Wasser, wenn der Topf völlig trocken war?
2. b) Warum sind diese Tröpfchen ein Hinweis darauf, dass bei der Verbrennung des Gases neue Stoffe entstehen?
3. c) Warum verschwinden sie danach wieder? Ordne diesen letzten Vorgang als physikalisch oder chemisch ein.

Im Garten ist der Komposthaufen innen warm, selbst an einem kalten Wintertag, und morgens scheint er zu „rauchen“.

1. a) Welches chemische Anzeichen erklärt diese Wärme, wenn niemand den Haufen erwärmt?
2. b) Der „Rauch“ ist in Wirklichkeit Wasserdampf, der an der kalten Luft kondensiert: Ist das ein Anzeichen einer chemischen Reaktion? Begründe den Unterschied zwischen den beiden Anzeichen, die der Kompost zeigt.

Notrationen für das Hochgebirge erhitzen sich selbst, wenn man Wasser in einen Doppelbeutel gießt: Das Essen erwärmt sich in zehn Minuten von etwa $15\ \celsius$ auf etwa $60\ \celsius$, ohne Feuer und ohne Strom.

1. a) Welches Anzeichen einer chemischen Reaktion wirkt im Beutel?
2. b) Warum kann es unmöglich heißes Wasser sein, das in der Verpackung „versteckt“ ist?
3. c) Nach einer Weile erwärmt der Beutel nicht mehr, obwohl noch Wasser darin ist: Begründe, was aufgebraucht ist.

Sturmstreichhölzer entzünden sich sogar bei starkem Wind. Beim Anreiben eines Streichholzes beobachtet man mehrere Anzeichen: Flamme mit intensivem Licht, Wärme, starken Geruch, gräulichen Rauch und ein knisterndes Geräusch.

1. a) Erstelle eine Liste der Anzeichen, die tatsächlich Anzeichen einer chemischen Reaktion sind, und begründe jede Auswahl.
2. b) Welche begleiten das Phänomen, beweisen aber für sich allein nicht, dass neue Stoffe entstanden sind? Begründe deine Antwort.

Am Boden des Wasserkochers bildet sich mit der Zeit eine weiße, harte Kruste. Dein Bruder behauptet: „Es hat sich ein Feststoff gebildet, wo vorher keiner war, also ist es ein Niederschlag aus einer chemischen Reaktion.“

1. a) Erkläre ihm, warum seine Argumentation nicht gültig ist: Das Auftreten eines Feststoffs beweist für sich allein keine Reaktion (auch beim Verdunsten von Meerwasser kristallisiert Salz als Feststoff aus). Gib danach an, was in Wirklichkeit geschieht: Das Leitungswasser enthält gelöstes Calciumhydrogencarbonat, $\mathrm{Ca(HCO_3)_2}$, das sich durch Erhitzen in Calciumcarbonat (die Kruste), Wasser und Kohlenstoffdioxid zersetzt. Ist es dann eine physikalische oder eine chemische Veränderung?
2. b) Welcher grundlegende Unterschied besteht zwischen dieser Kruste und dem Niederschlag, der beim Mischen zweier Flüssigkeiten im Labor entsteht?

Bei einem Grillfest verbrennt die Kohle und hinterlässt Glut, die leuchtet und wärmt. Es entsteht Rauch mit einem charakteristischen Geruch, und am Ende bleibt nur sehr leichte graue Asche übrig. Währenddessen verdunstet das Wasser eines vergessenen Glases in der Nähe des Rosts durch die Wärme.

1. a) Ordne alle Anzeichen des Vorgangs in zwei Listen: physikalische Veränderungen und Anzeichen einer chemischen Reaktion.
2. b) Begründe, warum die Asche ein Anzeichen dafür ist, dass sich in der Kohle neue Stoffe gebildet haben.

Themenprojekt. Werde zum Forscher in deiner Küche und untersuche die Grenze zwischen physikalischen und chemischen Veränderungen anhand von zwei alltäglichen Umwandlungen: dem Lösen von Kochsalz in Wasser und der Reaktion zwischen Essig und Natron.

1. Experimentieren: Gib in vier Gläser mit je $50\text{ mL}$ Essig nacheinander $1\text{ g}$, $2\text{ g}$, $3\text{ g}$ und $4\text{ g}$ Natron (mit der Küchenwaage gemessen, mit einer Unsicherheit von $\pm 0,1\text{ g}$). Wiederhole einen Versuch, bei dem du $2\text{ g}$ Salz in $50\text{ mL}$ Wasser löst.

2. Messen: Stoppe mit dem Handy die Dauer des Aufschäumens in jedem Fall ($t \pm 0,5\text{ s}$) und miss die Anfangs- und Endtemperatur der Flüssigkeit mit einem Küchenthermometer ($T \pm 0,5\text{ }^\circ\text{C}$).

3. Datenauswertung: Erstelle eine Tabelle mit deinen Werten und Unsicherheiten und zeichne das Diagramm der Dauer des Aufschäumens in Abhängigkeit von der Masse des Natrons.

4. Abschlussbericht: Verfasse einen kurzen Bericht, in dem du beide Vorgänge begründet einordnest und die beobachteten experimentellen Anzeichen (Temperaturänderung, Gasentwicklung) benennst.

Bewertet wird:

• Richtige Identifizierung und Begründung der Anzeichen einer chemischen Veränderung im Unterschied zur physikalischen Veränderung.

• Sorgfalt bei der Aufzeichnung der Daten, Umgang mit Unsicherheiten und Erstellung von Tabelle und Diagramm.

• Qualität der Auswertung, Klarheit der Darstellung und Schlussfolgerungen des Berichts.