Reaktionsgleichungen aufstellen einfach erklärt: Regeln

Stell dir vor, du baust ein Raumschiff aus Klemmbausteinen. Wenn du mit genau 100 Bausteinen startest, besteht dein fertiges Raumschiff (zusammen mit eventuell übrig gebliebenen Steinen) am Ende immer noch aus exakt 100 Bausteinen. Kein Stein verschwindet einfach, und es tauchen auch keine neuen Steine aus dem Nichts auf.

In der Chemie ist das beim Aufstellen und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen ganz ähnlich! Atome sind wie diese Bausteine. Wenn eine chemische Reaktion stattfindet, werden die Atome nur neu angeordnet, um neue Stoffe zu bilden. In diesem Artikel lernst du, wie man diese chemischen Umbauten als Reaktionsgleichung aufschreibt und wie man sicherstellt, dass auf beiden Seiten immer genau gleich viele „Bausteine“ vorhanden sind.

Vorwissen

• Chemische Formeln und Indizes: Die kleinen, tiefgestellten Zahlen (Indizes) in einer Formel geben an, wie viele Atome einer Sorte fest miteinander verbunden sind.

  Beispiel: $\text{O}_2$ bedeutet, dass zwei Sauerstoffatome fest zu einem Molekül verbunden sind.

• Chemische Reaktionen: Aus Ausgangsstoffen (Edukten) entstehen neue Stoffe (Produkte).

  Beispiel: Kohlenstoff reagiert mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid.

Aufgabentyp 1: Reaktionsgleichungen aufstellen und ausgleichen

Beim Aufstellen und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen gilt ein zentraler Grundsatz: Die Waage der Chemie muss im Gleichgewicht sein. Bei einer chemischen Reaktion gehen niemals Atome verloren und es entstehen auch keine neuen. Das nennt man das Gesetz der Erhaltung der Atome. Das bedeutet, dass auf der linken Seite des Reaktionspfeils (bei den Edukten) exakt die gleiche Anzahl an Atomen jeder Sorte sein muss wie auf der rechten Seite (bei den Produkten).

Um eine Gleichung ins Gleichgewicht zu bringen, verwenden wir sogenannte Koeffizienten. Das sind große Zahlen, die vor einer chemischen Formel stehen. Sie geben an, wie oft das gesamte Molekül oder Atom vorkommt. Wenn kein Koeffizient dasteht, bedeutet das automatisch eine $1$.

Die wichtigste Regel: Du darfst beim Ausgleichen niemals die kleinen Zahlen (Indizes) in einer Formel verändern! Wenn du aus Wasser ($\text{H}_2\text{O}$) plötzlich $\text{H}_2\text{O}_2$ machst, hast du nicht ausgeglichen, sondern einen völlig neuen, giftigen Stoff (Wasserstoffperoxid) erfunden. Du darfst nur die großen Koeffizienten vor den Formeln anpassen.

Um eine Reaktionsgleichung korrekt aufzustellen, gehen wir immer in drei systematischen Schritten vor. Schauen wir uns das am Beispiel der Reaktion von Aluminium mit Sauerstoff an.

Schritt 1: Das Wortreaktionsschema aufstellen

Wir schreiben die Namen der Edukte und Produkte auf.

$\text{Aluminium} + \text{Sauerstoff} \to \text{Aluminiumoxid}$

Schritt 2: Symbole und Formeln zuordnen

Wir übersetzen die Namen in die korrekten chemischen Formeln. Hierbei stimmt die Anzahl der Atome links und rechts oft noch nicht überein.

$\text{Al} + \text{O}_2 \to \text{Al}_2\text{O}_3$

(Hinweis: Sauerstoff kommt in der Natur als Molekül $\text{O}_2$ vor, Aluminiumoxid hat die feste Formel $\text{Al}_2\text{O}_3$.)

Schritt 3: Koeffizienten einfügen (Ausgleichen)

Jetzt vervielfachen wir die Atome und Moleküle mit großen Zahlen vor den Formeln, bis auf beiden Seiten gleich viele Atome jeder Sorte stehen.

Links haben wir $2$ Sauerstoffatome, rechts $3$. Das kleinste gemeinsame Vielfache ist $6$. Wir brauchen also links $3$ Sauerstoffmoleküle und rechts $2$ Aluminiumoxid-Moleküle:

$\text{Al} + \textcolor{#FF7D57}{3} \text{O}_2 \to \textcolor{#FF7D57}{2} \text{Al}_2\text{O}_3$

Jetzt haben wir rechts $2 \times 2 = 4$ Aluminiumatome. Also müssen wir links eine $4$ vor das Aluminium schreiben:

$\textcolor{#08BFFF}{4} \text{Al} + 3 \text{O}_2 \to 2 \textcolor{#08BFFF}{\text{Al}}_2\text{O}_3$

Jetzt ist die Gleichung perfekt ausgeglichen!

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Wortgleichung aufstellen: Schreibe die Namen der Ausgangsstoffe (links) und der Endstoffe (rechts) auf.
2. Formeln notieren: Übersetze die Namen in chemische Formeln. Denke daran, dass einige Elemente als zweiatomige Moleküle vorkommen (z. B. $\text{O}_2$, $\text{H}_2$, $\text{N}_2$).
3. Atome zählen und ausgleichen: Zähle die Atome jedes Elements auf beiden Seiten. Setze große Zahlen (Koeffizienten) vor die Formeln, um die Anzahl anzugleichen. Achtung: Verändere niemals die kleinen Indizes in den Formeln!

Durchgerechnete Beispiele

Beispiel 1

Aufgabe

Stelle die ausgeglichene Reaktionsgleichung für die Bildung von Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff auf.

Lösung Schritt für Schritt

Fortschritt

3 / 3

1. 1
   Schritt 1
   Wortgleichung aufstellen

   $\text{Wasserstoff} + \text{Sauerstoff} \to \text{Wasser}$

2. 2
   Schritt 2
   Formeln notieren

   $\text{H}_2 + \text{O}_2 \to \text{H}_2\text{O}$

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   Schritt 3 · Ergebnis
   Atome zählen und ausgleichen

   Links haben wir $2$ Sauerstoffatome ($\text{O}_2$), rechts aber nur $1$ im Wasser ($\text{H}_2\text{O}$). Wir setzen eine $2$ vor das Wasser:

   $\text{H}_2 + \text{O}_2 \to 2 \text{H}_2\text{O}$

   Dadurch haben wir rechts nun $2 \times 2 = 4$ Wasserstoffatome. Um das auszugleichen, setzen wir eine $2$ vor den Wasserstoff auf der linken Seite.

   $2 \text{H}_2 + \text{O}_2 \to 2 \text{H}_2\text{O}$

Ergebnis:

Die ausgeglichene Reaktionsgleichung lautet: $2 \text{H}_2 + \text{O}_2 \to 2 \text{H}_2\text{O}$

Wichtige Erkenntnisse

• Nichts geht verloren: Auf beiden Seiten des Reaktionspfeils müssen exakt gleich viele Atome jeder Sorte stehen.
• Koeffizienten anpassen: Verwende große Zahlen vor den Formeln, um die Gleichung auszugleichen.
• Indizes sind tabu: Verändere niemals die kleinen, tiefgestellten Zahlen in einer chemischen Formel!