Unterschied zwischen chemische Reaktion und physikalische Reaktion
Kurz gesagt
Bei einer chemischen Reaktion entstehen aus Ausgangsstoffen neue Stoffe mit anderer chemischer Zusammensetzung. Bei einer sogenannten physikalischen Reaktion ändert sich dagegen meist nur Zustand, Form oder Verteilung eines Stoffes; „physikalische Veränderung“ oder „physikalischer Vorgang“ ist dafür die genauere Bezeichnung.
Der HauptunterschiedBei einer chemischen Reaktion entstehen neue Stoffe mit anderer Zusammensetzung; eine „physikalische Reaktion“ verändert meist nur Zustand, Form oder Verteilung.
Beide bezeichnen Veränderungen an Stoffen, aber bei einer chemischen Reaktion entstehen neue Stoffe, während eine physikalische Veränderung die chemische Zusammensetzung erhält.
Steckbriefe
Steckbrief: chemische Reaktion
Bei einer chemischen Reaktion werden Atome neu angeordnet: Ausgangsstoffe werden zu anderen Stoffen, den Reaktionsprodukten. Dabei werden chemische Bindungen gelöst und neue gebildet.
- Neue Stoffe entstehen
- Atome werden neu angeordnet
- Bindungen ändern sich
Beispiel „Die Kerze brennt: Wachs reagiert mit Sauerstoff und es entstehen neue Stoffe.“
Steckbrief: physikalische Reaktion
Mit „physikalischer Reaktion“ ist meist eine physikalische Veränderung gemeint, bei der sich ein Stoff etwa verformt, verteilt oder seinen Aggregatzustand ändert. Seine chemische Zusammensetzung bleibt dabei gleich.
- Keine neuen Stoffe
- Zustand oder Form ändert sich
- Zusammensetzung bleibt gleich
Beispiel „Das Eis schmilzt auf dem Tisch und wird zu flüssigem Wasser.“
Auf einen Blick
| Merkmal | chemische Reaktion | physikalische Reaktion |
|---|---|---|
| Was ist es? | Umwandlung von Ausgangsstoffen in neue Stoffe | Änderung von Zustand, Form oder Verteilung |
| Typisch | Chemische Bindungen werden gelöst oder gebildet | Zusammensetzung des Stoffes bleibt erhalten |
| Wofür / wann? | Stoffumwandlungen wie Verbrennen oder Rosten beschreiben | Schmelzen, Zerkleinern oder Mischen beschreiben |
| Beispiel | Eisen reagiert mit Sauerstoff und rostet | Eis schmilzt zu flüssigem Wasser |
| Stoffbilanz | Ausgangsstoffe werden zu Reaktionsprodukten | Die beteiligten Stoffe bleiben chemisch unverändert. |
| Rückgängigmachung | Oft nur durch weitere Reaktionen | Je nach Vorgang häufig möglich |
| Beobachtbare Hinweise | Gas, Niederschlag, Wärme oder Farbänderung möglich | Form-, Größen- oder Zustandsänderung möglich |
Im Detail
Was geschieht auf Teilchenebene?
Bei einer chemischen Reaktion werden Atome nicht einfach vernichtet oder neu geschaffen. Sie ordnen sich anders an, weil bestehende Bindungen aufbrechen und neue Bindungen entstehen. Deshalb haben die Produkte andere Eigenschaften als die Ausgangsstoffe: Rost verhält sich anders als Eisen.
Bei einer physikalischen Veränderung bleiben die Teilchen dagegen chemisch dieselben. Beim Schmelzen von Eis lockert sich die geordnete Anordnung der Wassermoleküle; die Moleküle selbst werden dadurch nicht zu einem anderen Stoff. Auch beim Zerschneiden von Papier bleibt das Material Papier.
Warum reicht das Aussehen nicht immer?
Farbe, Bläschen oder Wärme können auf eine chemische Reaktion hindeuten, beweisen sie aber nicht für sich allein. Beim Kochen entstehen zum Beispiel Dampfblasen, obwohl flüssiges Wasser zu gasförmigem Wasser wird. Entscheidend ist, ob sich die chemische Zusammensetzung verändert hat.
Umgekehrt muss eine chemische Veränderung nicht immer auffällig aussehen. Beim Rosten verändert sich Eisen allmählich, während manche Reaktionen erst durch genauere Beobachtung erkennbar werden. In Chemieunterricht und Labor achtet man daher auf die Stoffe vor und nach dem Vorgang, nicht nur auf den sichtbaren Effekt.
Mischen und Lösen als Grenzfälle
Das Vermengen von Sand und Salz ist zunächst eine physikalische Veränderung: Beide Stoffe sind weiterhin vorhanden und können durch geeignete Verfahren wieder getrennt werden. Auch wenn sich Salz in Wasser löst, entstehen im üblichen Schulmodell keine neuen Stoffe; Salzteilchen verteilen sich im Wasser.
Solche Vorgänge können komplizierter sein, als die einfache Einteilung vermuten lässt. Beim Lösen können Teilchen mit Wassermolekülen wechselwirken, ohne dass deshalb automatisch eine chemische Reaktion vorliegt. Ob eine Reaktion stattfindet, hängt davon ab, ob neue chemische Stoffe beziehungsweise Teilchen gebildet werden.
Energie und Umkehrbarkeit
Sowohl chemische als auch physikalische Veränderungen können Energie aufnehmen oder abgeben. Eis benötigt Wärme zum Schmelzen; eine chemische Reaktion kann ebenfalls Wärme aufnehmen oder freisetzen. Wärmeentwicklung allein ist deshalb kein verlässliches Unterscheidungsmerkmal.
Auch die Frage, ob sich ein Vorgang rückgängig machen lässt, entscheidet nicht sicher über seine Art. Ein zerbrochenes Glas lässt sich kaum in seine ursprüngliche Form zurückbringen, obwohl dabei kein neuer Stoff entsteht. Manche chemischen Reaktionen können umkehrbar sein, wenn passende Bedingungen herrschen.
Woran erkennt man den Unterschied?
- Fragen Sie zuerst: Sind nach dem Vorgang neue Stoffe entstanden?
- Vergleichen Sie bei einem einfachen Versuch Stoffe und Eigenschaften vor und nach der Veränderung.
- Behandeln Sie Bläschen, Wärme oder Farbwechsel als Hinweise, nicht als alleinigen Beweis.
- Prüfen Sie, ob es nur um Form, Zustand oder Verteilung desselben Stoffes geht.
Gemeinsamkeiten
- Beide beschreiben Veränderungen an Stoffen.
- Bei beiden können Energieänderungen auftreten.
- Beide lassen sich durch Beobachtung und Untersuchungen beschreiben.
Häufiger Irrtum
Irrtum: „Jede Veränderung, die nicht rückgängig zu machen ist, ist chemisch.“
Richtig: Auch physikalische Veränderungen können praktisch irreversibel sein, etwa das Zerschlagen eines Glases.
Irrtum: „Wenn es blubbert oder warm wird, findet immer eine chemische Reaktion statt.“
Richtig: Blasen können etwa beim Sieden entstehen; solche Beobachtungen allein belegen keine Stoffumwandlung.
Häufige Fragen
Ist Schmelzen eine chemische Reaktion?
Nein. Beim Schmelzen ändert ein Stoff seinen Aggregatzustand, seine chemische Zusammensetzung bleibt jedoch gleich. Eis wird zu flüssigem Wasser.
Ist das Lösen von Salz in Wasser chemisch oder physikalisch?
Im üblichen Schulkontext gilt es als physikalischer Vorgang: Das Salz verteilt sich im Wasser, ohne dass dabei ein neuer Stoff entsteht. Durch Verdunsten des Wassers lässt sich das Salz wiedergewinnen.
Was ist der Unterschied zwischen Verbrennen und Schmelzen?
Beim Verbrennen reagiert ein Stoff chemisch und es entstehen neue Stoffe. Beim Schmelzen ändert sich nur der Aggregatzustand des Stoffes.
