Was ist keine chemische Reaktion?

Was ist keine chemische Reaktion? – Ein genauerer Blick auf physikalische Prozesse und Kernreaktionen

Chemische Reaktionen definieren wir als Prozesse, bei denen sich die chemische Zusammensetzung von Stoffen ändert. Das bedeutet, dass neue Substanzen mit neuen Eigenschaften entstehen. Doch nicht jede Veränderung, die wir beobachten, ist eine chemische Reaktion. Vielmehr gibt es eine Reihe von Vorgängen, die, obwohl sie Veränderungen mit sich bringen, die chemische Identität der beteiligten Stoffe unverändert lassen. Diese Prozesse sind rein physikalischer Natur oder gehören in den Bereich der Kernphysik.

1. Phasenübergänge: Ein klassisches Beispiel sind Phasenübergänge wie Schmelzen, Erstarren, Verdampfen, Kondensieren, Sublimieren und Resublimieren. Wasser, das von Eis (fest) zu Wasser (flüssig) übergeht, ändert lediglich seinen Aggregatzustand. Die chemische Zusammensetzung bleibt H₂O. Die Moleküle selbst werden nicht verändert; lediglich die Anordnung und die zwischenmolekularen Kräfte ändern sich. Ähnliches gilt für das Verdampfen von Wasser zu Wasserdampf. Es handelt sich um physikalische Veränderungen, keine chemischen Reaktionen.

2. Mischen von Stoffen: Das Vermischen von beispielsweise Sand und Wasser führt zu einer Mischung, aber keine neue chemische Verbindung entsteht. Sand und Wasser behalten ihre individuellen Eigenschaften. Die Komponenten lassen sich durch physikalische Verfahren, wie z.B. Dekantation oder Filtration, wieder trennen. Dies unterscheidet sich deutlich von einer chemischen Reaktion, bei der die Ausgangsstoffe in neue Stoffe umgewandelt werden, die sich nicht mehr einfach trennen lassen. Eine Ausnahme bilden Lösungen, bei denen eine Substanz (der Lösemittel) eine andere (der gelöste Stoff) auf molekularer Ebene umgibt. Trotzdem bleiben die chemischen Identitäten der beteiligten Stoffe erhalten, und es findet keine chemische Reaktion statt.

3. Lösungsvorgänge: Auch das Lösen von Salz in Wasser ist kein Beispiel für eine chemische Reaktion. Das Salz dissoziiert zwar in seine Ionen (Na⁺ und Cl⁻), aber es entsteht kein neues Molekül. Die Ionen sind weiterhin Natrium- und Chlorid-Ionen, und man kann das Salz durch Eindampfen wieder gewinnen. Die beteiligten Stoffe behalten ihre chemische Identität.

4. Kernreaktionen: Im Gegensatz zu chemischen Reaktionen, die die Elektronenhüllen der Atome betreffen, verändern Kernreaktionen den Atomkern selbst. Dabei kommt es zur Umwandlung von Atomen in andere Elemente. Fission und Fusion sind Beispiele hierfür. Diese Prozesse benötigen extrem hohe Energien und führen zu einer Umwandlung der Nuklide, was über die klassische Chemie hinausgeht und in den Bereich der Kernphysik fällt. Sie unterliegen eigenen Gesetzmäßigkeiten und können nicht mit den Methoden der chemischen Reaktionskinetik beschrieben werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass nicht jede beobachtbare Veränderung einen chemischen Prozess darstellt. Phasenübergänge, das Mischen von Stoffen und einfache Lösungsvorgänge sind physikalische Veränderungen, die die chemische Zusammensetzung der beteiligten Stoffe unverändert lassen. Kernreaktionen hingegen stellen eine eigene Klasse von Umwandlungen dar, die über die klassische Chemie hinausgehen und die Atomkerne betreffen. Die Unterscheidung zwischen chemischen Reaktionen und physikalischen Prozessen ist essentiell für das Verständnis der Materie und ihrer Transformationen.