Kategorie: Chemie Veröffentlicht: September 24, 2013
In der Chemie gibt es keinen wirklichen Unterschied zwischen einem chemischen und einem physikalischen Prozess. Einige Chemielehrer definieren einen chemischen Prozess gerne als jeden Prozess, der eine chemische Reaktion und alle anderen Prozesse als physikalische Prozesse beinhaltet. Laut solchen Lehrern sind Dinge wie das Verbrennen von Brennstoffen chemische Prozesse und Dinge wie das Auflösen von Salz in Wasser oder das Einfrieren von Wasser zu Eis sind physikalische Prozesse. Aber diese Unterscheidung ist wirklich willkürlich und nicht grundlegend. Während solche Lehrer eine solche Unterscheidung mit der guten Absicht treffen können, ihre Schüler zu unterrichten, richten sie die Schüler wirklich so ein, dass sie auf lange Sicht verwirrt werden.
Alle Prozesse, die die Wechselwirkung von Atomen beinhalten, sind chemisch. Das Auflösen von Salz in Wasser ist eine chemische Reaktion. Sie beginnen mit zwei verschiedenen Reaktanten (Salz und Wasser), bringen die Atome dazu, auf neue Weise miteinander zu binden (jedes Salzion wird an eine Menge von Wassermolekülen gebunden), und eine neue Chemikalie wird gebildet (Salzwasser). Typisch für alle chemischen Reaktionen ist der Wärmeaustausch mit der Umgebung als Teil des Prozesses. Das Auflösen von Salz in Wasser ist möglicherweise nicht so glamourös wie das Explodieren eines mit Wasserstoff gefüllten Ballons, aber es ist immer noch eine chemische Reaktion.
Selbst Prozesse, die so einfach sind wie Phasenwechsel (fest zu flüssig, flüssig zu gasförmig usw.) sind chemischer Natur. Beim Einfrieren zu Eis beginnen die Moleküle in flüssigem Wasser in einer Konfiguration, bilden Bindungen, wenn sie die neue Konfiguration annehmen, und setzen dabei Energie frei. Einige Lehrer behandeln Phasenänderungen nicht gerne als chemische Reaktionen, da die grundlegenden chemischen Gleichungen für den Unterricht von Schülern nicht sehr nützlich sind. Zum Beispiel lautet die chemische Grundgleichung für das Einfrieren von Wasser zu Eis: H20 → H20. Diese Gleichung ist irreführend. Es scheint zu implizieren, dass überhaupt nichts passiert. Aus diesem Grund denken einige vielleicht, dass Phasenänderungen nicht wirklich zählen. Eine detailliertere chemische Gleichung ist jedoch aufschlussreicher: H20 (flüssig) – Wärme → H20 (fest) . In diesem Pfeil ist die Bildung stabiler Wasserstoffbrücken zwischen Wassermolekülen nach dem Entfernen von Energie enthalten (Energie wird immer freigesetzt, wenn chemische Bindungen gebildet werden). Die Bildung von Bindungen ist das Schlüsselmerkmal chemischer Reaktionen.
Tatsächlich ist fast jede alltägliche Erfahrung, mit der wir vertraut sind, grundlegend chemischer Natur. Einen Fußball zu treten, auf einem Fahrrad den Gang zu wechseln, zu singen und Wörter auf Papier zu schreiben, wird auf der fundamentalen Ebene als Wechselwirkung von Atomen beschrieben. Auf der fundamentalen Ebene sind die einzigen Prozesse, die nicht chemischer Natur sind, Gravitationsprozesse und nukleare / subatomare Teilchenprozesse.
Darüber hinaus ist der Begriff „physikalischer Prozess“ so vage, dass er nutzlos ist. Jeder beobachtbare Prozess im Universum ist physikalisch. Die einzigen Dinge im Universum, die nicht physisch sind, sind abstrakte Konzepte wie Liebe und Glaube. Alle chemischen Prozesse sind physikalisch, ebenso wie alle biologischen, geologischen, astronomischen, gravitativen, subatomaren und nuklearen Prozesse. In dem Buch „Missverständnisse in der Chemie“ von Hans-Dieter Barke heißt es:
Im Chemieunterricht ist es Tradition, chemische Reaktionen von physikalischen Prozessen zu trennen. Die Bildung von Metallsulfiden aus seinen Elementen durch Freisetzung von Energie wird in jedem Fall als chemische Reaktion beschrieben. Im Gegensatz dazu wird das Auflösen von Substanzen in Wasser oft als „physikalischer Prozess“ angesehen, da sich Materie „nicht wirklich ändert“, die gelöste Substanz kann durch „physikalische“ Trennverfahren in ihrer ursprünglichen Form zurückgewonnen werden. Wenn man Natriumhydroxid nimmt und es in etwas Wasser löst, erscheint eine farblose Lösung, die Wärme freisetzt; die Lösung leitet Strom und erzeugt einen hohen pH-Wert. Kritische Studenten betrachten diese Lösung als ein neues Material und die Wärmeerzeugung zeigt eine exotherme Reaktion. Aus diesem Beispiel geht hervor, dass es keinen Sinn macht, die Umwandlung von Materie in „chemische“ und „physikalische“ Prozesse zu trennen . Wenn wir dies routinemäßig im Sinne von „Wir haben es immer so gemacht“ tun, würden automatisch von der Schule gemachte Missverständnisse entstehen, die auf Unterrichtstraditionen in der Schule beruhen.
Themen: chemischer Prozess, chemische Reaktion, Phase, Phasenwechsel, Phasenübergang, physikalischer Prozess