En viktig del av kemin är att lära sig om vilka egenskaper ämnen runt omkring oss har. Minst lika viktigt är dock att förstå hur ämnen kan förändras, förvandlas och byggas om. För visst förändras de – så kallade kemiska reaktioner är vanligare än man tror!
Vad är en kemisk reaktion?
Allt runt omkring oss – du, jag, datorn du läser detta på och inte minst luften som du andas – är uppbyggt av små byggstenar som kallas atomer (läs mer om dem i våra atom-artiklar). Det finns bara ett hundratal atomslag, men dessa kan sitta ihop på alla möjliga sätt och bilda olika ämnen, som till exempel vatten, syre och plast.
Vid en kemisk reaktion ändrar atomerna i ett eller flera ämnen sitt sätt att sitta ihop på. De kan släppa greppet om varandra eller börja hålla ihop med nya atomer. På detta sätt bildas nya ämnen, med nya egenskaper. För att få tillbaka de gamla ämnena behövs en ny kemisk reaktion.
Ett exempel på en kemisk reaktion skulle kunna vara det som sker när du bränner en pannkaka i köket. Under den reaktionen bildas bland annat ämnen som har en svart färg och som smakar riktigt vidrigt.
Ett annat exempel är det som sker när en bit av en metall som kallas natrium får brinna i klorgas. Då bildas ett ämne som kallas för natriumklorid, vilket är det samma som vanligt matlagningssalt. Du kan titta på reaktionen i det här videoklippet.
Ytterligare ett exempel är det som händer på hösten när trädens gröna blad byter färg till orange. Det sker när det gröna färgämnet klorofyll bryts ner genom kemiska reaktioner.
Ett litet exempel
Vi ska nu ta oss en närmare titt på ett exempel på en kemisk reaktion. Föreställ dig att vi har ett antal vätgasmolekyler (två väteatomer som håller ihop) i en behållare. I en annan behållare har vi syrgasmolekyler (två syreatomer som håller ihop). Detta kan vi illustrera med en modell, en förenklad bild av verkligheten. I modellen motsvarar de vita kulorna väteatomer och de röda syreatomer.
Låt oss säga att vi låter innehållet i dessa behållare blandas med varandra. Då får vi en behållare som ser ut så här:
Detta är en blandning av vätgas och syrgas. Ännu har dock ingen kemisk reaktion skett. Atomerna sitter ihop på samma sätt som de gjorde innan molekylerna blandades och de har fortfarande kvar sina respektive egenskaper. Syret och vätet kan också skiljas åt utan att någon kemisk reaktion behöver ske (det man gör då är att man destillerar blandningen, något som du kan läsa mer i vår artikel om separationsmetoder).
Men om vi antänder blandningen med en tändsticka händer något – vi får en explosion och det som blir kvar efteråt verkar ha fått nya egenskaper. Hur mycket vi än destillerar får vi aldrig tillbaka våra vätgas- och syrgasmolekyler och om vi gör en modell av behållaren ser den ut så här:
Atomerna sitter inte längre ihop på samma sätt som innan – en kemisk reaktion har skett och ett nytt ämne har bildats. Detta är inget mindre än vatten. Observera att antalet atomer av varje atomslag inte har förändrats – vi har fortfarande tolv väteatomer och sex syreatomer i behållaren.
Gemensamt för kemiska reaktioner
Kemiska reaktioner kan se ut på väldigt många sätt, gemensamt för alla är dock att
- Atomerna sitter ihop på ett annat sätt efteråt.
- Egenskaperna hos de ämnen som reagerar är inte samma som hos de som bildas.
- Inga atomer försvinner eller nybildas.
Det som reagerar i en kemisk reaktion kalla kemister för reaktanter, medan det som bildas kallas produkter. Reaktanter reagerar alltså och bildar produkter. Eftersom antalet atomer av de olika atomslagen inte förändras väger produkterna lika mycket som reaktanterna gjorde. Massan förändras alltså inte under en kemisk reaktion. (En extremt liten förändring kan ske, men den är så liten att vi bortser från den och överlåter det till fysikerna att förklara den.)
Läs mer om hur man beskriver kemiska reaktioner med reaktionsformler, vad som påverkar hur snabbt en reaktion sker samt hur energi hänger ihop med kemiska reaktioner i menyn till vänster. Nedan följer ett antal övningsuppgifter som du kan testa dig själv med.
Övningsuppgifter
Här följer fyra exempel på olika händelser. Vilka av följande händelser är en kemisk reaktion? Motivera ditt svar.
Ett vedträ brinner
Här omvandlas vedträet till rökpartiklar, koldioxid och vattenånga, som har helt nya egenskaper. Alltså är det en kemisk reaktion.
En isbit smälter
Is är vatten i fast form och när isen smälter bildas just vatten, fast i flytande form. Vatten blir till vatten helt enkelt, varför egenskaperna inte förädras eftersom atomerna fortarande håller ihop på samma sätt. Det är alltså inte en kemisk reaktion vi har att göra med.
Du tappar ett glas som går sönder
I och för sig bildar ett glas flera småbitar, men det är likväl ingen kemisk reaktion. Glasbitarna har nämligen samma kemiska egenskaper som det hela glaset.
En växt gör om vatten och koldioxid till syrgas och socker (fotosyntes)
Eftersom vatten och koldioxid förvandlas till två nya ämnen, med nya egenskaper, har det skett en kemisk reaktion.
Lös följande uppgifter:
Utgå från vätgasexplosionen och bestäm vilka av ämnena vätgas, syrgas och vatten som är reaktanter.
Eftersom det är vätgas och syrgas som man har från början är dessa reaktanter.
Anta att vi mätte massan hos innehållet i behållaren med vätgas- och syrgasblandningen innan reaktionen skedde. Vad stämmer om innehållet i behållaren efter att reaktionen har fått ske?
A: Massan har ökat, eftersom varje vattenmolekyl innehåller fler atomer än varje syrgas- eller vätgasmolekyl gör.
B: Massan har minskat, eftersom det finns färre molekyler efter att reaktionen har fått ske.
C: Massan är oförändrad, eftersom antalet syre- och väteatomer inte har förändrats.
C är korrekt. Det är atomerna som väger något och att de håller ihop på ett annat sätt spelar ingen roll för deras massa. Eftersom vi har lika många syre- och väteatomer som innan reaktionen kan massan inte ha förändrats.