What triggers a chemical reaction? - Kareem Jarrah

Was löst eine chemische Reaktion aus? – Kareem Jarrah

Übersetzung: Marco Lambertz Lektorat: Jo Pi

You know how sometimes you go to bake a cake

Manchmal willst du einen Kuchen backen,

but your bananas have all gone rotten,

aber deine Bananen sind alle verfault,

your utensils have rusted,

deine Geräte sind rostig,

you trip and pour all of your baking soda into the vinegar jug,

du stolperst und dein ganzes Backpulver fälllt in den Essig

and then your oven explodes?

und dann explodiert dein Ofen.

My friend, you and your chemical reactions have fallen victim to enthalpy and entropy

Du und deine chemischen Reaktionen wurden Opfer von Enthalpie und Entropie

and, boy, are they forces to be reckoned with.

und das sind ganz schön starke Kräfte.

Now, your reactants are all products.

Alle deine Reaktanten sind Produkte.

So, what are these "E" words, and what's their big idea?

Was bedeuten diese "E-Wörter" und was steckt dahinter?

Let's start with enthalpy,

Beginnen wir mit Enthalpie,

an increase or decrease of energy during a chemical reaction.

einer Erhöhung oder Senkung der Energie während einer chemischen Reaktion.

Every molecule has a certain amount of chemical potential energy

Jedes Molekül speichert eine gewisse Menge an potentieller Energie

stored within the bonds between its atoms.

in den Bindungen zwischen seinen Atomen.

Chemicals with more energy are less stable,

Chemikalien mit mehr Energie sind weniger stabil,

and thus, more likely to react.

und reagieren darum viel eher.

Let's visualize the energy flow in a reaction,

Sehen wir uns den Energiefluss in einer Reaktion,

the combustion of hydrogen and oxygen, by playing a round of crazy golf.

der Verbrennung von Wasser- und Sauerstoff, in einem Golfspiel an.

Our goal is to get a ball, the reactant, up a small rise

Wir möchten den Ball, den Reaktanten, eine kleine Erhöhung hinauf

and down the other much steeper slope.

und einen viel steileren Abhang hinunter bekommen.

Where the hill goes up, we need to add energy to the ball,

Auf dem Hügelanstieg müssen wir dem Ball Energie zuführen

and where it goes down, the ball releases energy into its surroundings.

und auf dem Abhang gibt der Ball Energie an seine Umgebung ab.

The hole represents the product, or result of the reaction.

Das Loch stellt das Produkt oder das Ergebnis der Reaktion dar.

When the reaction period ends, the ball is inside the hole,

Am Ende der Reaktion ist der Ball im Loch

and we have our product: water.

und wir haben unser Produkt: Wasser.

This, like when our oven exploded, is an exothermic reaction,

Wie unser explodierter Ofen ist das eine exotherme Reaktion.

meaning that the chemical's final energy is less than its starting energy,

Das bedeutet, dass die Energie des Stoffs am Ende geringer ist als zu Beginn,

and the difference has been added to the surrounding environment

der Unterschied wurde in Form

von Licht und Wärme an die Umgebung abgegeben.

as light and heat.

We can also play out the opposite type of reaction,

Die gegenteilige Reaktion

an endothermic reaction,

ist die endotherme Reaktion,

where the final energy is greater than the starting energy.

bei der die Energie am Ende größer ist als zu Beginn.

That's what we were trying to achieve by baking our cake.

Das wollten wir beim Kuchenbacken erreichen.

The added heat from the oven would change the chemical structure

Die zugeführte Wärme des Ofens ändert die chemische Struktur

of the proteins in the eggs and various compounds in the butter.

der Proteine in den Eiern und verschiedenen Bestandteilen der Butter.

So that's enthalpy.

Das ist also Enthalpie.

As you might suspect,

Wie du richtig vermutest,

exothermic reactions are more likely to happen than endothermic ones

geschehen exotherme Reaktionen häufiger als endotherme,

because they require less energy to occur.

weil sie weniger Energie benötigen.

But there's another independent factor that can make reactions happen:

Aber es gibt einen weiteren, unabhängigen Faktor,

der zu Reaktionen führt: Entropie.

entropy.

Entropy measures a chemical's randomness.

Entropie misst die chemische Unordnung.

Here's an enormous pyramid of golf balls.

Hier ist eine riesige Golfball-Pyramide.

Its ordered structure means it has low entropy.

Die geordnete Struktur bedeutet, dass es wenig Entropie besitzt.

However, when it collapses, we have chaos everywhere,

Aber wenn sie zusammenbricht, haben wir überall Chaos,

balls bouncing high and wide.

Bälle springen überall herum.

So much so that some even go over the hill.

So sehr, dass manche sogar über den Hügel gelangen.

This shift to instability, or higher entropy,

Diese Veränderung zur Instabilität, oder höherer Entropie,

can allow reactions to happen.

kann zu Reaktionen führen.

As with the golf balls, in actual chemicals

Wie bei den Golfbällen führt der Übergang zur Unordnung

this transition from structure to disorder gets some reactants past the hump

in Chemikalien dazu, dass manche Reaktanten über den Hügel gelangen

and lets them start a reaction.

und eine Reaktion starten.

You can see both enthalpy and entropy at play

Du kannst Enthalpie und Entropie zusammen sehen,

when you go to light a campfire to cook dinner.

wenn du ein Lagerfeuer machst, um Essen zu kochen.

Your match adds enough energy

Das Streichholz führt genug Energie zu,

to activate the exothermic reaction of combustion,

um die exotherme Verbrennung zu aktivieren,

converting the high-energy combustible material in the wood

sodass das energiereiche brennbare Material im Holz

to lower energy carbon dioxide and water.

zum energieärmeren Kohlendioxid und Wasser umgewandelt wird.

Entropy also increases and helps the reaction along

Die Entropie verstärkt und unterstützt die Reaktion,

because the neat, organized log of wood

weil das schön geordnete Holzscheit

is now converted into randomly moving water vapor and carbon dioxide.

zu sich frei bewegendem Wasserdampf und Kohlendioxid umgewandelt wird.

The energy shed by this exothermic reaction

Die dabei frei werdende Energie

powers the endothermic reaction of cooking your dinner.

treibt die endotherme Reaktion beim Kochen deines Essens an.

Bon appétit!

Guten Appetit! Bon appétit!