Mario Sedlak
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Falsche Unterscheidung von physikalischen und chemischen Vorgängen

Alle Regeln, die traditionell zur Unterscheidung von physikalischen und chemischen Vorgängen verwendet werden, sind nicht konsequent haltbar. Der US-Wissenschaftler John S. Denker nennt die folgenden Argumente:

Behauptete Regel Gegenbeispiele
Einfache physikalische/mechanische Änderungen lösen keine chemischen Reaktionen aus, sondern sind physikalische Vorgänge.
  • Erwärmung kann chemische Reaktionen auslösen, z. B. Explosion von Benzindämpfen.
  • Beim Öffnen einer Flasche mit einem kohlensäurehaltigen Getränk zerfällt nach und nach die Kohlensäure in Kohlendioxid.
Genau dann, wenn Bindungen zwischen Atomen verändert werden, handelt es sich um einen chemischen Vorgang.

Das wären dann alles chemische Vorgänge:

  • Schneiden eines Blatts Papier
  • Schneiden eines Nylonfadens (Nylon besteht aus sehr langen Riesenmolekülen.)
  • Spalten oder Zertrümmern eines Kristalls
Bei chemischen Vorgängen werden viele Bindungen verändert – bei physikalischen wenige oder gar keine.
  • Es bleibt unklar, wie viele Bindungen noch "wenige" sind.
  • Der Vorgang des Schneidens von Papier oder Nylon besteht zu 100% im Trennen von verbundenen Atomen.
  • Das Verdampfen von Kochsalz (NaCl) oder Silizium (Si) wäre ein chemischer Vorgang, weil dabei die Atome von ihren Nachbarn, an die sie im Kristall gebunden waren, getrennt werden.
Wenn ein Stoff nur den Aggregatzustand (fest, flüssig gasförmig) wechselt, dann zählt das nicht als chemische Änderung, obwohl Bindungen verändert werden.
  • Im gasförmigen Zustand verbinden sich zwei Essigsäure-Moleküle (CH3COOH) zu einem, wenn Temperatur und Druck niedrig sind. Andererseits wären aber Verflüssigung, Druckerhöhung und Verdampfung alles reine physikalische Vorgänge, obwohl dadurch im Endeffekt die zwei verbundenen Essigsäure-Moleküle getrennt werden, was eine chemische Änderung ist.
  • Grundsätzlich sind die Kräfte, die Moleküle als Flüssigkeiten oder Festkörper zusammenhalten, dieselben wie die, die Moleküle selbst zusammenhalten. (Letzlich ist alles die elektromagnetische Kraft.)
Moleküle sind die stabilen Teilchen, aus denen Materie besteht. Wenn die sich verändern, ist es ein chemischer Vorgang. Wasser (H2O) zerfällt ständig zu H+ und OH- und verbindet sich wieder. In einem Glas Wasser würden also pausenlos chemische Reaktionen stattfinden.
Bei einem chemischen Vorgang entsteht aus zwei oder mehr Stoffen ein neuer Stoff mit Eigenschaften, die keines der Ausgangsprodukte aufweist.

Das wären dann chemische Vorgänge:

  • das Zermahlen von Kalzitkristallen, denn dabei ändert sich deren Farbe (Große Kristalle sind transparent, das feine Pulver weiß.)
  • Mischen von (flüssigem) Kupfer und ein wenig Zinn (= Bronze), denn die Mischung hat einen tieferen Schmelzpunkt, andere Farbe, dehnt sich anders mit der Temperatur, ist härter und hat eine ganz andere elektrische Leitfähigkeit als reines Kupfer oder reines Zinn.
  • Mischen von blauer und gelber Farbe – wird grün
  • Verdünnte Lebensmittelfarbe sieht je nach Schichtdicke gelb, orange oder rot aus.
Physikalische Vorgänge (z. B. Mischen von Eisen- und Schwefelpulver) können rückgängig gemacht werden – chemische nicht.
  • Viele chemische Reaktionen sind umkehrbar. Z. B. kann man Kohlendioxid zurück in das Getränk pressen, und es entsteht wieder Kohlensäure.
  • Durch das Drehen eines Dynamos kann ein angeschlossener Akku aufgeladen werden. In diesem wird die Energie chemisch gespeichert. Beim Entladen wird der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt.
  • Viele physikalische Vorgänge sind unumkehrbar, z. B. Vermischen von Flüssigkeiten, Schneiden von Papier oder Energieverlust durch Reibung.

Fazit

Es gibt keine eindeutige, scharfe Grenze zwischen Physik und Chemie.

Meine Meinung

Ich tendiere dazu, alle Änderungen bei den Bindungen von Atomen zu den chemischen Vorgängen zu zählen. In der Praxis sind für Chemiker aber natürlich nur die Änderungen bedeutsam, durch die sich die Stoffeigenschaften ändern – also nicht das Schneiden von Papier oder Verdampfen von Silizium etc.

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