Chemische Prozesse – Was ist ein chemischer Prozess und was passiert bei einem solchen Vorgang?

Der Artikel findet und gibt drei differenzierte Antworten auf diese Frage.

Bei einem chemischen Prozess oder Vorgang geht es darum, dass eine bereits bestehende chemische Substanz, also der Bestandteil eines chemischen Prozesses, in eine andere Substanz übergeht. Das ist dann das Ergebnis oder noch besser das Produkt dieses chemischen Prozesses. Chemiker sprechen von einer „Zersetzung“, wenn die Substanz dabei so verändert wird, dass aus diesem nicht nur eine neue Substanz entsteht, sondern gleich mindestens zwei oder gleich mehrere neue Substanzen aus dieser entstehen. Es handelt sich somit um einen „analytischen Prozess“. Wenn aber der Chemiker mindestens zwei chemische Substanzen oder sogar mehrere solcher chemischen Substanzen miteinander zu einer Reaktion führt und bei diesem Prozess eine einzige neue chemische Substanz entsteht, spricht der Chemiker dann von einer sogenannten „Verbindung“. Es handelt sich dabei um einen „synthetischen Prozess“. Wenn aber schließlich die Produkte der Zersetzung genommen und mittels einer sogenannten Synthese wieder in die ursprünglich bestehende chemische Substanz wiederhergestellt werden können, handelt es sich bei den Produkten der Zersetzung um die Bestandteile der vormaligen chemischen Substanz.

Die Bestandteile eines Prozesses

Es ist sogar möglich, die Produkte einer Substanz, die bei einer Zersetzung entstanden sind, noch weiter zu zersetzen. Dabei entstehen neue Substanzen. Diese werden, um sie einfacher zu unterscheiden, als die ferneren Bestandteile des Produktes der ersten Zersetzung bezeichnet. Dem gegenüber stehen die näheren Bestandteile dieses Produktes, das sind also jene Produkte der ersten Zersetzung, die nicht weiter zersetzt wurden. Daraus darf aber nicht geschlossen werden, dass jedes Produkt einer Zersetzung unbegrenzt und so häufig wie es beliebt weiter zersetzt werden könnte. Jedes Produkt einer Zersetzung gelangt an eine Grenze der möglichen Zersetzungen. Es handelt sich dabei um die Grundstoffe oder Elemente der Chemie, also um chemische Elemente. Diese lassen sich nicht mehr zersetzen. Solange eine chemische Substanz noch zersetzbar ist, ist sie ein zusammengesetzte Substanz bzw. eine chemische Verbindung, die per Synthese wiederhergestellt werden. Selbstverständlich bestehen viel mehr chemische Verbindungen als chemische Elemente. Anhand eines Beispiels können diese beiden Prozesse, analytischer und synthetischer Prozess, im Detail verdeutlicht werden.

Der analytische Prozess

Wenn kohlensaures Calcium durch Glühen zersetzt wird, entsteht daraus Kohlensäure und gebrannter Kalk. Zwei neue Substanzen sind entstanden, da diese die nächsten Bestandteile des Calciums in dieser Verfassung sind. Die beiden Substanzen können ein weiteres Mal zersetzt werden, nämlich in nicht mehr zersetzbare chemische Elemente. Aus Kohlensäure entstehen bei der Zersetzung die chemischen Elemente Kohlenstoff und Sauerstoff, aus gebranntem Kalk entstehen bei der Zersetzung die chemischen Elemente Sauerstoff und Calcium.

Der synthetische Prozess

Wenn Kohlenstoff oder Calcium (Calciummetall) in einem Sauerstoffgas erhitzt werden, kommt es zu einer Verbindung mit dem Sauerstoffgas. Dabei entsteht Kohlensäure und gebrannter Kalk. Unter Hinzugabe von Wasser entsteht kohlensaures Calcium, weil die Kohlensäure und der gebrannte Kalk sich miteinander verbinden. Wenn eine Verbindung durch Erhöhung der Temperatur in seine Bestandteile zersetzt wird, verbinden sich diese Bestandteile nach dem Abkühlen wieder miteinander, dann handelt es sich dabei um eine sogenannte Dissoziation. Dabei gibt der Dissoziationsgrad den Anteil der dissoziierten ursprünglichen Teilchen an. Falls die Zersetzung aber durch den sogenannten galvanischen Strom, also durch einen Gleichstrom, der keinerlei Frequenzen aufweist, bewirkt wurde, handelt es sich dabei um eine sogenannte Elektrolyse.

Die chemische Umsetzung

Neben den analytischen und synthetischen Prozessen wird innerhalb der chemischen Prozesse noch ein weiterer unterschieden und angegeben, die sogenannten chemischen Umsetzungen. Diese dritte Prozessgruppe zeichnet sich dadurch aus, dass die Anzahl der Produkte, welcher einer Veränderung im Prozess unterliegen, der Anzahl der Bestandteile entspricht. Mindestens ein Teil dieser Bestandteile bei einer chemischen Umsetzung muss eine Sustanz sein, die zusammengesetzt ist. Auch dafür ein Beispiel der Verdeutlichung.

Indem Chlorwasserstoff, welches in Wasser gelöste Chlorwasserstoffsäure, oder besser bekannt unter Salzsäure, ergibt, in seine Bestandteile zersetzt wird und das dabei entstehende Chlor mit Eisen eine Verbindung eingeht, entstehen Chloreisen und Wasserstoff. Dabei handelt es sich um eine chemische Umsetzung. Ebenso verhält es sich beispielsweise, wenn Chlorquecksilber und Jodkalium miteinander in Berührung kommen. Dabei entsteht die chemische Umsetzung Chlorkalium und Jodquecksilber. Ein weiteres bekannteres Beispiel ist die Photosynthese. Aus Wasser und Kohlendioxid entstehen Glucose und (gelöster) Sauerstoff.

Chemische Umsetzungen bezeichnet man auch als sogenannte „Wechselzersetzungen“. Die darin zur Entfaltung kommenden Vorgänge werden auch als „Substitutionsprozesse“, also als Stellvertreterprozesse, bezeichnet. Beim obigen Beispiel tritt das Eisen als Stellvertreter an die Stelle des Wasserstoffs. Es geht nun stattdessen eine Verbindung mit dem Chlor ein. Ein Substitutionsprozess hat stattgefunden.

Zusammenfassung

Zusammenfassend kann also festgehalten und angegeben werden, dass analytische Prozesse, synthetische Prozesse und chemische Umsetzungen sich jeweils dadurch auszeichnen:

1. Analytische Prozesse: es kommt zur Trennung der verbundenen Bestandteile.
2. Synthetische Prozesse: die vorhandene Affinität, das heißt die Verwandtschaft und Ähnlichkeit der einzelnen Bestandteile entfaltet sich und wird wirksam.
3. Chemische Umsetzung: die Bestandteile gruppieren sich neu in eine andere Weise, indem die schwächeren Affinitäten von den stärkeren Affinitäten, die in den Produkten jetzt wirksam werden, überwunden werden.

Immer dann, wenn in der Natur eine Veränderung der stofflichen Art von Naturkörpern stattfindet, handelt es sich um chemische Prozesse. Mineralien und Gesteine, welche die Erdkruste bilden, verändern sich durch chemisch-geologische Prozesse. Wenn eine Pflanze aus Bestandteilen der Atmosphäre und des Erdbodens organische Stoffe produziert, handelt es sich um einen chemischen Assimilationsprozess. Tiere nehmen beispielsweise diese Pflanze auf und wandeln diese durch den Prozess des Verdauens in wichtige Bestandteile um, gleichzeitig werden diese unter Wärmeeinsatz und dem Einsatz von mechanischer Arbeit zersetzt. Alle diese Beispiele unterliegen chemischen Prozessen und einer ganzen Kette chemischer Verfahren.