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Team Digital
Was ist eine chemische Reaktion?
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Grundlagen zum Thema Was ist eine chemische Reaktion?

Was ist eine chemische Reaktion?

Stell dir vor, eines Tages wachst du in einer Welt ohne Chemie auf. Dann wäre alles anders und die Welt, wie wir sie kennen, würde es nicht mehr geben! Selbst deinen Körper würde es nicht mehr geben, weil du nur wegen der vielen chemischen Reaktionen in deinem Körper am Leben bist. Auch im Alltag laufen überall chemische Reaktionen ab, vom Anzünden eines Streichholzes bis zum Kochen des Frühstückseis.
Aus dem Schulunterricht kennst du die beiden Naturwissenschaften Physik und Chemie. Daher schauen wir uns erst einmal an, wodurch sich chemische Reaktionen von physikalischen Vorgängen unterscheiden.

Der Unterschied zwischen physikalischen Vorgängen und chemischen Reaktionen

Physikalische Vorgänge können Stoffeigenschaften wie Farbe und Magnetismus ändern, der Stoff selbst bleibt dabei aber immer der gleiche. So werden Eisenspäne von einem Magneten angezogen. Sie können dabei magnetisiert werden, bestehen jedoch weiterhin aus Eisen. Der Stoff Schwefel zeigt bei Licht eine schöne, leuchtend gelbe Farbe. Sie wird durch eine physikalische Wechselwirkung mit dem Licht verursacht. Würde man das Licht ausschalten, wäre alles schwarz, auch der Schwefel. Der Stoff selbst ändert sich aber nicht.

Woran erkennt man nun eine chemische Reaktion? Bei einer chemischen Reaktion entsteht immer ein neuer Stoff! Erhitzt man beispielsweise eine Mischung aus hellgrauen Eisenspänen mit gelbem Schwefelpulver, dann entsteht ein schwarzes Pulver, das Eisensulfid. Hält man dann einen Magneten über das Eisensulfid, passiert nichts, da es sich nicht magnetisieren lässt wie zuvor die Eisenspäne. Es ist auch nicht hellgrau wie das Eisen und auch nicht gelb wie der Schwefel, sondern schwarz.
Das heißt, aus der chemischen Reaktion von Eisen mit Schwefel ist ein neuer Stoff mit ganz anderen Eigenschaften entstanden. Dieser neue Stoff ist eine chemische Verbindung aus Eisen und Schwefel, eben das Eisensulfid.

Merke: Im Unterschied zu physikalischen Vorgängen entstehen bei chemischen Reaktionen neue Stoffe.

Definition der chemischen Reaktion

Bei chemischen Reaktionen reagieren die Ausgangsstoffe – die in der Fachsprache Edukte heißen – miteinander zu neuen Stoffen, die als Produkte bezeichnet werden. Die Produkte haben andere Eigenschaften als die Edukte. Bei chemischen Reaktionen findet somit eine Stoffumwandlung statt.

Darstellung einer chemischen Reaktion

Chemische Reaktionen können schematisch in einer Reaktionsgleichung dargestellt werden. In einer allgemeinen Reaktionsgleichung reagieren die Edukte $A$ und $B$ zum Produkt $C$. Der Reaktionspfeil beschreibt die Richtung einer chemischen Reaktion:

$\ce{A + B -> C}$

Bei unserem Beispiel der chemischen Reaktion von Eisen mit Schwefel kann man die Reaktionsgleichung als Wortgleichung schreiben:

$\ce{Eisen + Schwefel -> Eisensulfid}$

Will man die zugehörige Reaktionsgleichung aufstellen, sieht diese folgendermaßen aus:

$\ce{Fe + S -> FeS}$

Massenerhaltung bei chemischen Reaktionen

Eines der wichtigsten Gesetze bei chemischen Reaktionen ist das Gesetz von der Erhaltung der Masse.
Wir schauen uns dazu die chemische Reaktion von Eisen mit Sauerstoff an. Eisenwolle verbrennt mit dem Sauerstoff aus der Luft zum Produkt Eisenoxid:

$\ce{Eisenwolle + Sauerstoff -> Eisenoxid}$

Das entstandene Eisenoxid ist eine chemische Verbindung aus Eisen und Sauerstoff.
Wenn wir diesen Versuch auf einer Waage machen, dann stellen wir fest, dass die verbrannte Eisenwolle, also das Eisenoxid, mehr wiegt als die eingesetzte Eisenwolle. Der Grund dafür liegt darin, dass beim Verbrennen der Eisenwolle Sauerstoff aus der Luft aufgenommen wurde.

Massenerhaltung bei chemischen Reaktionen am Beispiel Eisenwolle

Hätten wir bei der eingesetzten Eisenwolle den unsichtbaren Sauerstoff mitgewogen, dann bliebe die Waage im Gleichgewicht. Bei genauerer Betrachtung stellen wir also fest, dass die Gesamtmasse erhalten bleibt. Denn Eisenwolle und Sauerstoff wiegen zusammen genauso viel wie das Produkt Eisenoxid.

In einem zweiten Versuch verbrennen wir Papier mit Luftsauerstoff zu Asche und Kohlenstoffdioxid:

$\ce{Papier + Sauerstoff -> Asche + Kohlenstoffdioxid}$

Auf einer Waage wiegt dann die entstandene Asche weniger als das eingesetzte Papier. Hätten wir aber das entweichende, unsichtbare Gas Kohlenstoffdioxid beim Wiegen mit berücksichtigt, dann bliebe die Waage im Gleichgewicht. Bei genauerer Betrachtung stellen wir wieder fest, dass die Gesamtmasse erhalten bleibt. Denn die Asche und das Gas Kohlenstoffdioxid zusammen wiegen genauso viel wie das eingesetzte Papier zusammen mit dem Sauerstoff.

Merke: Bei chemischen Reaktionen bleibt die Gesamtmasse der Stoffe vor und nach der Reaktion immer erhalten. Diesen Satz nennt man auch den Massenerhaltungssatz oder einfach Massenerhaltung.

Die Energie bei chemischen Reaktionen

Zu den Merkmalen chemischer Reaktionen gehört auch, dass dabei Energie umgesetzt wird, also ein Energieumsatz stattfindet. Chemische Reaktionen laufen entweder unter Aufnahme von Energie oder unter Abgabe von Energie ab.

Ein Beispiel für eine Reaktion, die Energie aufnimmt – beziehungsweise Energie benötigt, damit sie abläuft – ist das Kochen eines Frühstückseis. Wenn du ein Ei kochst, führst du dem Ei Wärmeenergie zu. Die Struktur der Proteine verändert sich, da neue, kovalente Bindungen zwischen den Proteinen gebildet werden. Da es zu einer Umwandlung des Stoffes kommt, spricht man von einer chemischen Reaktion. Das Eiklar gerinnt zu einer festen Masse und fertig ist das Frühstücksei. Ohne Zufuhr von Wärmeenergie passiert diese chemische Reaktion nicht.

Im Gegensatz dazu wird bei der Verbrennung eines Magnesiumstreifens sehr viel Energie freigesetzt. Ist das Magnesium einmal entzündet, benötigt es keine weitere Energie, um vollständig zu verbrennen. Die chemische Reaktion läuft von selbst ab und gibt bei der Reaktion Energie in Form von Licht und Wärme frei.

Zusammenfassung – Was ist eine chemische Reaktion?

  • Bei chemischen Reaktionen findet immer eine Stoffumwandlung statt, das heißt, es entstehen ein oder mehrere neue Stoffe.
  • Bei chemischen Reaktionen reagieren Ausgangsstoffe, die Edukte, zu Produkten.
  • Bei chemischen Reaktionen können sich die Massen einzelner Reaktanten durch Hinzunahme oder Abgabe von Teilchen verändern, insgesamt aber bleibt die Gesamtmasse aller beteiligten Stoffe erhalten.
  • Chemische Reaktionen können unter Aufnahme von Energie oder unter Abgabe von Energie ablaufen. In diesem Sinne findet ein Energieumsatz statt.
  • Chemische Reaktionen können schematisch mit einer Reaktionsgleichung dargestellt werden.

Wir haben erklärt, was chemische Reaktionen sind. Du benötigst dafür keine besonderen Vorkenntnisse. Du findest hier auch Übungen und Arbeitsblätter. Beginne mit den Übungen, um gleich dein neues Wissen über chemische Reaktionen zu testen.

Häufig gestellte Fragen zum Thema chemische Reaktion

Wie entsteht eine chemische Reaktion?
Was ist typisch für eine chemische Reaktion?
Wie erkennt man eine chemische Reaktion?
Warum ist das Abbrennen einer Kerze eine chemische Reaktion?
Warum ist das Verbrennen von Holz eine chemische Reaktion?
Warum ist eine Verbrennung eine chemische Reaktion?
Warum ist eine Oxidation eine chemische Reaktion?
Warum handelt es sich bei einer Elektrolyse um eine chemische Reaktion?
Warum ist das Lösen von Salz keine chemische Reaktion?
Wie kann man durch eine chemische Reaktion Kochsalz gewinnen?
Was beschleunigt eine chemische Reaktion?

Transkript Was ist eine chemische Reaktion?

DIE beiden hier sind sich nicht immer einig! Wer ist für WAS zuständig? Welche Vorgänge sind CHEMISCH, und welche PHYSIKALISCH? Und wer backt eigentlich den besseren Kuchen? Der Chemiker oder die Physikerin? Das und vieles mehr lernst du in diesem Video, in dem wir die Frage klären: "Was ist eine chemische Reaktion?" Sieh dir zum Beispiel mal DAS hier an! Was geht da ab? Oder HIER! Was passiert da? Dann hätten wir noch DAS im Angebot! Spektakulär! Und schließlich noch DIESEN Vorgang! Pure Faszination! In allen vier Fällen haben wir mindestens EINEN "Stoff", der sich verändert, und am Ende deutlich anders aussieht. Aber nur zwei davon stellen "chemische Reaktionen" dar. Die anderen beiden sind rein "physikalische Vorgänge". Die Frage ist: Was bedeutet diese Unterscheidung? Und WIE treffen wir sie überhaupt? Dazu sehen wir uns an, WAS sich bei den einzelnen Vorgängen jeweils verändert hat. Beim Ersten ist klar: Hier verdampft Wasser, das heißt, es geht vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand über. Da passiert eigentlich nichts Besonderes: Die Wasser-Teilchen, also die Moleküle des Stoffes, nehmen Wärmeenergie auf und bewegen sich auseinander – das ist schon alles. Im Vergleich zu vorher hat sich die FORM verändert, der STOFF ist aber der Gleiche geblieben – Wasser eben. Gehen wir zum zweiten Vorgang. Okay, hier verbrennt eine Wunderkerze. Feuer und Lichtfunken sind sichtbar – offensichtlich wird hier Energie freigesetzt! Was am Ende übrig bleibt, sieht viel dunkler aus und ist ganz bröselig, also porös. Würden wir den Stoff genauer untersuchen, könnten wir feststellen, dass sich nicht nur das Aussehen, sondern mehrere "Stoffeigenschaften" verändert haben. Neben Farbe, Oberflächenbeschaffenheit und Geruch zum Beispiel auch "Schmelz- und Siedetemperatur", die "Dichte" und die "Löslichkeit in Wasser". Kurz gesagt: Es ist ein völlig neuer Stoff entstanden! Deshalb handelt es sich hier um eine "chemische Reaktion": Es hat eine "Stoffumwandlung" stattgefunden! Chemisch gesehen haben sich, unter anderem, Eisen- und Sauerstoff-Atome zu Eisenoxid verbunden. Die Teilchen haben also nicht nur ihre Position verändert , sie sind eine "chemische Bindung" eingegangen und so wurde ein neuer Stoff gebildet: "Eisenoxid". Das können wir kurz und knapp mit einer "Reaktionsgleichung" beschreiben. Genauer gesagt mit einer einfachen "Wortgleichung": "Eisen und Sauerstoff reagieren zu Eisenoxid." Die Ausgangsstoffe auf der linken Seite nennen wir "Édukte", und das, was dabei herauskommt, sind die "PRÓdukte"; hier ist es nur eins. Es gibt auch chemische Reaktionen, bei denen aus EINEM Édukt mehrere PROdukte enstehen, also eine Verbindung AUFGETRENNT wird. Unser dritter Vorgang ist so ein Beispiel. Hier reagiert "Backpulver" , und es entstehen DREI neue Stoffe: Wasser, Kohlendioxid und Natriumionen, wobei letztere mit anderen Stoffen im Backpulver-Gemisch weiterreagieren, was uns aber nicht zu kümmern braucht. Für uns ist das Kohlendioxid-Gas interessant, das dafür sorgt, dass der Teig so schön aufgeht. Die Energie, die für diese Reaktion nötig ist, liefert der Ofen. Das kennst du ja: Wenn man die Zutaten einfach nur VERMISCHT, passiert erstmal gar nix. So wie in unserem LETZTEN Beispiel: Hier findet einfach nur ein "Zerkleinern" und "Vermischen" von Stoffen statt. Die Teilchen werden durcheinandergewirbelt, okay, aber es entstehen keine neuen Stoffe. Es ist ein rein physikalischer Vorgang. Das Problem an dem ganzen Misch-Masch: Es ist oft gar nicht so einfach, mit bloßem Auge zu erkennen, wann eine chemische Reaktion stattgefunden hat und wann nicht. Um das zu entscheiden, sind die BEOBACHTUNGEN, die du während eines Vorgangs machst, besonders wichtig: Ändert sich nicht nur die "Form", sondern auch die "Farbe"? Entstehen Gerüche, die auf die Bildung von Gasen schließen lassen? Gibt es Flammen, Lichterscheinungen oder Geräusche, die auf einen chemischen Energieumsatz hinweisen? Durch eine genauere Untersuchung der Endprodukte lassen sich zudem Veränderungen von Stoffeigenschaften wie "Dichte" und "Löslichkeit" feststellen. Ein letztes Mittel ist, zu versuchen, das Ganze wieder RÜCKGÄNGIG zu machen. Das geht bei "physikalischen Vorgängen" meist gut. Vermischte Stoffe lassen sich trennen, verdampftes Wasser kann wieder kondensieren. Bei "chemischen Reaktionen" ist das in der Regel nicht so einfach oder nur mit erheblichem Energieaufwand zu schaffen. Etwas Verbranntes, oder Gebackenes bekommst du nicht wieder in den Ausgangszustand zurück. Aber wie ist es bei gelöstem Salz in Wasser? Kannst du das rückgängig machen? Weißt du, was es für ein Vorgang ist? Dann schreib's in die Kommentare! Vorher fassen wir noch zusammen: Eine chemische Reaktion ist eine "Stoffumwandlung". Dabei werden chemische Bindungen zwischen Atomen eingegangen, oder bestehende aufgetrennt. So entstehen aus den "Édukten", den Ausgangsstoffen, neue Stoffe mit anderen "Stoffeigenschaften" – die "PRÓdukte" der chemischen Reaktion. Bei "physikalischen Vorgängen" ändert sich hingegen lediglich die Form oder das Erscheinungsbild der Stoffe, was durch eine neue Anordnung der selben Stoff-Teilchen zu erklären ist. Und damit ist klar: Für den perfekten Kuchen braucht's sowohl Physik, als auch Chemie!

8 Kommentare
8 Kommentare
  1. GutesVidieo

    Von Edgar, vor etwa 2 Monaten
  2. 👍 gut

    Von Regaib, vor etwa 2 Monaten
  3. cool

    Von Adhiraiyan Singh, vor etwa 2 Monaten
  4. Hampteristglücklich.

    Von Illya, vor 5 Monaten
  5. das Video war übelst gut 😌 Habe alle Aufgaben richtig gehabt.

    Von 。ME_KO。, vor 5 Monaten
Mehr Kommentare

Was ist eine chemische Reaktion? Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Was ist eine chemische Reaktion? kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, bei welchen Vorgängen es sich um eine chemische Reaktion handelt.

    Tipps

    Zwei Bilder zeigen chemische Reaktionen.

    Bei physikalischen Vorgängen entstehen keine neuen Stoffe: Es ändert sich lediglich die Form oder das Erscheinungsbild der Stoffe, also z. B. der Aggregatzustand.

    Lösung

    Bei chemischen Reaktionen entstehen neue Stoffe, die andere Stoffeigenschaften als die Ausgangsstoffe haben. Diese Vorgänge kannst du auf physikalischem Weg nicht rückgängig machen.
    Beispiele dafür sind:

    • Kuchen backen
    • Wunderkerze verbrennen

    Bei physikalischen Vorgängen entstehen keine neuen Stoffe: Es ändert sich lediglich die Form oder das Erscheinungsbild der Stoffe.
    Beispiele dafür sind:

    • Wasser kochen
    • Früchte mixen

  • Formuliere die Reaktionsgleichung für die Verbrennung einer Wunderkerze.

    Tipps

    Bei der Verbrennung entsteht Eisenoxid.

    Verbindungen mit Sauerstoff nennt man Oxide.

    Lösung

    Das Verbrennen einer Wunderkerze ist eine chemische Reaktion, weil ein neuer Stoff entsteht, der neue Eigenschaften aufweist. Eine Verbrennung benötigt Sauerstoff, denn ohne Sauerstoff würde die Reaktion nicht stattfinden können.
    Die Ausgangsstoffe, auch Edukte genannt, sind Eisen und Sauerstoff. Die Edukte stehen immer auf der linken Seite des Reaktionspfeils. Wenn Eisen und Sauerstoff miteinander reagieren, dann gehen ihre Teilchen eine chemische Bindung ein. Dabei entsteht Eisenoxid. Das ist das Produkt der chemischen Reaktion. Produkte stehen immer auf der rechten Seite des Reaktionspfeils. Produkte besitzen andere Stoffeigenschaften als die Edukte.

  • Vervollständige den Text über chemische Reaktionen und physikalische Vorgänge.

    Tipps

    Beim Backen eines Kuchens sprechen wir von einer chemischen Reaktion, da neue Stoffe enstehen.

    Lösung

    Bei chemischen Reaktionen gehen Atome chemische Bindungen ein: Es entstehen neue Stoffe. Diese nennt man Produkte. Sie haben andere Stoffeigenschaften als die Ausgangsstoffe, die auch Edukte genannt werden. Chemische Reaktionen kannst du auf physikalischem Weg nicht rückgängig machen.

    Bei physikalischen Vorgängen entstehen keine neuen Stoffe: Es ändert sich lediglich die Form oder das Erscheinungsbild der Stoffe. Dies beruht auf einer neuen Anordnung derselben Stoffteilchen. Physikalische Vorgänge kannst du meist rückgängig machen.

  • Bestimme jeweils die Edukte und Produkte der chemischen Reaktionen.

    Tipps

    „Edukt“ ist ein anderer Begriff für „Ausgangsstoff“ oder „Reaktant“.

    Lösung

    In einer chemischen Reaktion verbinden sich $\color{#99CC00}{\mathbf{Edukte}}$ zu $\color{#F3DB00}{\mathbf{Produkten}}$. Es gibt auch chemische Reaktionen, bei denen aus einem $\color{#99CC00}{\mathbf{Edukt}}$ mehrere $\color{#F3DB00}{\mathbf{Produkte}}$ entstehen, also eine Verbindung aufgetrennt wird. Chemische Reaktionen kann man mit Reaktionsgleichungen darstellen.

    Hier siehst du die richtige Lösung:

    $\color{#99CC00}{\mathbf{Eisen}} \color{black}{\quad + \quad} \color{#99CC00}{\mathbf{Sauerstoff}} \color{black}{\quad} \longrightarrow \quad \color{#F3DB00}{\mathbf{Eisenoxid}}$

    $\color{#99CC00}{\mathbf{Natriumhydrogencarbonat}} \color{black}{\quad} \longrightarrow \quad \color{#F3DB00}{\mathbf{Wasser}} \color{black}{\quad + \quad} \color{#F3DB00}{\mathbf{Kohlendioxid}} \color{black}{\quad + \quad} \color{#F3DB00}{\mathbf{Natrium{\kern-0.08em-\kern-0.08em}Ionen}}$

  • Definiere die Begriffe „chemische Reaktion“ und „physikalischer Vorgang“.

    Tipps

    Physikalische Vorgänge können meist leicht wieder rückgängig gemacht werden.

    Eis kann zu Wasser schmelzen, also vom festen in den flüssigen Zustand übergehen. Das kannst du rückgängig machen, indem du das Wasser in einem Gefäß in das Gefrierfach bzw. die Gefriertruhe stellst.

    Lösung

    Bei chemischen Reaktionen entstehen neue Stoffe:
    Die Teilchen der Edukte verbinden sich chemisch. Dadurch entstehen neue Stoffe mit neuen Eigenschaften. Diese neuen Stoffe nennt man Produkte.
    Ein Beispiel für eine chemische Reaktionen ist das Verbrennen einer Wunderkerze.

    Bei physikalischen Vorgängen entstehen keine neuen Stoffe:
    Es ändert sich lediglich die Form oder das Erscheinungsbild der Stoffe. Dies beruht auf einer Neuanordnung der Teilchen.
    Ein Beispiel für einen physikalischen Vorgang ist das Sieden von Wasser.

  • Bestimme, ob es sich um eine chemische Reaktion oder um einen physikalischen Vorgang handelt.

    Tipps

    Physikalische Vorgänge sind meist leicht rückgängig zu machen.

    Bei chemischen Reaktionen entstehen neue Stoffe mit neuen Stoffeigenschaften wie Farbe, Geruch und/oder Oberflächenbeschaffenheit.

    Eine Verbrennung ist eine Oxidation, also eine Reaktion mit Sauerstoff. Verbrennungen sind chemische Reaktionen.

    Lösung

    Bei chemischen Reaktionen gehen Atome chemische Bindungen ein: Es entstehen neue Stoffe. Sie haben andere Stoffeigenschaften als die Ausgangsstoffe.
    Beispiele dafür sind:

    • Holz verbrennen: Eine Verbrennung ist eine Reaktion mit Sauerstoff. Dabei entsteht unter anderem Kohlenstoffdioxid.
    • Brausepulver auflösen: Die Inhaltsstoffe des Brausepulvers reagieren im Wasser miteinander, und auch dabei entsteht unter anderem das Gas Kohlenstoffdioxid. Das erkennst du an dem Blubbern.
    • Zucker karamellisieren: Durch das Erhitzen des Zuckers entsteht ein neuer Stoff, nämlich das Karamell.

    Bei physikalischen Vorgängen entstehen keine neuen Stoffe: Es ändert sich lediglich die Form oder das Erscheinungsbild der Stoffe. Dies beruht auf einer neuen Anordnung derselben Stoffteilchen. Physikalische Vorgänge kannst du meist rückgängig machen.
    Beispiele dafür sind:

    • Eis schmelzen: Das Wasser im festen Zustand ändert nur seinen Aggregatzustand. Durch Erstarren kann der Vorgang rückgängig gemacht werden.
    • Salz in Wasser lösen: Das Salz liegt in gelöster Form vor. Durch Destillation kannst du das Stoffgemisch voneinander trennen. Durch das Erhitzen auf $100\,\pu{°C}$ (Siedetemperatur von Wasser) verdampft das Wasser – das enthaltene Salz bleibt im Destillierkolben zurück.
    • Eisenpulver mit Sand mischen: Es entsteht kein neuer Stoff, sondern es liegt ein Gemisch vor, das jederzeit, zum Beispiel mithilfe eines Magneten, getrennt werden kann.