Alle chemischen Reaktionen beginnen mit einem Reaktanten, dem Oberbegriff für eine oder mehrere Substanzen, die in die Reaktion eintreten. Natrium- und Chloridionen sind zum Beispiel die Reaktanten bei der Herstellung von Speisesalz. Ein oder mehrere Stoffe, die durch eine chemische Reaktion entstehen, werden als Produkt bezeichnet. Chemische Reaktionen folgen dem Gesetz der Massenerhaltung, was bedeutet, dass Materie in einer chemischen Reaktion weder erzeugt noch zerstört werden kann. Die Bestandteile der Reaktanten – die Anzahl der Atome und die Elemente – sind alle in dem/den Produkt(en) vorhanden. Ebenso gibt es in den Produkten nichts, was nicht in den Reaktanten vorhanden ist.

Chemische Reaktionen erfordern ausreichend Energie, damit die Materie mit genügend Präzision und Kraft kollidiert, um alte chemische Bindungen aufzubrechen und neue zu bilden. Im Allgemeinen ist kinetische Energie die Energieform, die jede Art von Materie in Bewegung antreibt. Potentielle Energie ist die Energie der Position oder der Energie, die Materie aufgrund der Positionierung oder Struktur ihrer Bestandteile besitzt. Alle Atome haben kinetische Energie, da sie immer in Bewegung sind. Die Energie, die benötigt wird, um die chemischen Bindungen der Reaktanten aufzubrechen und eine Reaktion in Gang zu setzen, wird als Aktivierungsenergie bezeichnet. Die Konzentration und Temperatur der Reaktanten können die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion beeinflussen.

Die Konvention zum Schreiben chemischer Gleichungen beinhaltet die Platzierung von Reaktantenformeln auf der linken Seite eines Reaktionspfeils und von Produktformeln auf der rechten Seite. Nach dieser Konvention und den Definitionen von “Reaktant” und “Produkt” stellt eine chemische Gleichung die Reaktion dar, die von links nach rechts verläuft. Reversible Reaktionen können jedoch sowohl in Vorwärts- (von links nach rechts) als auch in Rückwärtsrichtung (von rechts nach links) ablaufen. Wenn die Raten der Vorwärts- und Rückwärtsreaktion gleich sind, bleiben die Konzentrationen des Reaktanten und der Produktspezies über die Zeit konstant, und das System befindet sich im Gleichgewicht. Die relativen Konzentrationen von Reaktanten und Produkten in Gleichgewichtssystemen variieren stark; Einige Systeme enthalten hauptsächlich Gleichgewichtsprodukte, andere hauptsächlich Reaktanten und einige nennenswerte Mengen von beiden.

Im menschlichen Blut binden beispielsweise überschüssige Wasserstoffionen (H⁺) an Bikarbonat-Ionen (HCO3^–) und bilden einen Gleichgewichtszustand mit Kohlensäure (H2CO3). Wenn wir diesem System Kohlensäure hinzufügen würden, würde sich ein Teil davon in Bikarbonat- und Wasserstoffionen umwandeln.

Biologische Reaktionen erreichen jedoch selten ein Gleichgewicht, da sich die Konzentrationen der Reaktanten oder Produkte oder beider ständig ändern, wobei oft das Produkt einer Reaktion ein Reaktant für ein anderes ist. Um auf das Beispiel der überschüssigen Wasserstoffionen im Blut zurückzukommen, wird die Bildung von Kohlensäure die Hauptrichtung der Reaktion sein. Die Kohlensäure kann den Körper aber auch als Kohlendioxidgas (über die Ausatmung) verlassen, anstatt sich wieder in Bikarbonat-Ionen umzuwandeln; Dies treibt die Reaktion nach rechts durch das Gesetz der Massenaktion an. Diese Reaktionen sind wichtig für die Aufrechterhaltung der Homöostase in unserem Blut.

Dieser Text wurde übernommen von Openstax, Anatomie und Physiologie 2e, Abschnitt 2.3: Chemische Reaktionen, Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 13.1: Chemische Gleichgewichte und Openstax, Biologie 2e, Sektion 2.1: Atome, Isotope, Ionen und Moleküle: Die Bausteine