Textversion des Videos

Transkript I. Hauptgruppe – Hydroxide

Hallo liebe Freundinnen und Freunde der Chemie. Schön, dass ihr mich weiter begleitet auf meiner Reise durch die erste Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Heute zeige ich euch bereits den 6. Teil "Hydroxide". Die Elemente der 1. Hauptgruppe, die Alkalimetalle, bilden leicht bei der Reaktion mit Wasser Hydroxide. Lithium bildet mit Wasser Lithiumhydroxid. Lithiumhydroxid hat die chemische Formel LiOH. Natrium bildet mit Wasser Natriumhydroxid. Natriumhydroxid hat die chemische Formel NaOH. Kalium bildet mit Wasser Kaliumhydroxid. Kaliumhydroxid hat die chemische Formel KOH. Rubidium bildet mit Wasser Rubidiumhydroxid. Rubidiumhydroxid hat die chemische Formel RbOH. Cäsium bildet mit Wasser Cäsiumhydroxid. Cäsiumhydroxid hat die chemische Formel CsOH. Francium, soweit man welches findet, bildet mit Wasser Franciumhydroxid. Francium hat die chemische Formel FrOH. Alle die hier genannten Hydroxide sind Basen. In wässriger Lösung spricht man auch von Laugen.   Kommen wir nun zu einigen Bezeichnungen der wichtigsten der Hydroxide, so wie sie in der Industrie oder auch im Labor gebraucht werden. Diese Bezeichnungen haben mitunter auch den Namen "Trivialnamen". Die wichtigsten Hydroxide sind Natriumhydroxid NaOH und Kaliumhydroxid KOH. Die chemischen Namen sind Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Soweit diese Hydroxide fest sind, benutzt man für sie sehr häufig bestimmte Trivialnamen. Bei Natriumhydroxid ist das Ätznatron. Festes Kaliumhydroxid hat den Trivialnamen Ätzkali. Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid sind gut wasserlöslich. In wässriger Lösung haben auch diese Lösungen Trivialnamen. Natriumhydroxid: Natronlauge. Kaliumhydroxid: Kalilauge. Ich habe zum heutigen Tag noch kein Video über den pH- Wert gedreht, ich weiß aber dass es bei Sofatutor solche gibt. Lösungen von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid in wässriger Lösung haben pH-Werte von > 7. Bei allen chemischen Produkten steht die Methode der Herstellung im Zentrum des chemischen Schaffens. Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid werden im Industriemaßstab durch Elektrolyse hergestellt. Ich zeichne zunächst einmal schematisch eine Elektrolysevorrichtung. Zunächst die beiden Elektroden. Beim Anlegen von Gleichstrom soll die negative Elektrode links sein, die Kathode. Die positive Elektrode soll sich rechts befinden, die Anode. Beide Elektroden tauchen in das Elektrolysebad ein. Im Elekrolysebad befindet sich Kaliumchlorid in wässriger Lösung. Durch die Wirkung des Wassers kommt es zur Dissoziation. Im Elektrolysebad befinden sich nun positiv geladenen Kalium-Ionen und negativ geladene Chlorid-Ionen. Durch die Wirkung des elektrischen Stromes werden die Kalium-Ionen zur Kathode bewegt und die Chlorid-Ionen entsprechend zur Anode. Alle Ionen sind von Wasserteilchen umgeben. Wir wissen aber auch, das Wasser in positiv geladenen Wasserstoff-Ionen H+ und negativ geladene Hydroxid-Ionen OH- dissoziiert. Die Wasserstoff-Ionen H+ wandern ebenfalls zur Kathode links, die Hydroxid-Ionen zur Anode rechts. Aus den Kalium-Ionen und den Hydroxid-Ionen entsteht bei der Elektrolyse Kaliumhydroxid KOH. Außerdem werden an der Anode die Chlorid-Ionen CL- entladen und es bildet sich aus 2 Atomen jeweils ein Molekül Chlor CL2. Die Wasserstoffionen H+ werden an Stelle der Kalium-Ionen K+ an der Kathode entladen, sie nehmen jeweils 1 Elektron auf. Aus 2 gebildeten Atomen entsteht ein Atom Wasserstoff H2. Demzufolge bilden sich bei dieser Elektrolyse die chemischen Elemente Chlor, Wasserstoff und darüber hinaus entsteht Ätzkali KOH. Betrachten wir noch die Reaktionsgleichungen an Kathode und Anode. An der Kathode reagiert ein Wasserstoff-Ion mit einem Elektron und es bildet sich ein Wasserstoff-Atom. 2 Wasserstoff-Atome vereinigen sich unter Bildung einer chemischen Bindung und es entsteht ein Wasserstoff-Molekül. An der Anode wird das negativ geladene Chlorid-Ion unter Abgabe eines Elektrons entladen. Dabei entsteht ein Chlor-Atom. 2 Chlor-Atome vereinigen sich unter Bildung einer chemischen Bindung und es entsteht ein Chlor-Molekül. Das letzte kleine Detail zu der Elektrolyse besteht darin, dass wir an dieser Stelle, wo ich ein Sternchen gesetzt habe, voraussetzen, dass die Lösung am Ende der Elektrolyse eingedampft wird, um tatsächlich festes Kaliumhydroxid (Ätzkali) zu erhalten. Man nennt diese Elektrolyse auch Chloralkalielektrolyse. Das war im Industriemaßstab.

Im chemischen Labor gibt es eine andere Möglichkeit der Herstellung von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid. Wenn im chemische Labor die Chemikalien Natriumkarbonat und Calciumhydroxid -das sind wasserfreie kalzinierte Soda und Löschkalk- vorhanden sind, so kann man sie beide miteinander reagieren lassen. Es reagieren Natriumkarbonat mit Calciumhydroxid. Wenn man die Reaktion sauber durchführt, entsteht Natriumhydroxid (das ist das gewünschte Ätznatron) und Kaliumkarbonat (das ist Kalkstein) wird als Nebenprodukt frei. Ätznatron und Kalkstein kann man voneinander trennen, da das Hydroxid gut wasserlöslich ist, während Calciumkarbonat im Niederschlag ausfällt. Den kurzen Überblick über die Hydroxide der Elemente der 1. Hauptgruppe wollen wir mit einigen wichtigen Reaktionen abschließen. 1. Neutralisation Eine Neutralisation findet statt, wenn eine typische Base mit einer typischen Säure reagiert. Als Beispiel habe ich die Reaktion von Natriumhydroxid mit Schwefelsäure gewählt. Natriumhydroxid reagiert mit Schwefelsäure zu Natriumsulfat und Wasser. 2NAOH + H2So4 reagieren zu Na2SO4 + H2O. 2. Hydroxide reagieren mit Kohlenstoffdioxid Natriumhydroxid reagiert mit Kohlenstoffdioxid unter der Bildung von Natriumkarbonat und es entsteht Wasser. Als letztes möchte ich etwas über die Wechselwirkung von Hydroxiden mit Wasser sagen. Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid sowie die anderen Hydroxide sind stark hygroskopisch, sie ziehen Wasser an. Es bilden sich dabei feste Komplexe zwischen den Hydroxiden und den Wasserteilchen. Schematisch und stark vereinfacht kann man schreiben: NAOH + H2O reagieren zu NaOH mit einem Molekül Kristallwasser. Die letzte Reaktion ist mit Vorsicht zu genießen, vor allem dann, wenn der Chemielehrer Oberstudiendirektor und gleichzeitig Schulleiter ist. Er hat dann nämlich keinen Spielraum für schöpferische Ideen. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!      

Informationen zum Video
6 Kommentare
  1. Default

    War sehr hilfreich
    Vielen Dank

    Mach weiter so

    Von Svenbia, vor 10 Monaten
  2. 001

    Eine sehr kuge Entscheidung. Tipp: Wägen (der kalten Substanz) nach der Trocknung bis zur Geichtskonstanz.
    Aber: Die noch heiße Substanz muss in den Exi mit Trockenmittel. Sonst zieht sie wieder Wasser.
    Zum ersten Üben kann man es aber auch vereinfachen.

    Gruß

    André

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  3. Ich2

    Hallo,
    mir gehts nicht um den Preis, hab auch wasserfreies NaOH hier rumstehen.
    Mir gehts viel mehr um das praktische Üben, eine Substanz wasserfrei zu bekommen.
    Naja ich hab nachgedacht und werde das Trocknen von Stoffen erstmal mit ungefährlichen wasserhaltigen Salzen ausprobieren wie z.B Na2CO3 mal 10H2O. Hab hierzuu noch ein paar Wasserteststreifen rumliegen.
    mfg

    Von Dflow, vor mehr als 4 Jahren
  4. 001

    NaOH kann nicht oxidieren. Beim langen Liegen an der Luft reagiert es allerdings mit CO2.
    Ich würde das NaOH mit viel Wasser (5 Eimer) in den Ausguss gießen.
    Schutzbrille!!! Basen sind gefährlicher als Säuren!!!
    Für 10 Euro kann man frisches NaOH bestellen (ebay usw.).
    Willst du es dennoch machen, probiere es aus. Allerdings muss die Temperatur weit über 200 °C sein.
    Wichtig: Wenn die Trocknung erfolgreich verläuft, bildet sich ein Pulver.
    1. Verschließbares Gefäß besorgen!!!
    2. Erst abkühlen lassen.
    3. Schutzbrille und Mundschutz!
    4. Von Händen sofort abspülen.
    Um einen guten Effekt zu erzielen, muss das NaOH nach der Trocknung heiß in den Trockenschrank/Exisakkator.
    Also lass es lieber und entsorge.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  5. Ich2

    Ach ja, ich hab auch eine Frage:
    Ich hab hier etwas NaOH rumliegen. Es ist ja stark hygroskopisch( wasseranziehend). Dieser "Matsch" ist recht unansehnlich wie ich finde. Haben Sie einen Tip für mich wie ich es wasserfrei bekomme? Im selbstgebastelten Exsikkator Beutel dauert es mir zu lange. Ich hab mir gedacht im Ofen bei niedriger Temp. müsste es doch gehen. Allerdings bin ich mir mit der Temp. unsicher. Schließlich will ich ja nicht das es oxidiert.
    mfg

    Von Dflow, vor mehr als 4 Jahren
  1. Ich2

    Zum Punkt der Elektrolyse:
    Ich denke viele werden sich fragen, warum wird an der Kathode H+ reduziert und nicht K+. Vielleicht sollte man dazu noch sagen, dass das so ist da H der edlere Stoff ist, und dieser nimmt bevorzugt die e- von der Kathode auf. Da K unedler ist als H2 bleibt es im oxidierten Zustand. Bitte korrigieren Sie mich, wenn ich mich irre.
    PS: Bei 9Min 13Sek schreiben Sie CaCO3 sagen aber Kaliumcarbonat.
    mfg

    Von Dflow, vor mehr als 4 Jahren
Mehr Kommentare