Natriumhydroxid und Natronlauge.

Die Herstellung von Natriumhydroxid und Natronlauge gehört zu den wichtigsten Verfahren in der technischen Chemie, denn der Stoff ist in der Industrie recht bedeutsam. Hier erfährst Du mehr über diesen Stoff.

Eigenschaften von Natriumhydroxid und Natronlauge
  • Name des festen Stoffes → Natriumhydroxid
  • englischer Name → sodium hydroxide
  • Trivialnamen für festes Natriumhydroxid → Ätznatron
  • Trivialnamen für Natriumhydroxidlösung → Natronlauge
  • Eigenschaften von festem Natriumhydroxid bei 20°C weiß, fest, kristallin, geruchlos; hygroskopisch [Wasser anziehende Wirkung]; stark ätzend und giftig [zerstört Eiweiße]; gut wasserlöslich [Vorsicht: Starke Erwärmung beim Lösen in Wasser! Verspritzungsgefahr! Schutzbrille!]
  • Aufbewahrung von festem Natriumhydroxid → am besten in einer Kunststoffflasche
  • Eigenschaften von konzentrierter Natriumhydroxidlösung [Natronlauge] bei 20°C farblose Flüssigkeit, geruchlos; stark ätzend und giftig [zerstört Eiweiße]; gut verdünnbar mit Wasser [Vorsicht: Starke Erwärmung beim Verdünnen mit Wasser! Schutzbrille!]
    weiße Rückstände in der Flasche oder am Flaschenhals werden durch die Reaktion mit dem Luft-Kohlenstoffdioxid verursacht, wobei sich u.a. Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 bildet
  • Aufbewahrung von konzentrierter Natriumhydroxidlösung niemals in Metallbehältern und niemals in Flaschen mit Schliffstopfen, sondern am besten in Kunststoffflaschen [Polyethen, PE]; Glas wird mit der Zeit etwas angegriffen
    weiße Rückstände in der Flasche oder am Flaschenhals werden durch die Reaktion mit dem Luft-Kohlenstoffdioxid verursacht, wobei sich das Salz Natriumhydrogencarbonat NaHCO3 bildet - daher verkleben die Deckel mit der Zeit oft durch die Salzkruste
Bau und Formel von Natriumhydroxid
  • Beschreibung → festes Natriumhydroxid besteht aus Ionenkristallen; darin sind im Verhältnis 1:1 Natriumionen Na+ und Hydroxidionen OH- miteinander verbunden; die Ionen sind regelmäßig angeordnet und durch Ionenbindung miteinander verbunden, die auf starken Anziehungskräften zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen beruht [zum Vergrößern Bild anklicken]
  • Verhältnisformel → NaOH
    chemisches Zeichen für eine Elementargruppe [Baueinheit] Natriumhydroxid; diese besteht aus Natrium- und Hydroxidionen im Verhältnis 1:1 [bedingt durch die gleiche Ladungsanzahl]
Die Dissoziation von Natriumhydroxid in Wasser
  • Grundvorgang → löst man festes Natriumhydroxid in Wasser, so zerfallen die Ionenkristalle in frei bewegliche Ionen [die Ionen werden von Wassermolekülen umgeben (hydratisierte Ionen); somit ist die Ionenbindung überwunden und die Ionen können sich frei bewegen]
  • Dissoziationsgleichung → Jeweils eine Elementargruppe [Baueinheit] Natriumhydroxid dissoziiert in ein positiv geladenes Natriumion und ein negativ geladenes Hydroxidion
    NaOH Na+ + OH- ; ΔH = -44,5 kJ/mol
  • elektrische Leitfähigkeit → wässrige Lösung leitet den elektrischen Strom infolge frei beweglicher Ionen [frei bewegliche Ladungsträger]
  • Reaktionswärme → die Dissoziation ist stark exotherm [die Lösung erwärmt sich bei der Reaktion]; Vorsicht: Starke Erwärmung beim Lösen in Wasser! Verspritzungsgefahr! Schutzbrille und Handschuhe tragen!
Hydroxide, Basen und alkalische Lösungen
  • Hydroxide → Stoffe, die in wässriger Lösung in frei bewegliche elektrisch positiv geladene Metallionen sowie elektrisch negativ geladene Hydroxidionen OH- dissoziieren; dabei entsteht eine Hydroxidlösung [auch: Basenlösung, basische Lösung, alkalische Lösung]
  • Base → andere Bezeichnung für Hydroxide und deren Lösungen
  • alkalische Lösung [basische Lösung] wässrige Lösung, die frei bewegliche Hydroxidionen OH- enthält
pH-Wert von NaOH, Nachweisreaktionen
  • Reaktion mit Indikatoren → Natriumhydroxid reagiert mit Universalindikator unter Blaufärbung oder mit Phenolphthalein unter Rosa-Violettfärbung [Ursache: frei bewegliche Hydroxidionen OH-]; siehe Dissoziation in Wasser
  • pH-Wert alkalischer Lösungen → größer als 7
  • Nachweis von Natriumhydroxid → durch Nachweis der Hydroxidionen sowie Natriumionen ist Natriumhydroxid eindeutig identifiziert ...
    • Hydroxidionen-Nachweis → Farbänderung bei Indikatoren infolge frei beweglicher Hydroxidionen; z.B. Blaufärbung bei Universalindikator [Unitest], Phenolphthalein reagiert mit Rosa-Violettfärbung [pink]
    • Natrium-Nachweis → Magnesia-Stäbchen in der Brennerflamme ausglühen, erkalten lassen, dann in Natronlauge tauchen und wieder in die Flamme halten; Ergebnis: gelbe Flammenfärbung
Darstellung von Natriumhydroxidlösung aus Natrium oder Natriumoxid
  • Darstellung von Hydroxidlösungen allgemein durch Reaktion unedler Metalle oder Metalloxiden mit Wasser; Wortgleichungen ...
      Metalloxid + Wasser → Metallhydroxidlösung ; exotherm
      unedles Metall + Wasser → Metallhydroxidlösung + Wasserstoff ; exotherm
  • Reaktion von Natriumoxid mit Wasser ↓
    Na2O + H2O2 NaOH ; ΔH = -a kJ/mol
  • Reaktion von Natrium mit Wasser ↓
    2 Na + 2 H2O2 NaOH + H2 ; ΔH = -b kJ/mol
Einige Reaktionen von Natriumhydroxid
  • Hinweis → Wie andere Hydroxide reagiert auch Natriumhydroxidlösung mit Säurelösungen. Diese Reaktion von sauren mit alkalischen Lösungen nennt man Neutralisation. Neutralisationen verlaufen exotherm.
  • Beispiel für eine Neutralisation → Neutralisation von Natriumhydroxidlösung mit verdünnter Salzsäure [Chlorwasserstoffsäure] - dabei entstehen Natriumchloridlösung und Wasser ...
    • Reaktionsgleichung HCl + NaOHNaCl + H2O ; ΔH = -n kJ/mol
    • Ionengleichung H+ + Cl- + Na+ + OH-Na+ + Cl- + H2O ; ΔH = -n kJ/mol
    • Ionengleichung verkürzt H+ + OH- H2O ; ΔH = -n kJ/mol
Verwendung von Natriumhydroxid
  • Verwendung von Natriumhydroxid bzw. Natronlauge z.B. Herstellung von Seifen, Zellstoff, Textilien; beim Herstellen von Aluminium aus Bauxit; Abbeizen von Ölfarben; in Haushaltschemikalien [z.B. Rohrreinigern]; als Trockenmittel; Herstellung von Salzstangen/-brezeln [Brezellauge ist etwa 2 bis 3%-ige Natronlauge]; Reinigung von Getränkeflaschen; Entfernen von Kartoffel- oder Pfirsichschalen; Aufbereitung von Baumwolle; als Trockenmittel etc.
Herstellung von Natronlauge in der Industrie [Alkalichloridelektrolyse]
  • Grundlagen → In der Praxis gewinnt man aus Natriumchlorid mit Hilfe von elektrischem Strom [per Elektrolyse] die wichtigen Grundstoffe Natronlauge, Chlor und Wasserstoff. Es gibt mehrere Verfahren dazu.
  • Gesamtreaktion ↓
    2 NaOH + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2 ; endotherm
  • Diaphragmaverfahren → In eine Elektrolysezelle wird Steinsalz-Sole [konzentrierte Natriumchloridlösung] gebracht. Die benötigte Energie von 454 kJ/mol wird durch elektrischen Strom zugeführt. Plus- und Minuspol müssen durch eine nur für Strom sowie positiv geladene Ionen durchlässige Membran [Diaphragma; besteht aus Asbest] getrennt werden. An der Titan-Anode [Pluspol] bildet sich Chlor, an der Eisen-Kathode [Minuspol] Wasserstoff - hier entsteht auch die noch verunreinigte Natronlauge.
    Beim modernen, sehr ähnlichen Membranverfahren besteht die Kationenaustauschermembran aus Polytetrafluorethen [PTFE, einem Kunststoff]. Die Endprodukte sind wesentlich reiner.
  • Amalgamverfahren → Hier besteht die Anode aus Grafit und die Kathode aus Quecksilber. Vorteil ist die Entstehung reiner Natronlauge. An der Anode entsteht ebenso Chlor, an der Kathode bildet sich eine Verbindung aus Quecksilber und Natrium, das Natriumamalgam. Aus diesem wird danach mittels Wasser Natronlauge und Wasserstoff erzeugt. Quecksilber und Quecksilberverbindungen sind allerdings hoch giftig und umweltbelastend.
Einige Fachbegriffe dieser Seite
  • Ionenbindung → Art der chemischen Bindung, die auf (elektrostatischen) Anziehungskräften zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen beruht
  • alkalische [basische] Lösung → wässrige Lösung, die Hydroxidionen OH- enthält; ihr pH-Wert ist größer als 7; Beispiel: Dissoziation von Kaliumhydroxidlösung
    KOH K+ + OH-
  • Hydroxid [Base] [nach ARRHENIUS] Stoffe, die in wässriger Lösung in frei bewegliche positiv geladenen Metallionen und negativ geladenen Hydroxidionen dissoziieren; Beispiel: Dissoziation von festem Calciumhydroxidlösung in wässriger Lösung
    Ca(OH)2 Ca2+ + 2 OH-
    Hinweis: Auch Ammoniaklösung reagiert alkalisch; bei der Reaktion mit Wasser entstehen neben den Hydroxidionen OH- keine Metallionen, sondern Ammoniumionen NH4+:
    NH3 + H2O NH4+ + OH-
  • Dissoziation [dissoziieren] → Zerfall von Stoffen in frei bewegliche Ionen durch Einwirkung von Wassermolekülen; diese Eigenschaft besitzen insbesondere Säuren, Basen und Salze
    • Säure, hier Salzsäure HCl H+ + Cl-
      dabei entstehen immer Wasserstoffionen und je nach Säure verschiedene Säurerestionen
    • Metallhydroxid [Base], hier Lithiumhydroxid LiOH Li+ + OH-
      dabei entstehen Metallionen und in jedem Fall Hydroxidionen
    • Salz [salzartiger Stoff], hier Kaliumbromid KBr K+ + Br-
      dabei entstehen Metallionen und Säurerestionen
  • Base [nach BRÖNSTED] Teilchen, die Protonen H+ aufnehmen können [Protonenakzeptoren]
  • Aggregatzustände in Reaktionsgleichungen → (g) gasförmig [gaseous], (l) flüssig [liquid], (s) fest [solid]; (aq) wässrige Lösung
  • Reaktionswärme exotherm [Abgabe von Wärmeenergie] ΔH = -n kJ/mol [bzw. Q = -n kJ/mol]; endotherm [Aufnahme von Wärmeenergie] ΔH = +n kJ/mol [bzw. Q = +n kJ/mol]; oft auch mit Q statt ΔH angegeben (Q für Wärmemenge); Schreibweise der Einheit kJ/mol auch als kJ · mol-1 möglich; n o.a. Buachstabe als Variable für beliebige Zahlenangabe
    Bei umkehrbaren Reaktionen gilt die Angabe für die Hinreaktion [für die Rückreaktion dann das Gegenteil]!
  • umkehrbare Reaktion → Einstellung eines chemischen Gleichgewichts zwischen Hin- und Rückreaktion; gekennzeichnet mit einem Doppelpfeil [mehr]
  • hygroskopisch → Wasser [Luftfeuchtigkeit] anziehende Wirkung
  • Kation → positiv geladenes Ion
  • Anion → negativ geladenes Ion
Quellenangaben
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