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Laugen / Basen

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Wichtige Metallhydroxide

Natrium reagiert
mit Wasser

Salze, die in Wasser alkalisch reagieren

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Heftige Reaktion mit Wasser

natrium

Natrium reagiert mit Wasser zu Natronlauge und Wasserstoff:

Natrium-reagiert-mit-Wasser

Erklärung: (aq)Lex

Der Universalindikator färbt sich sofort blau (es entsteht also eine Lauge). Der Wasserstoff bildet eine Art "Polster", auf dem das Natrium wie auf einem Luftkissen getragen wird. Durch die stark exotherme Reaktion entzündet sich das Natrium und brennt mit gelber Flamme (siehe Flammenprobe). Schließlich bildet der Wasserstofff mit dem Luftsauerstoff ein explosives Gasgemisch (Knallgas). Wird das Stückchen Natrium mit einem Filterpapier dazu gezwungen auf einer Stelle zu bleiben, so ist die Hitzeentwicklung und die Konzentration an Knallgas dort groß genug, dass es zur Explosion kommen kann.

Im Internet kursieren viele Videos zu dieser Reaktion. Wie das folgende Video zeigt, neigt der Mensch zu Übertreibungen, die heutzutage glücklicherweise der Umwelt zuliebe nicht mehr erlaubt sind.

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Exkurs für Profis

Die Reaktion im Detail

Im Kapitel "Säuren reagieren mit unedlen Metallen" haben wir festgestellt, dass bei diesem Reaktionstyp neben einem Salz auch das Gas Wasserstoff entsteht. So reagiert Natrium mit Salzsäure zu Natriumchlorid und Wasserstoff:

Natrium-reagiert-mit-Salzsaeure

Unedle Metalle reagieren mit Wasserstoff-Ionen (Protonen), die aus einer beliebigen Säure stammen können, indem sie Elektronen abgeben:

Natrium-gibt-ein-Elektron-ab

Jeweils zwei Wasserstoff-Atome bilden sofort ein Wasserstoff-Molekül:

Wasserstoff-Molekuel

Doch bei der Reaktion von Natrium mit Wasser ist keine Säure im Spiel, die Wasserstoff-Ionen geben könnte. Wasser ist doch keine Säure - oder etwa doch?


Die Autoprotolyse des Wassers

Autoprotolyse

Wasser dissoziiert (aufgrund der Elektronegativitätsdifferenz zwischen Wasserstoff- und Sauerstoff-Atomen) tatsächlich zu Wasserstoff-Ionen und Hydroxid-Ionen. Allerdings liegt das Gleichgewicht sehr stark auf der linken Seite. Reines Wasser hat einen pH-Wert von 7, ist also neutral, da die gleiche Menge an Wasserstoff-Ionen und Hydroxid-Ionen vorhanden ist. Offensichtlich neutralisieren sich beide Teilchenarten.

Die Konzentration an Wasserstoff-Ionen, die durch die Autoprotolyse des Wassers gebildet werden, ist dermaßen gering, dass man die Heftigkeit mit der Natrium mit Wasser reagiert, nicht erklären kann. Hinzu kommt, dass die Hydroxid-Ionen die Bildung von Wasserstoff-Ionen beim Ablauf der Reaktion zunehmend blockieren.

Wahrscheinlicher ist daher folgender Ablauf:

wahrscheinlicher

Das Bestreben des Natrium-Atoms, sein einziges Valenzelektron abzugeben ist sehr groß, da das hierbei entstehende Natrium-Ion eine voll besetzte Valenzschale erhält. Das Elektron (e-) des Natrium-Atoms "springt" also zum partiell positiv geladenen Wasserstoff-Atom des Wassermoleküls (entgegen gesetzte Ladungen ziehen sich immer an). Es entsteht ein Natrium-Ion, also ein Kation. Gleichzeitig wird ein Wasserstoff-Atom vom Wasser-Molekül abgespalten. Einzelne Wasserstoff-Atome, die so entstehen, nennt man auch Wasserstoff-Atome "in statu nascendi" (lat, im Zustand der Geburt). Sie sind sehr reaktionsfreudig, da auch sie eine voll besetzte Valenzschale anstreben. Dies erreichen sie durch Kombination mit einem anderen Wasserstoff-Atom, indem sie gemeinsam die Bindungselektronen benutzen (Atombindung). Siehe oben.

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