Natronlauge

Natronlauge Übung

• Nenne die Eigenschaften von Natriumhydroxid.

  Tipps

  In Wasser gelöste Hydroxide werden auch als Laugen bezeichnet.

  Lösung

  Natriumhydroxid ist ein weißer Feststoff. In fester Form wird er auch Ätznatron genannt. Im Labor wirst du eher mit Lösungen arbeiten. Diese heißen dann Natronlauge. Natriumhydroxid ist eine starke Base, deshalb dissoziiert es auch in Lösung vollständig in seine Ionen. Da dabei Hydroxid-Ionen entstehen, steigt der pH-Wert in der Lösung - sie wird also basisch. Sehen kannst du das, wenn du einen Streifen Universalindikatorpapier in die Lösung hältst, denn dieser färbt sich dann blau. Wenn du mit Natronlauge arbeiten willst, musst du immer darauf achten, dass deine Augen und Hände geschützt sind, da es sich um eine ätzende Verbindung handelt.

• Erkläre die Gasentwicklung bei folgendem Versuch.

  Tipps

  Überlege dir, welche Elemente in deinen Ausgangsstoffen enthalten sind und was demzufolge bei der Reaktion entstehen kann.

  Bei der Reaktion wird Aluminium oxidiert. Überlege dir, was bei der Reaktion reduziert werden könnte.

  Lösung

  Metalle reagieren in der Regel nicht mit Natriumhydroxid. Bei Aluminium ist das anders. Die Hydroxid-Ionen in der Lösung komplexieren das Aluminium, wodurch sich ein komplexes Anion, ein Aluminat, bildet. Neben der Bildung des komplexen Salzes entsteht außerdem noch Wasserstoff. Den gasförmigen Wasserstoff kannst du anhand der aufsteigenden Bläschen sehen.

  $2~NaOH + 2~Al + 6~H_2O \rightarrow 2~Na[Al(OH)_4] + 3~H_2$

  Die Reaktionsgleichung zeigt, dass es wirklich nur Wasserstoff sein kann. Metalle haben viel zu hohe Siedepunkte, als dass diese bei so einer Reaktion entstehen könnten. Kohlenstoffdioxid kann auch nicht entstehen, da gar kein Kohlenstoff bei den Edukten enthalten ist und laut Massenerhaltungssatz nichts Neues dazukommen kann. Auch Sauerstoff kann nicht entstehen. Da das Aluminium bei dieser Reaktion nämlich oxidiert wird, muss ein anderes Element reduziert werden. Sauerstoff hat auf Eduktseite allerdings schon seine kleinste Oxidationszahl und kann damit auch nicht weiter reduziert werden.

• Entscheide, welche Chemikalien ätzend sind.

  Tipps

  Überlege dir, bei welchen Chemikalien du dich schützen solltest.

  Lösung

  Es gibt im Labor eine Reihe von Chemikalien, bei denen du besonders vorsichtig sein musst. Wenn sie ätzend sind, erkennst du das an dem entsprechenden Symbol. In diesen Fällen solltest du immer eine Schutzbrille und Handschuhe tragen. Kochsalz und Zucker kennst du schon aus dem Haushalt, hier sind diese Schutzmaßnahmen nicht notwendig, da sie nicht ätzend sind. Auch Paraffin, ein Wachs, ist nicht ätzend.

• Erkläre, warum Universalindikatorpapier mit NaOH blau wird.

  Tipps

  In welche Ionen dissoziiert Natriumhydroxid in wässriger Lösung?

  Lösung

  Das pH-Papier ist getränkt mit Indikatorlösung. Indikatoren sind Farbstoffe, die je nach Protonierung oder Deprotonierung, also je nachdem wie viele Protonen oder Hydroxid-Ionen in Lösung sind, ihre Struktur ändern und damit auch ihre Farbigkeit. Je nach Konzentration der $H^+$-Ionen in der Lösung wechselt der Farbstoff seine Farbe und zeigt damit den pH-Wert an. Ein Universalindikator zeigt dir neutrale Lösungen durch eine Grünfärbung an. Saure Lösungen, wenn also mehr Protonen als Hydroxid-Ionen in Lösung sind, werden durch eine Rotfärbung angezeigt und basische Lösungen, wenn also mehr Hydroxid-Ionen als Protonen in Lösung sind, durch eine Blaufärbung. Da Natronlauge in Wasser dissoziiert, erhöht sie die Konzentration an Hydroxid-ionen in der Lösung und somit wird das Papier blau.

  $NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$

• Bestimme die Reaktionsprodukte in folgenden Reaktionen mit $NaOH$.

  Tipps

  Natronlauge liegt dissoziiert vor.

  Laugen werden durch Säuren unter Bildung eines Salzes neutralisiert.

  Lösung

  Eine typische Reaktion für Hydroxide sind Neutralisationsreaktionen. Dabei reagieren eine Base und eine Säure unter Bildung eines Salzes und Wasser. In diesem Fall reagiert die Base $NaOH$ einmal mit der Säure $HCl$ und einmal mit der Säure $HNO_3$. Es entstehen dann die Salze Natriumchlorid $NaCl$ bzw. Natriumnitrat $NaNO_3$. Mit Kohlendioxid reagieren Hydroxide unter Bildung der entsprechenden Carbonate. Natriumhydroxid reagiert dann also zu Natriumcarbonat. Eine weitere wichtige Reaktion von Natriumhydroxid ist die vollständige Dissoziation in Wasser, wobei die Ionen $Na^+$ und $OH^-$ entstehen.

• Erkläre die Beobachtung zu folgendem Versuch.

  Tipps

  Was befindet sich in der Atemluft?

  Ein Gas der Atemluft reagiert mit Calciumhydroxid ähnlich wie mit Natronlauge.

  Lösung

  Die dargestellte Reaktion dient auch zum Nachweis von Kohlenstoffdioxid. Dazu wird in eine Lösung aus Calciumhydroxid einfach $CO_2$ geleitet. Genau wie Natronlauge mit Kohlenstoffdioxid Natriumcarbonat bildet, bildet auch Calciumhydroxid mit Kohlenstoffdioxid Calciumcarbonat $CaCO_3$. Dieses Salz ist schwerer löslich als Calciumhydroxid, so dass sich eine Trübung der Lösung wahrnehmen lässt.