Herstellung von NaOH (und Cl ): Alkalichloridelektrolyse
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<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>NaOH</strong> (<strong>und</strong> <strong>Cl</strong> 2 ): <strong>Alkalichloridelektrolyse</strong><br />
Diaphragma/Membranverfahren<br />
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<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> <strong>NaOH</strong> (<strong>und</strong> <strong>Cl</strong> 2 )<br />
Amalgamverfahren<br />
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Verwendung <strong>von</strong> <strong>NaOH</strong> <strong>und</strong> KOH<br />
Backofenreiniger<br />
Abflussreiniger<br />
Denaturierung <strong>von</strong> Proteinen<br />
<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> Laugengebäck<br />
<strong>NaOH</strong>: Aufschluss <strong>von</strong> Bauxit zur<br />
<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> Aluminium<br />
<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> NaO<strong>Cl</strong> (Bleich- <strong>und</strong><br />
Desinfektionsmittel)<br />
KOH: Trockenmittel, CO 2 -Absorber,<br />
Schmierseifeherstellung,<br />
K-Polyphosphate als Wasserenthärter<br />
(besser löslich als Na-Verbindungen)<br />
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Halogenide – Li<strong>Cl</strong>, Na<strong>Cl</strong>, K<strong>Cl</strong>, Rb<strong>Cl</strong>, Cs<strong>Cl</strong><br />
Eigenschaften<br />
• farblos, hochschmelzend (450 – 1000°C)<br />
• typische Salze (ionische Verbindungen)<br />
• kristallin (Na<strong>Cl</strong>- bzw. Cs<strong>Cl</strong>-Typ)<br />
• Gitterenergien nehmen <strong>von</strong> Li zu Cs ab<br />
• LiF ist schwer löslich<br />
Gewinnung, <strong>Herstellung</strong><br />
Aus Lagerstätten (Na<strong>Cl</strong>, K<strong>Cl</strong>)<br />
Umsetzung der Hydroxide oder Carbonate mit<br />
Halogenwasserstoffen<br />
Na<strong>Cl</strong><br />
Cs<strong>Cl</strong><br />
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Bedeutung <strong>und</strong> Verwendung <strong>von</strong> Na<strong>Cl</strong><br />
– Bedarf der chem. Industrie: 150 Mio t pro Jahr (<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong><br />
Na 2CO 3, <strong>NaOH</strong>, <strong>Cl</strong> 2, H<strong>Cl</strong>, Wasserglas)<br />
– Kältemischungen (Eis : Kochsalz = 3,5 : 1, -21 °C), Winterdienst<br />
– Bedarf des Menschen mind. 3g/Tag (üblich: 8g/Tag)<br />
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Carbonate – Na 2 CO 3<br />
Gewinnung<br />
Weltproduktion ca. 30 Mio t pro Jahr (da<strong>von</strong> ca. 70 % Natursoda)<br />
<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> synth. Soda nach dem Ammoniak-Soda-Verfahren<br />
(Solvay-Prozess)<br />
Verwendung<br />
<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> Glas (50 %)<br />
Wasserenthärtung<br />
<strong>Herstellung</strong> <strong>von</strong> Na-Phosphaten<br />
Waschmitteln, Na-Salzen<br />
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Verwendung <strong>von</strong> Na 2 CO 3<br />
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Natriumhydrogencarbonat – NaHCO 3<br />
nur Alkalimetalle bilden stabile Hydrogencarbonate<br />
(außer Li)<br />
<strong>Herstellung</strong><br />
Na 2CO 3 + CO 2 + H 2O → 2 NaHCO 3 ↓<br />
Verwendung<br />
Pulverfeuerlöscher<br />
Beim Erhitzen:<br />
2 NaHCO 3 → Na 2CO 3 + CO 2 + H 2O<br />
Brausepulver, Badetabletten, Backpulver<br />
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Biologische Bedeutung <strong>von</strong> Na <strong>und</strong> K<br />
K + überwiegend in Pflanzen<br />
K + <strong>und</strong> Na + zu gleichen Teilen im tierischen Organismus<br />
K + / Na + -Gefälle hält osmotischen Druck der Zellen aufrecht (K<br />
innerhalb, Na außerhalb der Zellen)<br />
Na + hemmt die Vorgänge, die K + katalysiert, K + / Na + -Pumpe<br />
entscheidend<br />
K + aktiviert Enzymen für Photosynthese <strong>und</strong> Atmung<br />
K + -Diffusion durch Zellmembran steuert Nervenreizleitung<br />
K-Überschuß führt zu Muskelkrämpfen<br />
K in Pflanzenzellen: Steuerung des Quellverhaltens, K-Mangel<br />
verursacht Welken<br />
Kalidünger<br />
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Lithium <strong>und</strong> seine Verbindungen<br />
Li ist der leichteste kristalline Feststoff<br />
Verwendung für Legierungen im Flugzeugbau, z. B. LA 141 (14<br />
% Li, 1 % Al, 85 % Mg, Dichte: 1,35 g/cm 3 )<br />
Li hat das negativste Standard-Elektrodenpotential aller<br />
Elemente<br />
extrem starkes Reduktionsmittel<br />
Weitere Anwendungen, z. B.<br />
LiOH zur Produktion <strong>von</strong> Lithiumfetten (60 % aller Schmiermittel<br />
in der Automobilindustrie enthalten Li), Li-Salz der Stearinsäure<br />
C 17H 35COOLi<br />
Bau <strong>von</strong> Hochleistungsbatterien<br />
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Lithium-Ionen-Batterie<br />
Anode Li x C n n C + x Li + + x e -<br />
Katode Li 1-x Mn 2 O 4 + x Li + + x e - LiMn 2 O 4<br />
Elektrolyt LiPF 6 in Lösungsmittel, das keine Protonen enthält<br />
hohe Zellspannung<br />
(1,5 – 3,7 V)<br />
hohe Energiedichte<br />
(300 Wh/kg)<br />
mehr als 1000 Ladecyclen<br />
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Zusammenfassung 1. Hauptgruppe<br />
Alaklimetalle sind die reaktivsten Metalle (reagieren mit fast allen<br />
Nichtmetallen)<br />
Reaktivität steigt mit der Ordnungszahl<br />
starke Reduktionsmittel (negative Standardpotentiale, unedel)<br />
heftige Reaktion mit Wasser unter H 2-Entwicklung<br />
bilden Ionenverbindungen in denen sie immer als einwertige<br />
Kationen vorliegen<br />
Hydroxide gehören zu den stärksten Basen<br />
die meisten Verbindungen sind leicht wasserlöslich<br />
technisch wichtige Verbindungen sind Na<strong>Cl</strong>, <strong>NaOH</strong>, Na 2CO 3<br />
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