alkalimetalle

I. Gruppe des PSE
	©stu2008/01/08 (last update)

Elemente der 1. Gruppe: "Alkalimetalle":
1 Außenelektron - einwertig, niedrige Elektronegativität, geringe Dichte, weich, sehr reaktionsfreudig (müssen unter Luftabschluss aufbewahrt werden), bilden Hydroxide (Laugen), färben die Flamme eines Brenners.

Elemente der 2. Gruppe: "Erdalkalimetalle":
2 Außenelektronen - zweiwertig, niedrige Elektronegativität, geringe Dichte, nicht so reaktionsfreudig, wie Alkalimetalle (Mg überzieht sich mit schützender Oxidschicht), bilden Hydroxide (Laugen), färben zum Teil die Flamme eines Brenners.

Alkalimetalle

Sie sind reaktionsfreudiger als die Elemente der 2. Gruppe und reagieren sofort mit H₂O und O₂:

Ein Stück Natrium wird in eine Schale mit Wasser (mit Phenolphthalein) gegeben. Das Natrium beginnt zu brennen und das Phenolphthalein (Säure-Laugen-Indikator) färbt sich rotviolett.
Bei der Reaktion von Na mit H₂O ensteht NaOH (färbt Phenolphthalein) und H₂ (verbrennt).
2 Na + 2 H₂O => 2 NaOH + H₂
2 H₂ + O₂ => 2 H₂O

Mit Sauerstoff bilden Alkalimetalle Oxide oder Peroxide, fast alle Salze der Alkalimetalle sind wasserlöslich.

Flammenfärbung

Anwendung bei Feuerwerken (Pyrotechnik) und zur Identifikation der Alkalimetalle. Ein MgO-Stäbchen oder ein Platin-Draht werden in eine Salzlösung getaucht und in die Flamme des Brenners gehalten. Betrachtet man die Flamme mit einem geeichten Spektroskop, so lassen sich die exakten Wellenlängen ablesen.

Lithium

karminrot

Natrium

gelb

Kalium

violett

Rubidium

rot

Cäsium

blau

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Gewinnung der Alkalimetalle:

Durch Schmelzflusselektrolyse von z. B. LiCl, NaCl, KCl
Nebenprodukt: Cl₂-Gas
Verwendung: Li für Legierungen, galvanische Elemente, für pharmazeutische Zwecke, Li, Na und K als Kühlmittel in AKW

In der Natur kommen sie nur in Verbindungen vor:

Lithium	vor allem in Silikaten
Natrium	als NaCl im Meerwasser, in Na(AlSi₃O₈) (Natronfeldspat), als Na₂CO₃ (Soda), NaNO₃ (Chilesalpeter), Na₂SO₄ .10 H₂O (Glaubersalz) und Kryolith Na₃(AlF₆)
Kalium	vor allem in Silikaten und auch in Lagerstätten, die durch Verdunstung von Meeresteilen entstanden sind.

Wichtige Verbindungen:

NaCl Na-chlorid, "Kochsalz"	Gewinnung aus Meerwasser oder Lagerstätten aus ehemaligem Meer, Verwendung: Herstellung anderer Na-Verbindungen, Konservierung, Gewürz, Streusalz, Kältemischungen, für Ionenaustauscher in Geschirrspülern.
NaOH Na-hydroxid, "Natronlauge"	Gewinnung durch Elektrolyse von NaCl-Lösung, zur Herstellung von Seife, Cellulose, Viscose, Reinigungsmitteln.
Na₂SO₄ . 10 H₂O Na-sulfat, "Glaubersalz"	Häufiges Nebenprodukt chemischer Synthesen, in Mineralwässern enthalten, wirkt abführend, enthält 10 mol H₂O pro mol Salz ("Kristallwasser").
NaNO₃ Na-nitrat, "Chilesalpeter"	Große Lagerstätten in Chile, wurde früher als Dünger verwendet, wird heute synthetisch hergestellt: Na₂CO₃ + 2 HNO₃ => 2 NaNO₃ + H₂O + CO₂ .
Na₂CO₃ . 10 H₂O _{Na-carbonat, "Soda"}	Kommt in Salzseen vor, wird auch synthetisch hergestellt ("Solvay-Verf.") Verwendung: zur Waschmittel-, Papier-, Glas-, Cellulose-Herstellung.
NaHCO₃ _{Na-hydrogencarbonat, "Speisesoda"}	Zerfällt in der Hitze: 2 NaHCO₃ => Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ daher Verwendung als Backpulver und in Feuerlöschern, reagiert mit Säure unter Bildung von CO₂ , daher Verwendung in Brausepulver (mit festen Säuren).

K₂CO₃ K-carbonat, "Pottasche"	Wurde früher aus Pflanzenasche gewonnen, kommt im Toten Meer vor, zur Herstellung von Schmierseife und Kaliglas, Dünger für saure Böden. Verwendung auch als Backpulver.
KOH K-hydroxid, "Kalilauge"	Gewinnung durch Elektrolyse von KCl-Lösung, Verwendung zu Herstellung von Schmierseife und Waschmitteln.
K₂SO₄ Kaliumsulfat	Verwendung als Düngemittel.
KNO₃ Kaliumnitrat, "Salpeter"	Gewinnung aus Natriumnitrat, Verwendung als Düngemittel, Bestandteil von "Schwarzpulver" (75% KNO₃, 15% Holzkohle, 10% Schwefel).
KCl Kaliumchlorid	Wird in den USA neben einem Betäubungsmittel und einem Mittel zur Muskelerschlaffung (führt zum Atemstillstand) in der "Todesspritze" bei Hinrichtungen verwendet. In entsprechender Dosis führt es zum Herzstillstand.

Lithium ist das leichteste der festen Elemente. Da Lithium das am wenigsten edle Metall ist, wird es in Batterien und Akkumulatoren eingesetzt. Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind derzeit die besten Akkus für Handys und Laptops (siehe auch Elektrochemie).
Lithiumcarbonat bzw. Lithiumcitrat (Salz der Citronensäure) wird bei manisch depressiven Patienten eingesetzt und kann nach einer Studie von 1998 die Selbstmord-Rate depressiver Menschen signifikant senken (Scientific American 3/2003).

Stelle folgende Reaktionsgleichungen auf:

1) Aus Natriumchlorid wird durch Elektrolyse Natrium gewonnen, Nebenprodukt ist Chlorgas.

2) Elementares Kalium reagiert sehr heftig mit Wasser, es entsteht Kalilauge und Wasserstoff.

3) Aus Li₂O₂ und Kohlendioxid entsteht Lithiumcarbonat und Sauerstoff.

4) Natrium wird als Reduktionsmittel bei der Gewinnung von Titan aus TiCl₄ verwendet, es reagiert dabei zu NaCl.

5) Bei der Elektrolyse von NaCl-Lösung entsteht NaOH, Wasserstoff und Chlor.

6) Aus Natriumcarbonat und Salpetersäure kann man Natriumnitrat gewinnen, dabei entsteht auch Kohlendioxid und Wasser.

7) Natriumsulfat wird aus Natriumchlorid und Magnesiumsulfat hergestellt.

8) Kalium lässt sich aus Kaliumchlorid und Natrium herstellen.

9) Kaliumcarbonat kann aus Kalilauge und Kohlendioxid hergestellt werden.

10) Aus Natriumnitrat und Kaliumchlorid gewinnt man Kaliumnitrat.

"Natriumchlorid" (3. Klasse)

Mineralstoffe - Mineralwasser (3. Klasse)

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