24

Herstellung von NaOH (und Cl2): Alkalichloridelektrolyse

Diaphragma/Membranverfahren

26

Herstellung von NaOH (und Cl2)

Amalgamverfahren

28

Verwendung von NaOH und KOH

Backofenreiniger

Abflussreiniger

Denaturierung von Proteinen

Herstellung von Laugengebäck

NaOH: Aufschluss von Bauxit zur Herstellung von Aluminium

Herstellung von NaOCl (Bleich- und Desinfektionsmittel)

KOH: Trockenmittel, CO2-Absorber, Schmierseifeherstellung,K-Polyphosphate als Wasserenthärter (besser löslich als Na-Verbindungen)

29

Halogenide – LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl

Eigenschaften

• farblos, hochschmelzend (450 – 1000°C)

• typische Salze (ionische Verbindungen)

• kristallin (NaCl- bzw. CsCl-Typ)

• Gitterenergien nehmen von Li zu Cs ab

• LiF ist schwer löslich

Gewinnung, Herstellung

Aus Lagerstätten (NaCl, KCl)

Umsetzung der Hydroxide oder Carbonate mit Halogenwasserstoffen

NaClNaCl

CsClCsCl

30

Bedeutung und Verwendung von NaCl

– Bedarf der chem. Industrie: 150 Mio t pro Jahr (Herstellung von Na2CO3, NaOH, Cl2, HCl, Wasserglas)

– Kältemischungen (Eis : Kochsalz = 3,5 : 1, -21 °C), Winterdienst

– Bedarf des Menschen mind. 3g/Tag (üblich: 8g/Tag)

31

Carbonate – Na2CO3

Gewinnung

Weltproduktion ca. 30 Mio t pro Jahr (davon ca. 70 % Natursoda)

Herstellung von synth. Soda nach dem Ammoniak-Soda-Verfahren (Solvay-Prozess)

Verwendung

Herstellung von Glas (50 %)

Wasserenthärtung

Herstellung von Na-PhosphatenWaschmitteln, Na-Salzen

33

Verwendung von Na2CO3

34

Natriumhydrogencarbonat – NaHCO3

nur Alkalimetalle bilden stabile Hydrogencarbonate(außer Li)

Herstellung

Na2CO3 + CO2 + H2O → 2 NaHCO3 ↓

Verwendung

PulverfeuerlöscherBeim Erhitzen:2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

Brausepulver, Badetabletten, Backpulver

35

Biologische Bedeutung von Na und K

K+ überwiegend in Pflanzen

K+ und Na+ zu gleichen Teilen im tierischen Organismus

K+ / Na+-Gefälle hält osmotischen Druck der Zellen aufrecht (K innerhalb, Na außerhalb der Zellen)

Na+ hemmt die Vorgänge, die K+ katalysiert, K+ / Na+-Pumpe entscheidend

K+ aktiviert Enzymen für Photosynthese und Atmung

K+-Diffusion durch Zellmembran steuert NervenreizleitungK-Überschuß führt zu Muskelkrämpfen

K in Pflanzenzellen: Steuerung des Quellverhaltens, K-Mangel verursacht Welken

Kalidünger

36

Lithium und seine Verbindungen

Li ist der leichteste kristalline Feststoff

Verwendung für Legierungen im Flugzeugbau, z. B. LA 141 (14 % Li, 1 % Al, 85 % Mg, Dichte: 1,35 g/cm3)

Li hat das negativste Standard-Elektrodenpotential aller Elemente

extrem starkes Reduktionsmittel

Weitere Anwendungen, z. B.

LiOH zur Produktion von Lithiumfetten (60 % aller Schmiermittel in der Automobilindustrie enthalten Li), Li-Salz der Stearinsäure C17H35COOLi

Bau von Hochleistungsbatterien

37

Lithium-Ionen-Batterie

hohe Zellspannung(1,5 – 3,7 V)

hohe Energiedichte(300 Wh/kg)

mehr als 1000 Ladecyclen

Anode LixCn n C + x Li+ + x e-

Katode Li1-xMn2O4 + x Li+ + x e- LiMn2O4

Elektrolyt LiPF6 in Lösungsmittel, das keine Protonen enthält

38

Zusammenfassung 1. Hauptgruppe

Alaklimetalle sind die reaktivsten Metalle (reagieren mit fast allen Nichtmetallen)

Reaktivität steigt mit der Ordnungszahl

starke Reduktionsmittel (negative Standardpotentiale, unedel)

heftige Reaktion mit Wasser unter H2-Entwicklung

bilden Ionenverbindungen in denen sie immer als einwertige Kationen vorliegen

Hydroxide gehören zu den stärksten Basen

die meisten Verbindungen sind leicht wasserlöslich

technisch wichtige Verbindungen sind NaCl, NaOH, Na2CO3