Versuch 120: Tanzendes Natriumfeuer - Einleitung

Natrium ist ein Metall. Allerdings ist es im Vergleich mit den uns alltäglich bekannten Metallen schon etwas seltsam. Unter Metallen stellt man sich einen harten, blanken, glänzenden und meist schwer formbaren Stoff vor, der nicht brennt und in Wasser sinkt, nicht schwimmt.

Sicher hat jeder jetzt noch weitere Bilder über Metalle im Kopf. Auf den ersten Blick zeigt auch das Natrium viele dieser Eigenschaften unserer Gebrauchsmetalle. Genauer betrachtet verliert es seine Eignung als Gebrauchsmetall durch seine recht speziellen Eigenschaften, die nur durch seine Gruppennachbarn aus der Gruppe der Alkalimetalle wiederholt werden. Älteres Natrium zum Beispiel sieht gar nicht wie ein Metall aus. Natrium wird in Petroleum gelagert, weil es an der Luft umgehend eine Reaktion zeigt und Oxide bildet. Selbst das Petroleum mag dies über die Zeit nicht verhindern, was länger gelagertem Natrium seine grau/weiße Kruste gibt.

Erst wenn man das verkrustete Natrium schneidet kommt der metallisch silberne Glanz zum Vorschein. Schneiden? Ja! Natrium ist so weich, dass man es mit einem Messer schneiden kann. Schon nach wenigen Augenblicken verschwindet der Glanz an der Schnittstelle. Natrium reagiert also sehr schnell mit Sauerstoff. Mit Wasser reagiert das Natrium ebenfalls und sogar sehr heftig, was das Experiment mit einer Schale Wasser zeigt.

Natrium ist somit ein Metall, das sich wirklich nicht für den Fahrzeugbau oder in der Bauindustrie eignen würde. Man verwendet es aber mit anderer Eigenschaft, in so genannten Natriumdampflampen, die unsere Straßen beleuchten. In Verbindungen kommt Natrium viel häufiger vor. Aus dem Haushalt kennt man vor allem zwei Salze des Natriums: das Kochsalz (Natriumchlorid) und das Haushaltsnatron (Natriumhydrogencarbonat).

Das seltsamste der Metalle ist das Natrium damit aber immer noch nicht. Neuen Erkenntnissen zu Folge kann der Wasserstoff, der bei der Reaktion des Natriums mit Wasser auch eine Rolle spielt, auch als Metall angesehen werden. Dieses Gas, dass bei Raumtemperatur nichts mit Metallen gemein zu haben scheint zeigt bei sehr tiefen Temperaturen und hohen Drücken metallische Eigenschaften.

Sicherheitssymbole

Demonstrationsversuch Schutzbrille tragen! Im Abzug arbeiten! Ätzend Leichtentzündlich Neutralisieren! In den Ausguss geben.

Chemikalien

  • Natrium
  • Phenolphthalein
  • Wasser

Materialien

  • Filterpapier
  • Petrischale
  • Pinzette
  • Messer
  • Drahtnetz

Durchführung

Man gibt ein mit Wasser getränktes Filterpapier in eine Petrischale und gibt einige Tropfen Phenolphthalein hinzu. Diese Schale wird im Abzug platziert. Man nimmt nun ein Stück Natrium aus dem Glas und schneidet ein etwa erbsengroßes Stück ab.

Für das Schneiden des Alkalimetalls verwendet man ein Drahtnetz als Unterlage. Das restliche Natrium gibt man in das Glas zurück. Mögliche Rindenanteile werden mit dem Messer entfernt und kommen auch zurück in die Flasche.

Mit der Pinzette gibt man das entrindete Natriumstück auf die Papieroberfläche und schließt den Abzug.

Entsorgung

Das Drahtnetz, das Messer und die Pinzette werden nach Versuchende in der Brennerflamme abgeflammt. Die Natriumhydroxidlösung wird auf Natriumreste überprüft, neutralisiert und in den Ausguss gegeben. Natriumreste im Abzug werden vorsichtig mit einem feuchten Papier entfernt.

Ergebnisse

Das Natrium flitzt zischend über das feuchte Filterpapier. Bei genauer Beobachtung fällt auf, dass das Natrium kugelförmig immer kleiner wird. Es hinterlässt violette Schlieren auf dem Papier. In manchen Fällen kommt es kurz vor Ende der Reaktion zur Entzündung, oder Explosion des Natriums.

Natrium reagiert mit dem Wasser des feuchten Filterpapiers in folgender Weise:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Diese Reaktion verläuft exotherm, weshalb das Natriumstück schmilzt und die runde Form annimmt. Der entstehende Wasserstoff treibt das Natrium an.

Der Indikator Phenolphthalein zeigt durch seine Violettfärbung die entstehende Lauge, hier Natriumhydroxid, an.

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Hinweise

Reagierendes Natrium neigt zur Explosion. Den Versuch im Abzug durchführen und bei Explosion des Natriums diesen gründlich reinigen.

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Tanzendes Natriumfeuer

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