Versuch 83: Natrium in Salzsäure - Einleitung

Ein Stück Natrium löst sich im vorliegenden Experiment in Salzsäure auf. Für sich genommen ein schön anzusehender, doch recht abstrakter Versuch. Verallgemeinert man ihn und überträgt ihn in unseren Alltag, stellt sich heraus, dass er doch recht viel damit zu tun hat.

Natrium ist ein Alkalimetall, unterscheidet sich in der Reaktion mit Säuren prinzipiell aber wenig von anderen Metallen. Metalle reagieren mit Säuren. Dies ist ein Spezialfall der Korrosion. Kommen wir zu einer einfachen Alltagsfrage, die sich jeder bestimmt schon einmal gestellt hat. Warum haben Konservendosen aus Metall eigentlich eine Plastikbeschichtung an ihrer Innenseite? Genau aus dem Grund, aus dem Natrium nicht in Salzsäure geworfen werden sollte! Klären wir auf:

Auch leicht saure Lebensmittel enthalten Säuren, die mit dem Metall der Dose reagieren und das Lebensmittel "ver(metall)salzen". Es sind Metallsalze, die sich bei der Reaktion von Säuren mit Metallen bilden. Nicht alle Metalle reagieren in gleicher Weise mit Säuren. Besonders edle Metalle, wie Gold oder Platin lassen sich schwer durch Säuren angreifen. Das macht man sich bei der Goldsuche zu nutze.

Gold kommt in der Natur immer im Gemisch mit anderen Metallen vor. Mit Säuren löst man die unedlen Metalle und kann sie in der Lösung vom Gold trennen. Die Reaktion von Säuren und Metallen nutzt man weiterhin in der Kunst, um mit Metallätzungen Bilder zu schaffen. In der Technik werden Metallplatinen mit Hilfe von Salzsäure oder anderen Säuren geätzt.

Sicherheitssymbole

Demonstrationsversuch Schutzbrille tragen! Ätzend Leichtentzündlich Neutralisieren! ?!?

Chemikalien

  • Natrium
  • Salzsäure (37%)

Materialien

  • Standzylinder
  • Messer
  • Spülmittel
  • Drahtnetz
  • Pinzette

Durchführung

Ein großer Standzylinder wird mit Spülmittel ausgewaschen, um ein späteres festsetzen von Natrium am Gefäßrand zu verhindern. Man befüllt danach den großen Standzylinder im Abzug mit konzentrierter Salzsäure. Die Mengen variieren hierbei mit der Größe des Zylinders. Wie auf dem Bild zu erkennen sollte die Füllhöhe 5-10cm betragen.

Nun entrindet man ein erbsengroßes Stück Natrium auf einem Drahtnetz und gibt es mit einer Pinzette in den Standzylinder.

Entsorgung

Die Lösung wird nach Versuchende neutralisiert und in den Ausguss gegeben. Natriumreste an Drahtnetz, Messer und Pinzette werden in einer Brennerflamme abgeflammt.

Ergebnisse

Das Natrium bewegt sich schnell über die Oberfläche der Säure, wird dabei immer kleiner und hinterlässt einen trüben Niederschlag. Bei diesem Ablauf finden sich gleich zwei Reaktionstypen der anorganischen Chemie wieder.

Zum Einen handelt es sich um eine Neutralisation, zum Anderen um Redoxreaktionen. Das Natrium reagiert mit Säuren in folgender Weise:

Oxidation: Na → Na+ + e-

Reduktion: 2H3O+ + 2e- → H2 + 2H2O

Gesamt: 2Na + 2H3O+ → 2Na+ + 2H2O + H2

Nun ist auch konzentrierte Salzsäure nicht rein. Sie besteht nicht aus 100% Chlorwasserstoff (HCl) sondern ist eine 37%ige Lösung von HCl in Wasser. Natrium kann also nicht nur mit der Säure selber reagieren, sondern auch mit dem Wasser. Wieder handelt es sich dabei um eine Redoxreaktion.

Oxidation: Na → Na+ +e-

Reduktion: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-

Gesamt: 2Na + 2H2O → 2Na+ + 2OH- + H2

Die entstandene Natronlauge wird durch die Säure in der Lösung sofort neutralisiert:

NaOH + HCl → NaCl(aq) + H2O

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Hinweise

Bei zu großen Natriummengen kann es zur Zündung brennbarer Gase und des Natriums kommen!

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Natrium in Salzsäure

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NEU

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