Ziel des Versuchs: Alkalimetalle werden in eine Glaswanne gegeben und das freiwerdende Gas in verschiedenen Varianten nachgewiesen.
| Thema: Alkalimetalle | Tags: Alkalimetalle, 1. Hauptgruppe, Reaktivität, Nachweisreaktionen | Klassenstufen: 9-10 | Versuchsart: LV |
Materialien
Glaswanne, großes Reagenzglas, Natriumlöffel, Feuerzeug
Chemikalien
Wasser, Natrium, Kalium, Lithium, Ethanol
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Ethanol | 225‐319 | 210‐240‐305+351+338‐403+233 |   |
| Lithium | H260-H314-EUH014 | -- |  |
| Natrium | H260-H314-EUH014 | -- | |
| Kalium | H260-H314-EUH014 | -- | |
| Natronlauge 1 M | H314 | P280-P301+P330+P331-P305+P351+P338-P309+P310 | |
Durchführung
Die Glaswanne wird mit Wasser gefüllt. Ein kleines, etwa erbsengroßes Stück Lithium wird entrindet und auf die Wasseroberfläche gegeben. Die Metallreste werden sofort im bereitgestellten Ethanol entsorgt. Der Vorgang kann wiederholt werden nachdem ein Stück Filterpapier auf der Wasseroberfläche schweben gelassen wird.
Mit den anderen beiden Alkalimetallen wird ebenso verfahren. Wegen der heftigen Reaktion sollte bei Kalium auf das Filterpapier verzichtet werden.
Beobachtung
Lithium: Das Metall wird zu einer runden Kugel und gleitet über die Wasseroberfläche. Es ist eine Gasentwicklung zu beobachten. Zusammen mit dem Filterpapier bleibt die Bewegung räumlich beschränkt und es findet eine Selbstentzündung statt.
Natrium: Das Metall wird zu einer runden Kugel und gleitet schnell über die Wasseroberfläche. Es ist eine ausgeprägte Gasentwicklung zu beobachten. Zusammen mit dem Filterpapier bewegt sich das Natrium nicht mehr und es findet nach einigen Sekunden eine heftige Selbstentzündung statt.
Kalium: Die Metallkugel entzündet sich nach wenigen Augenblicken selbst, während sie auf die Wasseroberfläche umhergleitet. Es brennt mit bläulicher Flamme.
Deutung
Alkalimetalle bilden mit Wasser Alkalilaugen unter Wasserstofffreisetzung. Die Reaktionsgleichung ist beispielhaft für Natrium:
2Me(s) + 2H2O(l) → 2Me+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g)
Wenn ein Filterpapier auf der Wasseroberfläche ist, hindert es die Bewegung des Metalls, sodass ein Kühlungseffekt des Wassers nicht mehr existiert. Die Temperatur erreicht die Zündtemperatur des Wasserstoff-Luft-Gemisches, sodass es sich entzündet.
Entsorgung
Die Entsorgung ohne Phenolphtalein erfolgt über den Säue-Base-Abfall. Phenolphtalein muss über den organischen Lösungsmittel Abfall entsorgt werden, genau wie die abreagierten Metallreste im Ethanol.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse:
Dieser Versuch wurde als Demonstrationsversuch gewählt, da sowohl Natrium als auch Kalium ein Tätigkeitsverbot für SuS aufweisen. Insbesondere bei Kalium entsteht eine heftige Reaktion, dessen Vorführung besonderer Schutzvorkehrungen (Handschuhe, Schutzglas, sehr geringe Mengen verwenden) bedarf, bzw. auf die besser verzichtet werden sollte.
Es kann der Zusammenhang der Heftigkeit der Reaktion mit der Position im PSE thematisiert werden. Auch andere Tendenzen wie die Elektronegativität können eingeführt, bzw. besprochen werden.
Als Variante kann Phenolphtalein, in Ethanol gelöst, in das Wasser gegeben werden. Da sich der pH Wert durch die Reaktion in das Basische verändert „zieht“ das Metall einen rosafarbenen Schleier hinter sich her. Diese könnten als „Spuren von Pink Panther im Labor“ als Problemexperiment eingeleitet werden.
Literatur
Wich, Peter. Natrium im Wasser. Verfügbar unter: http://www.experimentalchemie.de/versuch-041.htm (Zuletzt abgerufen am 09.08.2015).
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