Krawumm! mit Natrium

 


In der Reihe Krawumm! zeigen wir Chemie von ihrer lauten und explosiven Seite. Hier sind auch diejenigen richtig, die Chemie in der Schule sofort abgewählt haben. Auch Chemiestudierende und Chemiker*innen, die solche Versuche selbst schon gemacht haben oder gerne mal gemacht hätten, sind hier willkommen.

Viele Studierende haben in ihrem Studium das Experiment gemacht, ein winziges Stück Natrium in eine mit Wasser gefüllte Petrischale zu werfen. Spektakulärer ist es natürlich, wenn man ein größeres Natrium-Stück in einen Eimer wirft. Oder man nimmt gleich eines der schwereren Alkalielemente wie Kalium, Rubidium oder Cäsium, denn diese reagieren noch heftiger mit Wasser als Natrium. Hier seht ihr die Reaktionen von Natrium und Kalium in Wasser:

Die Chemie dahinter

Die ist erst einmal, zumindest für Chemiker*innen, nicht so spektakulär, sondern eine einfache Redox-Reaktion. Das heißt, es findet gleichzeitig eine Oxidation und eine Reduktion statt. Bei der Oxidation verlieren die Natrium-Atome ein Elektron und werden zu Natrium-Ionen. Gleichzeitig nimmt die Hälfe der Wasserstoff-Ionen des Wassers ein Elektron auf und werden zu elementarem Wasserstoff (Reduktion).

Oxidation:
2 Na → 2 Na+ + 2 e-

Reduktion:
2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH-

Gesamtreaktion:
2 Na und 2 H2O → 2 Na+ + 2 OH- + H2

Diese Reaktion ist exotherm, d.h., es entsteht Wärme. Die Natrium- und Hydroxid-Ionen bilden Natronlauge, die alkalisch ist. Um dies zu zeigen, gibt man oft einen Indikator, meist Phenolphthalein, in das Wasser. Phenolphthalein ist in neutralen oder sauren Lösungen farblos und färbt sich in alkalischen Lösungen violett.

Wann gibt es eine Explosion?

Wenn man ein kleines Stück Natrium in Wasser gibt, löst es sich unter schneller Bewegung im Wasser auf. Wenn man das Natrium aber auf ein Stück Filterpapier legt oder ein großes Stück Natrium nimmt, ist auch die entstehende Reaktionswärme höher. Der gasförmige Wasserstoff (H2), der bei der Reaktion entsteht, der Sauerstoff (aus der Luft) und die entstehende Reaktionswärme, das gibt dann eine Knallgasreaktion und damit eine Explosion. Ein schönes Erklärvideo findet ihr hier:

Und wem das zu viel Theorie war, der kann sich im nächsten Viedo anschauen, was passiert, wenn ein ganzer Natriumklumpen in einem Swimmingpool landet. Peng!


Schwerere Alkali-Elemente reagieren heftiger

Wie oben erwähnt, wird die Reaktion mit den schweren Alkalielementen heftiger. Das Element Cäsium in Wasser zu werfen, können sich wegen der hohen Kosten des Metalls nur wenige Menschen leisten. Martyn Poliakoff, Professor der Uni Nottingham, hat es getan und davon tolle Ultra-Slow-Motion-Aufnahmen erstellt.

Zu guter Letzt (ganz unten) gibt es auch noch ein Video dieser Serie mit Ultra-Slow-Motion der Reaktion von Rubidium in Wasser. Auch hier knallt es ordentlich und glücklicherweise müssen wir den Abzug nicht sauber machen.

Übrigens:

Einen Klumpen Natrium in einen Teich oder einen See zu werfen ist nicht cool, sondern blöd. Das ist wegen der entstehenden Natronlauge erstens umweltschädlich und zweitens angesichts der Tiere, die am und im Wasser leben, auch Tierquälerei.

 

Karin J. Schmitz, Redaktion FaszinationChemie.de

Kommentare

Keine Kommentare gefunden!

Neuen Kommentar schreiben

Diesen Artikel Teilen