Einführung in die Allgemeine und die Anorganische Chemie: Die chemische Reaktion

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Auf in die chemischen Reaktionen. Keine Angst, im laufe der Zeit fällt der Groschen. Erst mal lesen und drüber nachdenken:

Wenn ein Metallatom, z.B. Li ein Elektron abgibt entsteht ein Li-Kation (Li⁺). Dieses Elektron kann z.B. Cl als Reaktionspartner aufnehmen, hierbei entsteht ein Cl-Anion (Cl^-).

Das ganze kann man mit z.B. Li-Metall und Cl-Gas machen, das dann leuchtende Feuererscheinungen hervorruft. Produkt ist ein Salz.

2 Li + Cl₂ ----> 2 LiCl

Wenn man das LiCl in Wasser gibt, löst sich das Salz auf, und es bilden sich Li⁺- und (OH)^--Ionen, die sich im Wasser verteilen.

Man kann aber auch hergehen, das Li-Metall in Wasser geben. Auch hier gibt es Feuererscheinungen. Das Li-Metall saust als Kugel geschmolzenen Metalls über die Wasseroberfläche. Es entsteht Li-Hydroxid (Li(OH)) und Wasserstoff, der für die Feuererscheinung verantwortlich ist. Das Li-Hydroxid löst sich sofort im Wasser, und es entsteht alkalisch reagierende Lithiumlauge als wässrige Lösung:

2 Li + 2 H₂O ---> 2 Li⁺ (OH)^- + H₂

Da das ganze in Wasser passiert dissoziiert das Li(OH) in Li⁺ und (OH)^-. Wenn man das Wasser verdampfen läßt (nicht über mehrere Wochen verdunsten), erhält man das Salz Li(OH).

Wenn nun Cl₂ in Wasser geleitet wird, reagiert dieses mit dem Wasser unter Bildung von Salzsäure und hypochloriger Säure:

Cl₂ + H₂O ---> H⁺ Cl^- + H⁺ (ClO)^-

Und voilà, wir haben 2 Säuren als Mix hergestellt.

Gießen wir nun die Lithiumlauge und den Mix aus der Salzsäure und der hypochlorigen Säure im stöchiometrischen Verhältnis (2 Mol Säure zu 2 Mol Lauge) zusammen, erhalten wir folgendes:

2 Li⁺(OH)^- + H⁺Cl^- + H⁺(ClO)^- ---> 2 Li⁺ + Cl^- + (ClO)^- + 2 H₂O

Und wo kommt denn nun plötzlich das Wasser her ? Ganz einfach (OH)^- + H⁺ ergibt H₂O. An den Ionen wie Li⁺, Cl^- und (ClO)^- ändert sich so gar nichts. Wenn man die Salze haben will muss man das Ganze eindampfen.

Wieso haben wir nun im ersten Falle (Lithium + Chlorgas) und das Produkt ins Wasser gegeben Li⁺ und Cl^- herausbekommen und im zweiten Falle (Jeweils getrennt Lithium ins Wasser und Chlor ins Wasser und anschließend beide wässrigen Lösungen zusammengeschüttet) dann auch Li⁺ und Cl^- herausbekommen, aber zusätzlich auch noch (ClO)^-?

Die Antwort ist ganz einfach: Wenn Li ins Wasser gegeben wird entsteht Wasserstoff (H₂), der zusammen mit Luftsauerstoff zu Wasserdampf verbrennt. Die Menge an Sauerstoff, die hierbei aus der Luft gezogen wird, bleibt beim Chlor in Wasser lösen übrig, da folgende Reaktion auftritt:

Cl₂ + H₂O ---> Cl⁺ + Cl^- + H⁺ + (OH)^- ---> (H⁺ + Cl^-) + (H⁺ + (Cl⁺O^2-)^-)

Die Ionisation von Metallen kann auf verschiedene Weise erfolgen:

1. Z.B. durch Zusammenstöße von Teilchen (z.B. Elektron)

K + e^-_{sehr schnell} ---> K⁺ + e^-_verlangsamt + e^-_getroffen

2. durch Lichtenergie (UV-Lichtanteil), sogenannter Photoeffekt

K + UV-Licht ---> K⁺ + e^-

Zn + UV-Licht ---> Zn⁺ + e^-