Periodensystem

Beobachtung

Experiment Alkalimetall direkt in Wasser

Wenn du ein Alkalimetall direkt in Wasser gibst, verändert es schnell die Form zu einer Kugel. Diese Gugel dreht sich und bewegt sich an der Wasseroberfläche durch die pneumatische Wanne. Dabei hörst du ein Zischen. Am Ende kann es sein, dass sich das Alkalimetall entzündet und du eine Flamme siehst oder eventuell auch einen Knall hörst. Bei Kalium können Flamme und Knall auch direkt entstehen, sobald es mit Wasser in Berührung kommt. Zudem färbt sich das Phenolphthalein in dem Wasser pink.

Experiment Alkalimetall auf Rundfilter

Wenn du ein kleines Stück Alkalimetall auf einen Rundfilter aus Wasser legst, verändert es die Form zu einer Kugel. Dabei dreht es sich ebenfalls und bewegt sich auf dem Rundfilter hin und her. Du hörst ein Zischen und eventuell einen Knall, wenn sich das Alkalimetall entzündet. Dann siehst du eine Flamme. Das Phenolphthalein im Wasser färbt sich wieder pink. Im Vergleich hat Kalium eine heftigere Reaktion als Natrium und Lithium. 

Ergebnis

Bei beiden Experimenten reagieren die Alkalimetalle mit dem Wasser zu einer Base und zu Wasserstoffgas. Den alkalischen Charakter, der entsteht, wenn sich Hydroxid-Ionen (OH—Ionen) in Wasser lösen, erkennst du dadurch, dass das Phenolphthalein als Indikator pink ausschlägt.

Weil sich bei der Reaktion immer wieder Wasserstoffgas bildet, bewegt sich die Alkalimetallkugel durch das Wasser und springt auch manchmal herum. Wenn sich Wasserstoff und Sauerstoff in der Luft mischen, entsteht ein explosives Gas. Durch die Wärmeentwicklung bei der Reaktion kann sich dieses Gasgemisch entzünden. Das beobachtest du an dem Knall und der Flamme. Die Wärme entwickelt sich, weil die Reaktion exotherm ist. Dabei wird Energie freigesetzt.

Reaktionsgleichungen:

Alkalimetall + Wasser reagieren zu Alkalihydroxid und Wasserstoff

$\ce{2 Li + 2 H2O -> 2 LiOH + H2}$

$\ce{2 Na + 2 H2O -> 2 NaOH + H2}$

$\ce{2 K + 2 H2O -> 2 KOH + H2}$

Bei der Reaktion findet eine Redoxreaktion statt, wobei Elektronen übertragen werden. Die Alkalimetalle haben ein einzelnes Außenelektron, welches sie leicht abgeben. Das bedeutet, dass sie leicht oxidiert werden. Die Wasserstoffionen, die in den Wassermolekülen enthalten sind, werden bei der Reaktion reduziert. Das bedeutet, dass sie die negativ geladenen Elektronen, die die Alkalimetalle abgeben, aufnehmen.

Beispiel:

Oxidation:         $\ce{2 Na -> 2 Na^+ + 2e^-}$

Reduktion:         $\ce{2 H2O + 2e^- -> H2 + 2 OH^-}$

Redoxreaktion:  $\ce{2 Na + 2 H2O -> 2 Na^+ + 2 OH^- + H2}$