Alkalische Lösung
Eine alkalische Lösung im engsten Sinne ist eine Lösung eines Hydroxides eines Alkalimetalles, zum Beispiel Natronlauge oder Kalilauge (wässrige Lösungen von Kaliumhydroxid KOH oder Natriumhydroxid NaOH). Im weiteren Sinne verwendet man den Begriff auch für jede Lösung von Basen, die Brönsted-Säuren (=Protonen abgebende Säuren) neutralisieren. Alkalische Lösungen in diesem weiteren Sinne können auch nichtwässrig sein und enthalten eventuell auch keine Hydroxide (sondern beispielsweise Alkoholate von Alkalimetallen oder andere Basen).
Wässrige Lösungen sind basisch, wenn die Konzentration der Hydroxidionen OH- die der Protonen H+ übersteigt. Bei 22°C ist das der Fall, wenn die Konzentration der Hydroxidionen größer ist als 10-7 mol/l, die der Protonen ist dann kleiner als 10-7 mol/l. Der pH-Wert ist dann größer als 7. Stark alkalische wässrige Lösungen haben einen pH-Wert größer 10, zum Beispiel hat einmolare Natronlauge einen pH-Wert von 14.
Wie die sauren Lösungen besitzen auch alkalische Lösungen einige gemeinsame Eigenschaften. Diese Lösungen ergeben mit Indikatoren charakteristische Färbungen und fühlen sich auf der Haut glitschig an. Die Lösungen sind ätzend, daher muß beim Arbeiten mit alkalischen Lösungen stets eine Schutzbrille getragen werden. Ferner zeigen sie elektrische Leitfähigkeit, es müssen also Ionen vorliegen. Alkalische Lösungen erhält man u.a. durch Lösen von Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxiden in Wasser. Die Schmelzen dieser Hydroxide zeigen ebenfalls elektrische Leitfähigkeit. Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide sind demnach Salze, die im festen Zustand ein Ionengitter bilden, das aus positiv geladenen Metallionen und negativ geladenen Hydroxidionen aufgebaut ist. Davon ausgehend kann angenommen werden, daß nach Lösen der Hydroxide in Wasser in diesen Lösungen ebenfalls Metall- und Hydroxidionen vorhanden sind. Da alle alkalischen Lösungen obengenannte Eigenschaften aufweisen, ist es naheliegend, daß diese auf das Vorliegen einer allen Lösungen gemeinsammen Teilart zurückzuführen sind, auf die Hydroxidionen.
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Eigenschaften
Stark alkalische Lösungen sind stark ätzend: Sie können Metalle, beispielsweise Aluminium, und Proteine auflösen, weshalb Hautkontakt mit ihnen vermieden werden sollte. Beim Umgang mit stark alkalischen Lösungen sollten daher Handschuhe und eine Schutzbrille getragen werden. Sie können - vor allem bei langem Einwirken in der Hitze - auch Glasoberflächen angreifen, dies kann zum Beispiel in der Geschirrspülmaschine zu einer Trübung von Gläsern führen. Die Handhabung von Natronlauge etc. in Glasgefäßen wie Erlenmeyerkolben ist natürlich dennoch problemlos möglich, solange keine Schliffstopfen aus Glas verwendet werden, da diese bei längerem Lagern festbacken. (Nach der Verwendung von Schliffküken aus Glas, beispielsweise an Tropftrichtern, sofort gründlich spülen.)
Reaktionen
Eine wichtige Reaktion alkalischer Lösungen ist die mit Säuren, die durch sie neutralisiert werden, siehe auch Säure-Base-Reaktion und Titration. Lösliche Hydroxide wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid bilden mit Wasser stark alkalische Lösungen (Laugen).
Herstellung alkalischer Lösungen
Herstellung von wässrigen Alkalimetallhydroxidlösungen
- Lösen des entsprechenden Hydroxids in Wasser. Dies ist die beste Herstellungsmethode für die praktische Verwendung der Lösungen im Labor. Die Wärmeentwicklung beim Lösen kann so stark sein, dass das Wasser zu sieden beginnt, wobei die alkalische Lösung verspritzen kann.
- Reaktion des Alkalimetalloxids mit Wasser, es bildet sich Hydroxid, das sich löst.
zum Beispiel Li2O + H2O -> 2 LiOH - Reaktion des Alkalimetalls mit Wasser. Bei der sehr heftigen Reaktion entwickelt sich Wasserstoff, der sich durch die Reaktionswärme oft sofort entzündet.
beispielsweise 2 Na + 2 H2O ----> 2 NaOH + H2
Eine wichtige Variante ist die technische Produktion von Natronlauge durch die Reaktion von Wasser mit Natriumamalgam, das man durch die Chlor-Alkali-Elektrolyse mit Quecksilberelektroden erhält. - Elektrolyse von Halogendlösung. Durch die Elektrolyse von Kochsalzlösung wird großtechnisch Natronlauge hergestellt, wobei man durch eine poröse Trennwannd (Diaphragma) weitgehend verhindert, dass sich die Kochsalzlösung und Natronlauge vermischen, so dass eine kontinuierliche Elektrolyse möglich ist:
2 NaCl + 2 H2O ----> 2 NaOH + Cl2 + H2
Weitere alkalische Lösungen
Kalkwasser erhält man am besten aus Calciumoxid CaO, das als gebrannter Kalk günstig erhältlich ist.
Siehe auch: Base (Chemie), Lauge, Säure, pH-Wert