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Was sind Hydroxide und alkalische Lösungen einfach erklärt?

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Katrin🕊

19.4.2021

Chemie

Basen bzw. Metallhydroxide

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Chemie

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Redoxgleichgewichte

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Elektrolyse und elektrochemische energiequellen

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Zersetzungsspannung bei der elektrolyse

Was sind Hydroxide und alkalische Lösungen einfach erklärt?

Basen und Metallhydroxide: Aufbau, Löslichkeit und Eigenschaften

Metallhydroxide bilden in Wasser Basenlösungen, die aus hydratisierten Metallionen und Hydroxidionen bestehen. Diese Lösungen leiten Strom und zeigen charakteristische Reaktionen.

  • Metallhydroxide lösen sich unterschiedlich gut in Wasser, abhängig von ihrer Hauptgruppe
  • Basenlösungen enthalten hydratisierte Metallionen und Hydroxidionen als Ladungsträger
  • Der Lösungsvorgang ist exotherm und beinhaltet Hydratation und Gitterauflösung
  • Basenlösungen leiten Strom aufgrund der frei beweglichen Ionen
...

19.4.2021

350

Für das Auflösen eines Metallhydroxids in Wasser schreibt man wie bei Salzen eine lonengleichung, die Hydrationsgleichung: •Ladungsanzahl di

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Eigenschaften von Basen und Metallhydroxiden

Basen und Metallhydroxide zeigen unterschiedliche Löslichkeiten in Wasser, abhängig von ihrer Position im Periodensystem. Alkalische Lösungen im Alltag sind häufig auf diese Verbindungen zurückzuführen.

Beispiel: Metallhydroxide der ersten Hauptgruppe lösen sich gut, die der zweiten Hauptgruppe bilden Aufschlämmungen, und die der dritten Hauptgruppe lösen sich schlecht.

Alle Basenlösungen, unabhängig von ihrer Klarheit oder ob sie Niederschläge enthalten, leiten den elektrischen Strom. Dies liegt an den vorhandenen Ladungsträgern, den hydratisierten Anionen und Kationen.

Definition: Anionen sind negativ geladene Ionen, während Kationen positiv geladene Ionen sind.

Die wichtigsten Ladungsträger in Basenlösungen oder Laugen sind:

  • Metallkationen z.B.K+,Na+,Mg2+,Ca2+,Al3+z.B. K⁺, Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺
  • Hydroxid-Ionen OH−OH⁻

Highlight: Hydroxid-Ionen sind zusammengesetzte Ionen mit einer negativen Außenladung, die durch die polare Atombindung zwischen Wasserstoff und Sauerstoff entsteht.

Für das Auflösen eines Metallhydroxids in Wasser schreibt man wie bei Salzen eine lonengleichung, die Hydrationsgleichung: •Ladungsanzahl di

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Aufbau und Lösungsprozess von Metallhydroxiden

Metallhydroxide ähneln in ihrem Aufbau den Salzen und bestehen aus Ionengittern. Diese Gitter enthalten regelmäßig angeordnete positiv geladene Metallionen und negativ geladene Hydroxid-Ionen, die durch Ionenbindungen zusammengehalten werden.

Definition: Die Hydration beschreibt den Prozess, bei dem Wassermoleküle sich an Ionen anlagern.

Der Lösungsprozess eines Metallhydroxids in Wasser umfasst folgende Schritte:

  1. Wasserdipole werden von den Ionen an den Ecken und Kanten des Kristallgitters angezogen.
  2. Die Anlagerung der Wassermoleküle HydrationHydration setzt Hydrationsenergie frei.
  3. Hydratisierte Ionen lösen sich aus dem Gitter und werden in der Lösung frei beweglich.
  4. Weitere Wassermoleküle dringen in das Gitter ein, was Gitterenergie erfordert.

Vocabulary: Die Hydrathülle ist die Schicht aus Wassermolekülen, die ein gelöstes Ion umgibt.

Highlight: Das Lösen von Metallhydroxiden in Wasser ist ein exothermer Prozess, da die freiwerdende Hydrationsenergie größer ist als die benötigte Gitterenergie.

Für das Auflösen eines Metallhydroxids in Wasser schreibt man wie bei Salzen eine lonengleichung, die Hydrationsgleichung: •Ladungsanzahl di

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Chemische Darstellung und Energetik des Lösungsprozesses

Chemiker verwenden häufig Dissoziationsgleichungen anstelle von Hydrationsgleichungen, um den Lösungsprozess von Metallhydroxiden zu beschreiben. Diese vereinfachte Darstellung zeigt die Bildung von hydratisierten Ionen in der Lösung.

Example: Ein Kationensäure Beispiel wäre die Dissoziation von Aluminiumhydroxid: AlOHOH₃ → Al³⁺ + 3OH⁻

Die Energetik des Lösungsprozesses lässt sich wie folgt erklären:

  1. Die Hydratationsenergie wird beim Anlagerungsprozess der Wassermoleküle an die Ionen freigesetzt.
  2. Die Gitterenergie muss aufgewendet werden, um die Ionen aus dem Kristallgitter zu lösen.
  3. Da die Hydrationsenergie größer ist als die Gitterenergie, ist der Gesamtprozess exotherm.

Highlight: Die Wärmeentwicklung beim Lösen von Metallhydroxiden in Wasser ist ein direkter Beweis für den exothermen Charakter des Prozesses.

Definition: Die Hydratationsenergie ist die Energie, die freigesetzt wird, wenn Ionen in Wasser gelöst und von Wassermolekülen umgeben werden.

Diese energetischen Betrachtungen erklären, warum Basenlösungen nach dem Lösen von Metallhydroxiden oft warm oder heiß sind. Das Verständnis dieser Prozesse ist fundamental für die Chemie der alkalischen Lösungen und ihre Anwendungen in Industrie und Alltag.

Für das Auflösen eines Metallhydroxids in Wasser schreibt man wie bei Salzen eine lonengleichung, die Hydrationsgleichung: •Ladungsanzahl di

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Sicherheitsaspekte und Umweltauswirkungen von Basenlösungen

Der Umgang mit Basenlösungen, insbesondere konzentrierten Laugen, erfordert besondere Vorsichtsmaßnahmen:

  1. Schutzausrüstung: Beim Arbeiten mit Laugen sind Schutzbrille, Handschuhe und geeignete Kleidung unerlässlich.
  2. Verdünnungsregeln: Beim Verdünnen immer die Base ins Wasser geben, nie umgekehrt, um gefährliche Spritzer zu vermeiden.
  3. Erste-Hilfe-Maßnahmen: Bei Hautkontakt sofort mit viel Wasser spülen und ggf. ärztliche Hilfe aufsuchen.

Highlight: Alkalische Lösungen können bei unsachgemäßer Handhabung schwere Verätzungen verursachen.

Umweltaspekte:

  • Basenlösungen können aquatische Ökosysteme schädigen, wenn sie unkontrolliert in Gewässer gelangen.
  • In der Natur tragen Basen zur Hydration und Verwitterung von Gesteinen bei.
  • Die Neutralisation von sauren Böden durch Kalkung ist ein Beispiel für die positive Nutzung basischer Stoffe in der Umwelt.

Vocabulary: Hydration in der Geologie bezieht sich auf die chemische Bindung von Wasser an Minerale, was zur Verwitterung beiträgt.

Example: Die Hydration von Calciumoxid CaOCaO zu Calciumhydroxid Ca(OHCa(OH₂) ist ein Beispiel für die Bildung einer Base durch Wasseraufnahme.

Die Kenntnis der Eigenschaften und Wirkungen von Basenlösungen ist entscheidend für ihren sicheren und umweltverträglichen Einsatz in Industrie und Alltag.

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19. Apr. 2021

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Was sind Hydroxide und alkalische Lösungen einfach erklärt?

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Katrin🕊

@katriinnn

Basen und Metallhydroxide: Aufbau, Löslichkeit und Eigenschaften

Metallhydroxide bilden in Wasser Basenlösungen, die aus hydratisierten Metallionen und Hydroxidionen bestehen. Diese Lösungen leiten Strom und zeigen charakteristische Reaktionen.

  • Metallhydroxide lösen sich unterschiedlich gut in Wasser, abhängig von ihrer Hauptgruppe
  • Basenlösungen enthalten ... Mehr anzeigen

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Basen und Metallhydroxide zeigen unterschiedliche Löslichkeiten in Wasser, abhängig von ihrer Position im Periodensystem. Alkalische Lösungen im Alltag sind häufig auf diese Verbindungen zurückzuführen.

Beispiel: Metallhydroxide der ersten Hauptgruppe lösen sich gut, die der zweiten Hauptgruppe bilden Aufschlämmungen, und die der dritten Hauptgruppe lösen sich schlecht.

Alle Basenlösungen, unabhängig von ihrer Klarheit oder ob sie Niederschläge enthalten, leiten den elektrischen Strom. Dies liegt an den vorhandenen Ladungsträgern, den hydratisierten Anionen und Kationen.

Definition: Anionen sind negativ geladene Ionen, während Kationen positiv geladene Ionen sind.

Die wichtigsten Ladungsträger in Basenlösungen oder Laugen sind:

  • Metallkationen z.B.K+,Na+,Mg2+,Ca2+,Al3+z.B. K⁺, Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺
  • Hydroxid-Ionen OH−OH⁻

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Aufbau und Lösungsprozess von Metallhydroxiden

Metallhydroxide ähneln in ihrem Aufbau den Salzen und bestehen aus Ionengittern. Diese Gitter enthalten regelmäßig angeordnete positiv geladene Metallionen und negativ geladene Hydroxid-Ionen, die durch Ionenbindungen zusammengehalten werden.

Definition: Die Hydration beschreibt den Prozess, bei dem Wassermoleküle sich an Ionen anlagern.

Der Lösungsprozess eines Metallhydroxids in Wasser umfasst folgende Schritte:

  1. Wasserdipole werden von den Ionen an den Ecken und Kanten des Kristallgitters angezogen.
  2. Die Anlagerung der Wassermoleküle HydrationHydration setzt Hydrationsenergie frei.
  3. Hydratisierte Ionen lösen sich aus dem Gitter und werden in der Lösung frei beweglich.
  4. Weitere Wassermoleküle dringen in das Gitter ein, was Gitterenergie erfordert.

Vocabulary: Die Hydrathülle ist die Schicht aus Wassermolekülen, die ein gelöstes Ion umgibt.

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Chemische Darstellung und Energetik des Lösungsprozesses

Chemiker verwenden häufig Dissoziationsgleichungen anstelle von Hydrationsgleichungen, um den Lösungsprozess von Metallhydroxiden zu beschreiben. Diese vereinfachte Darstellung zeigt die Bildung von hydratisierten Ionen in der Lösung.

Example: Ein Kationensäure Beispiel wäre die Dissoziation von Aluminiumhydroxid: AlOHOH₃ → Al³⁺ + 3OH⁻

Die Energetik des Lösungsprozesses lässt sich wie folgt erklären:

  1. Die Hydratationsenergie wird beim Anlagerungsprozess der Wassermoleküle an die Ionen freigesetzt.
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Example: Die Hydration von Calciumoxid CaOCaO zu Calciumhydroxid Ca(OHCa(OH₂) ist ein Beispiel für die Bildung einer Base durch Wasseraufnahme.

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Auflösung von Metallhydroxiden in Wasser

Die Auflösung von Metallhydroxiden in Wasser wird durch eine Hydrationsgleichung beschrieben. Dabei dissoziieren die Metallhydroxide in hydratisierte positive Metallionen und negative Hydroxid-Ionen. Diese Ionen bilden zusammen mit den Wassermolekülen eine Lauge oder Basenlösung.

Definition: Hydratisierte Ionen sind von einer Wasserhülle umgebene Ionen, die in der Lösung frei beweglich sind.

Beispiel: NaOH + aq. → 1Na⁺aqaq + 1OH⁻aqaq

Highlight: Die Gesamtladung der dissoziierten Ionen in der Lösung ist immer null, was durch die Anzahl und Ladung der Ionen bestimmt wird.

Der Lösungsprozess ist reversibel, da bei Wasserentzug die Metallhydroxide wieder auskristallisieren können. Dies erklärt, warum in der Gleichung kein H₂O auf der linken Seite steht.

Vocabulary: "aq." steht für "aqua" und bezeichnet die wässrige Lösung bzw. den hydratisierten Zustand der Ionen.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

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Samantha Klich

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Hans T

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