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Was sind Basen und Hydroxide einfach erklärt? + Beispiele für alkalische Lösungen

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Was sind Basen und Hydroxide einfach erklärt? + Beispiele für alkalische Lösungen
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Katrin🕊

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Metallhydroxide und Basen bilden beim Auflösen in Wasser alkalische Lösungen, die aus hydratisierten Metallionen und Hydroxid-Ionen bestehen. Diese Lösungen leiten Strom aufgrund der frei beweglichen Ionen. Der Lösungsprozess involviert Hydration, wobei Wasserdipole die Ionen umgeben und aus dem Kristallgitter lösen. Dieser Vorgang setzt Hydrationsenergie frei, was den exothermen Charakter des Lösungsvorgangs erklärt.

• Metallhydroxide bestehen aus Ionengittern mit positiven Metallionen und negativen OH-Ionen
• Beim Lösen in Wasser entstehen hydratisierte Ionen, die eine Basenlösung oder Lauge bilden
• Der Lösungsprozess ist exotherm, da die freiwerdende Hydrationsenergie die benötigte Gitterenergie übersteigt
Hydroxid-Ionen (OH⁻) sind charakteristisch für Basenlösungen und beeinflussen Indikatoren

19.4.2021

274

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⁺)
  • Hydroxid-Ionen (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
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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 (Hydration) 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:
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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: Al(OH)₃ → 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
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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⁺(aq) + 1OH⁻(aq)

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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• Metallhydroxide bestehen aus Ionengittern mit positiven Metallionen und negativen OH-Ionen
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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⁺)
  • Hydroxid-Ionen (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 (Hydration) 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: Al(OH)₃ → 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.

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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⁺(aq) + 1OH⁻(aq)

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

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