Warum kann man Kalium mit Magnesium reduzieren?

3 Antworten

In wäßriger Lösung geht das ganz bestimmt nicht, das lassen die Standardreduktions­potentiale nicht zu.

Bei hohen Temperaturen mit den reinen Festkörpern sieht das vielleicht anders aus, aber die von Dir beschriebenen Reaktionen kenne ich trotzdem nicht. Trotzdem kommt es mir nicht ganz unmöglich vor: Alkalimetalle sind flüchtig, deshalb kann man sie abdestillieren und so dem Gleichgewicht entziehen. Mit diesem Trick kann man ja oft Reaktionen zum Laufen bringen, die im geschlossenen System nach ΔG nicht erlaubt wären.

Außerdem spielen bei solchen Reaktionen ohne Lösungsmittel, wie Du richtig sagst, Gitter­energien eine große Rolle, und auch Entropie­effekte können wegen der hohen Tem­pera­tur zum Tragen kommen.

Naja, Alkalimetalle in wässriger Lösung herzustellen ist Quatsch, das ist klar ;)

Aber die Reaktion funktioniert, das habe ich selbst schon getestet, und unter der Antwort von musicmaker201 habe ich auch ein Video verlinkt. Die Reaktion lässt sich entweder auf diese Weise, oder durch Reaktion in einer Lösung mit Katalysator herstellen, wobei diese Methode wohl sehr schwer zu replizieren sei. Ich kenne den Trick, wenn man ausnutzt, dass Alkalimetalle flüchtig sind, und bei der Reaktion sind sicher auch Temperaturen entstanden, die einen Teil des Natriums zum Sieden gebracht haben, aber Großteil des Natriums ist ja fein verteilt in dem Magnesiumoxid. Aber zu den Standardreduktionnspotentialen: eben die wundern mich. In dem Video ist es so erklärt, dass Natriumhydroxid mehr Energie enthält als Magnesiumoxid, was auch mit allen Daten, die ich im Internet gefunden habe, übereinstimmt. Somit ist - was ja auch deutlich zu beobachten war - die Reaktion exotherm. Letztendlich ist also meine Frage eher, warum genau das Natriumhydroxid mehr Energie enthält als das Magnesium, und das verstehe ich wirklich nicht.

Hier noch ein Link, der eines der wenigen Videos einer erfolgreichen Reaktion in Lösung mit einem Katalysator zeigt: https://www.youtube.com/watch?v=ZPaSWfzW7R4

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@zockertypxl

Absurderweise kann man Natrium wirklich aus wäßriger Lösung elektro­lytisch her­stellen, nämlich mit einer Queck­silber­kat­hode — der eigent­lich er­war­te­te H₂ bildet sich dann nicht (an­geb­lich wegen Über­span­nung), und das Na wird ein­fach ins Hg extrahiert. ☺

Eigentlich bin ich kein Fan von Videos aber in diesem Fall hat doch die Neugier gesiegt.

Eine echte Reaktionsgleichung für die Reaktion sehe ich noch nicht, ich schwan­ke zwischen zwei Möglichkeiten

2 KOH + Mg ⟶ 2 K + MgO + H₂O    ΔG°≈−14 kJ pro mol K.

2 KOH + 2 Mg ⟶ 2 K + 2 MgO + H₂ ΔG°≈−180 kJ pro mol K.

Eingesetzt wurden 7 g = 0.13 mol KOH und 3.5 g = 0.15 mol Mg, dazu noch 1.5 ml = 0.015 mol tert-Butanol. Das würde eher auf die zweite Reaktion deuten. ΔG°-Werte sind lt. Inter­net −380 kJ/mol für KOH und −560 kJ/mol für MgO — daß MgO die viel höhere Gitter­energie hat, sieht man ja auch am viel höheren Schmelz­punkt. Von der Thermo­dynamik her müßte das wie eine Fest­körper­reak­tion zu be­han­deln sein, weil das Öl weniger Lösungs­mittel als Wärme­über­tra­gungs­medium ist.

Gefühlsmäßig dient das Butanol dazu, ein bißchen K-Butanolat zu bilden, das sich spuren­weise im Öl löst, damit das K⁺ (hydrati­siert als Ionen­paar mit dem Butanolat) zum Mag­ne­sium wandern kann, nach dem Gleichgewicht

KOH + ROH ⇄ H₂O + K⁺ + OR⁻

Erstaunlich daß das geht, und danke für den Hinweis. Wirklich eine faszinierende Reaktion.

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@indiachinacook

Seh ich so wie Du; das “Öl“ (Lampenöl) war in der ersten mir bekannten Vorschrift Shellsol D70 (streng aromatenarme Kohlenwasserstoffe). Dürfte auf Deutsch zuerst bei Versuchschemie (RIP) veröffentlicht wurden sein.

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@indiachinacook

Interessant, das mit dem Quecksilber wusste ich nicht - aber reagiert das Natrium dann nicht langsam am Rand des Quecksilbers mit dem Wasser ? Ich dachte, so stellt man Natriumhydroxid her ?

Gerade zum Katalysator kann ich jetzt nichts sagen, ich bin eben nur Hobbymäßig interessiert und kein Profi....

Trotzdem würde mich interessieren, wieso gerade ein deutlich weniger reaktives Metall es schaffen kann, ein reaktiveres exotherm zu reduzieren, ich weiß nämlich wirklich nicht wie das gehen kann. Wie gesagt, die ganze Reaktion ist auch ohne Lösungsmittel und Katalysator bei größerer Hitze möglich, und zumindest dann findet definitiv die zweite Reaktion statt, das merkt man an den großen Flammen.

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Also, da muß ich mal echt wiedersprechen. So bekannt ist das nun auch wieder nicht. In der Gala und in der Bunte habe ich das noch nicht gelesen.

LG.

Das läuft wohl mit irgendwelchen Alkoholen als Katalysator. Warum und wie: Keine Ahnung...

Es ist mit Katalysatoren möglich, es ist aber auch durch einfaches Mischen und Anzünden möglich. Die Reaktion ist sehr stark exotherm, und das liegt ja letztendlich daran, dass die Bildungsenthalpie von Magnesium höher als die von Natriumhydroxid ist. Trotzdem habe ich nicht verstanden, warum das so ist.

Hier ein Link zu einem Video, in dem die Reaktion gezeigt und beschrieben wird: https://www.youtube.com/watch?v=ZXCSL0r4aqg

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@zockertypxl

Vermutlich reicht die Reaktionswärme der Reaktion von Hydroxid und Magnesium aus, um auch Natrium/Kalium zu erzeugen.

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