Spektrum der Wissenschaft - 08.2019

anderen Alkalimetalle zeigen charakteristische Flammen-

färbungen: Lithiumverbindungen ergeben eine karminrote

Farbe, Rubidiumsalze leuchten rotviolett und Verbindun-

gen des Cäsiums blauviolett.

Im 18. Jahrhundert stellten die Menschen zwei weitere

Alkalimetallverbindungen her, indem sie Soda und Pott-

asche mit gebranntem Kalk (Kalziumoxid, CaO) und Was-

ser behandelten: Ätznatron und Ätzkali. Diese Stoffe

kennen wir heute als Natrium- beziehungsweise Kalium-

hydroxid. Weil sie in Wasser stark alkalische und damit

ätzende Lösungen ergeben, bezeichnete man den Herstel-

lungsprozess auch als Kaustifizierung (= ätzend machen,

von griechisch »kaustikos« = ätzend und lateinisch »face-

re« = machen). Chemisch läuft dabei folgende Reaktion ab

(»M« steht hierbei für Natrium oder Kalium, die Symbole

»s«, »l« und »aq« bedeuten »fest«, »flüssig« sowie »in

Wasser gelöst«):

M 2 CO 3 (s) + CaO(s) + H 2 O(l) —› 2 MOH(aq) + CaCO 3 (s)

Natrium- beziehungsweise Kaliumkarbonat + Kalziumoxid + Wasser —›

Natrium- beziehungsweise Kaliumhydroxid + Kalziumkarbonat

Eine bedeutende Erfindung im Jahr 1799 sollte bei der

Suche nach der Basis von Alkalimetallverbindungen ent-

scheidend weiterhelfen.

1780 bemerkte Luigi Aloisio Galvani (1737–1798), dass

sich die Muskeln in Froschschenkeln zusammenzogen,

wenn diese mit miteinander verbundenen Kupfer- und

Eisennadeln in Berührung kamen. Ausgehend von diesen

Versuchen entwickelte der italienische Aristokrat und

Physiker Alessandro Volta (1745–1827) einfache elektro-

chemische Zellen, indem er zwei verschiedene Metalle in

eine elektrisch leitfähige Lösung tauchte. Derartige Batte-

rien waren jedoch nicht besonders leistungsfähig. Erst

als er zahlreiche Zink- und Kupferplatten übereinander-

stapelte, erreichte er wesentlich stärkere elektrische

Ströme. Zwischen jedes Paar sich berührender Zink- und

Kupferplatten legte er eine mit verdünnter Schwefelsäure

getränkte Lederscheibe. Diese Anordnung, die später

den Namen Voltasche Säule erhielt, stellte er im Jahr 1800

der Royal Society vor, einer 1660 gegründeten britischen

Gelehrtengesellschaft zur Wissenschaftspflege. Noch im

selben Jahr machte er die ersten Elektrolyseversuche.

Dabei lässt man elektrischen Strom mit Hilfe zweier Elek-

troden durch eine leitfähige Flüssigkeit, beispielsweise

eine Salzlösung fließen. Im System läuft eine Redoxreak-

tion ab – ein Stoff wird reduziert, während ein anderer

oxidiert wird.

Der englische Chemiker Humphry Davy (1778–1829)

führte zwischen 1805 und 1806 zahlreiche derartige Versu-

che durch. So elektrolysierte er unter anderem wäss-

rige Lösungen von Zinksulfat (ZnSO 4 ) und Natriumsulfat

(Na 2 SO 4 ). Davy nutzte hierzu zwei Platinelektroden, als

kostengünstigere Alternative empfehlen sich heute Kohle-

elektroden. Er beobachtete, dass sich am Minuspol eine

graue Schicht von Zink abscheidet, da die positiv gelade-

nen Zinkionen in der Lösung zum Minuspol wandern und

dort mit je zwei Elektronen Zinkatome bilden:

Minuspol: Zn2+(aq) + 2 e- —› Zn(s)

Zinkion + Elektronen —› Zinkatom

Alkalimetallsalze zeigen in der an sich nicht leuchten-

den Flamme eines Bunsenbrenners charakteristische

Flammenfärbungen (von links nach rechts: Lithium-,

Natrium- und Kaliumkarbonat).

MATTHIAS DUCCI