Elektrolyse von Alkalimetallen
1. Alkalimetalle?
chemischen Elemente: Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium und Francium
1. Hauptgruppe, silbrig glänzende, reaktive Metalle, ein Valenzelektron
aber: Wasserstoff nicht weil nicht flüssig / metallig
Name Alkalimetalle: arabisch al kalja für Pottasche, alte bezeichnung für Kaliumcarbonat
2. Elektrolyse
griechisch "mit strom trennen"
<füller>
Schmelzflusselektrolyse
kein wässriges Medium, heiße Salzschmelze als Elektrolyt, dient zur Herstellung aller Alkalimetalle
wegen Hydroxidion
Lithium
früher aus Li_2O
jetzt aus LiCl
352°C: KCl + LiCl -> K + Li + Cl_2
52 gew% LiCl : 48 gew% KCl
korrosiv, nickel/spezialstahl
Natrium:
2 Verschiedene Methoden
NaOH (Castner, T = 318°, 18 kWh / kg, aber indirekte NaCl gewinnung, weniger technische schwierigkeiten
wegen < T)
NaCl (Downs, T = 808°, 11 kWh / kg)
Castner-Zelle:
1890, bis 500 kg, eisenzylnder, kupferstab als kathode,
anode = nickelzylinder der die kathode umgibt, eisendrahtnetzzylinder verhindert vermischung von natrium
(kathode) und anode (wasser)
Kathode: 2 Na2+ + 2e- -> 2 Na
Anode: OH- -> H_2O + 0.5 O2 + 2e-
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2 NaOH -> 2 Na + H_2O + 0.5 O2
Downs-Zelle:
feuersten Steinen ausgemauerten Eisenkessel, Anode aus Graphit.
Anodisches Chlor über eisenblechglocke abgeleitet, ringförmiges diaphragma hängt davon herab,
graphitanode und diaphragma sind ringförmig von eisenkathode übergeben
schmelzpunkt durch ca 60% CaCl_2 zugabe auf 600°C heruntergebracht.. Höhere temperatur und Na löst sich auf
und kann nicht getrennt werden...
Kathode: 2 Na+ + 2e- -> 2 Na
Anode: 2Cl- -> Cl_2 + 2e-
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2 NaCl -> 2 Na + 2 Cl_2
gas entweicht und natrium wird als flüssiges metall erhalten
0,5 t Natrium / Tag bei 7V 35000A
pro kg 11 kWh