Wichtige anorganische Basen

Metallhydroxide sind Ionenverbindungen, deren Gitter aus Metall-Kationen und Hydroxid-Ionen aufgebaut ist. Die Alkalihydroxide sind sehr gut in Wasser löslich und damit vollständig beim Auflösen dissoziiert. Sie sind somit starke Basen. Die Hydroxide mehrwertiger Kationen sind meist schwerer löslich und daher schwächere Basen. Der pH-Wert basischer Lösungen liegt je nach Konzentration und Stärke der Basen zwischen 7 und 14 (Bild 2). Die Lösungen des Natriumhydroxids färben Unitest intensiv blau. Je nach Konzentration der Hydroxid-Ionen wirken Basen teilweise sehr stark ätzend. Sorgloser Umgang mit den Laugen kann daher zu schweren Unfällen führen.

Die wichtigsten anorganischen Basen sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniak und die Hydroxide der Erdalkalimetalle Calcium und Barium.

Natronlauge wird durch Elektrolyse von Natriumchloridlösung (Kochsalzlösung) hergestellt.
Das großtechnisch bedeutendste Verfahren ist die Chlor-Alkali-Elektrolyse, bei der mit Natronlauge und Chlor zwei sehr wichtige Grundstoffe der chemischen Industrie gewonnen werden. Dabei wird an einer Anode aus Titan Chlorid zu Chlor oxidiert, während an einer Eisenkatode Wasserstoff gebildet wird.
In der wässrigen Lösung bleiben Natrium- und Hydroxid-Ionen zurück, es handelt sich um Natronlauge.

$\begin{array}{l}Anode:2{\text{Cl}}^{\text{-}}\stackrel{}{\to }{\text{Cl}}_{\text{2}}\uparrow \text{+}{\text{2e}}^{\text{-}}\\ Katode:2{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\text{+}\text{2}{\text{e}}^{\text{-}}\stackrel{}{\to }{H}_2\uparrow \text{+}2{\text{OH}}^{\text{-}}\end{array}$

Die Natrium-Ionen sind zwar in der Lösung vorhanden, aber an der eigentlichen Reaktion nicht beteiligt:

$2N{a}^{\text{+}}\text{+}2{\text{Cl}}^{\text{-}}\text{+}2{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\stackrel{}{\to }{H}_2\uparrow \text{+}{\text{Cl}}_{\text{2}}\uparrow \text{+}2N{a}^{\text{+}}\text{+}2{\text{OH}}^{\text{-}}$

Damit sowohl eine Reaktion der Hydroxid-Ionen mit dem gebildeten Chlor als auch die Entstehung eines Chlorknallgasgemisches aus Wasserstoff und Chlor verhindert werden, müssen der Anoden- und der Katodenraum getrennt werden. Dafür stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung.

Jährlich werden ca. 50 Millionen Tonnen Natronlauge hergestellt und in der Industrie vielseitig eingesetzt. So benötigt man große Mengen an Natronlauge zum Aufschließen von Bauxiterz, welches zur Aluminiumgewinnung nötig ist.
Bauxit enthält neben 50 bis 60 % Aluminiumoxid noch Eisenoxid, Silicate und andere Begleitstoffe. Das Aluminiumoxid kann man mit konzentrierter Natronlauge in Form des löslichen Tetrahydroxoaluminat-Komplexes aus Bauxit herauslösen und so von den anderen Oxiden abtrennen. Diese sind in Natronlauge unlöslich. Aus der Aluminatlösung wird durch Verdünnen wieder Aluminiumoxid ausgefällt. Mittels Schmelzflusselektrolyse gewinnt man daraus dann Aluminium. In vielen Bereichen des Alltags wird Aluminium als rostfreies und besonders leichtes Metall eingesetzt.

Die Einsatzbandbreite der billigen Base Calciumhydroxid ist äußerst vielfältig und seit langem bekannt. Bereits die Römer benutzten die Suspension von Calciumhydroxid in Kalkwasser (Kalkmilch) zum Weißen von Wänden.
Am bekanntesten ist die Herstellung von Kalkmörtel; durch einen Brei aus in Wasser gelöstem Calciumhydroxid und drei Teilen Sand wird Luft gepresst. Mit dem Kohlenstoffdioxid der Luft bildet sich der harte, kristalline Kalk, $CaC{O}_3$. Darüber hinaus wird Calciumhydroxid technisch zur Rauchgasentschwefelung in Kraftwerken, als Bindemittel für wasserlösliche Farben, bei der Zuckergewinnung aus Zuckerrüben und als Zusatz von Düngemitteln verwandt.

Bariumhydroxid

Bariumhydroxid ist ein weißes, kristallines, ätzendes und giftiges Pulver. Die Verbindung liegt in den zwei Formen ${\text{Ba(OH)}}_{\text{2}}$ und ${\text{Ba(OH)}}_{\text{2}}·8H_{2}O$ (Octahydrat) vor, da das Octahydrat aus der wässrigen Lösung (Barytwasser) leicht kristallisiert. Bariumhydroxid und sein Octahydrat sind extrem giftige Substanzen. Im Gegensatz zu den Calcium- und Strontiumhydroxiden sind beide Verbindungen leicht in Wasser löslich.

Bariumhydroxid wird durch Umsetzung von Bariumoxid mit Wasser unter starker Wärmeentwicklung hergestellt.

${\text{BaO + H}}_{\text{2}}\text{O}\stackrel{}{\to }{\text{Ba(OH)}}_{\text{2}}$

Barytwasser nennt man die stark alkalisch reagierende wässrige Lösung des Bariumhydroxids. Es kann ebenso wie Kalkwasser zum Nachweis für Kohlenstoffdioxid eingesetzt werden
Außerdem findet Bariumhydroxid Verwendung bei der Wasseraufbereitung, in der Malerei als Aufschlussmittel für Casein, in der Keramik, bei der Glasmalerei, als Zusatz bei der Herstellung von PVC-Stabilisatoren und Spezialseifen und als Nachweismittel für Carbonate und Sulfate anderer Elemente.