Gewinnung von Natrium und Chlor durch Elektrolyse

Unter der Elektrolyse versteht man in der Chemie die Auftrennung von Ionen durch elektrische Energie. Um eine Elektrolyse durchzuführen benötigt man zwei Elektroden die in eine Lösung getaucht werden. Diese enthält die zu trennenden Ionen. An die Elektroden wird eine Gleichstrom Quelle angeschlossen, beispielswiese eine Batterie oder ein Gleichstromtraffo. An der negativen Elektrode, die auch Kathode genannt wird, sammeln sich nun die positiv geladenen Ionen, die Kationen. Die Kationen sind positiv geladen, da ihnen Elektronen fehlen. Diese Elektronen werden nun von der Kathode an die Kationen abgegeben. Dadurch wird die Ladung des Teilchens neutralisiert. Abhängig davon ob es sich dabei um ein Metallisches oder nicht metallisches Salz handelt sammeln sich die Teilchen entweder an der Kathode an, oder steigen in Form von Gas auf. Das Gegenteil passiert an der positiv geladenen Elektrode, der Anode. Hier sammeln sich die negativ geladenen Ionen, die Anionen. Sie verfügen über mehr Elektronen als für dieses Teilchen üblich. Diese Elektronen geben sie an die Anode ab. Ebenso wie bei der Kathode können sich die Teilchen danach an der Anode ansammeln oder als Gas entweichen. Um dies einmal zu verdeutlichen ist hier ein Beispiel:

Die Elektrolyse von Natriumchlorid (NaCl) Natriumchlorid kann mit Hilfe der Elektrolyse in seine Elemente Natrium und Chlor aufgespalten werden. Dazu wird das Salz in Wasser gelöst und die beiden Elektroden in die Lösung getaucht. Nachdem der nötige Strom angelegt wurde, sammelt sich das Natrium an der Kathode und an der Anode steigt Chlorgas auf.

In der Chemie werden viele Elemente in ihrer Reinform benötigt. Leider findet man diese häufig nicht in ihrer elementaren Form. Da sie in ihrer Elementaren Form sehr Reaktiv sind und sofort wieder in eine Verbindung reagieren würden. In dem Beispiel würde zum Beispiel das entstandene Natrium sofort mit dem Wasser zu Natriumhydroxid reagieren. Um den immensen Bedarf der Chemie an Elementen zu decken hat man viele Verfahren Entwickelt in denen die Elektrolyse eingesetzt. Zur Gewinnung von reinem Natrium und Chlor wird in der Industrie die Schmelzelektrolyse verwendet. Um zu verhindern das entstehendes Natrium sofort mit Wasser reagiert, wird hier kein Lösungsmittel verwendet. Hier wird das Natriumchlorid geschmolzen. Um dies zu vereinfachen wird allerdings auch eine gewisse Menge Kaliumchlorid hinzugegeben. Durch die Zugabe dieses zweiten Salzes verringert sich der Schmelzpunkt bieder Salze. Dies verringert die Energiekosten enorm. In das geschmolzene Salzgemisch ragen aber nicht einfach nur zwei Elektroden. Die Elektroden sind hier so angeordnet, dass das entstehende Chlorgas direkt abgleitet wird und gar nicht in Kontakt mit dem entstehenden Natrium kommt. Da es bei einer Zusammenkunft dieser beiden Elemente zu einer stark exothermen Reaktion kommen würde, versucht man dies natürlich zu vermeiden. In der Chemie bedeutet eine stark exotherme Reaktion, dass es eine Explosion geben würde.

Natrium wird in der Chemie und in der Industrie als Katalysator benutzt. Es katalysiert die Polymerisation von 1.3-Butadien zu Isopren. Ebenso wird Natrium als Kühlmittel eingesetzt da es sehr gute Wärmeübertragungseigenschaften besitzt. Auf der Straße kennt man Natrium in den orangenen Lampen an Straßenkreuzungen. Das orangene Licht entsteht durch elektrische Entladungen in Natriumdampf. Des weiteren kann Natrium als Reduktionsmittel und Trocknungsmittel in der Chemie eingesetzt werden.


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