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Natrium

Wichtige Verbindungen

Natriumchlorid

Abb.1
Salzgewinnung

Natriumchlorid, NaCl, ist die technisch wichtigste Verbindung des Natriums und dient u.a. als Grundlage der Soda-, Chlor-, Ätznatron- und Salzsäureerzeugung. Die Gewinnung erfolgt über den bergmännischen Abbau von Steinsalz, durch Auflösen von Steinsalz unter oder über Tage und Eindampfen der so erhaltenen Sole oder durch Eindunsten von Meerwasser.

Für den Menschen hat Natriumchlorid seit über 100.000 Jahren große Bedeutung. Als Kochsalz, Speisesalz oder einfach "Salz" nimmt Natriumchlorid seit Alters her einen wichtigen Platz in der Ernährung des Menschen ein. Es wird zum Würzen von Speisen verwendet, als Geschmacksverstärker und als Konservierungsmittel.

Eis-Kochsalz-Mischungen im Verhältnis 3,5 : 1 bilden ein bei -21 °C schmelzendes kryohydratisches Gemisch und können somit zur Kälteerzeugung verwendet werden. Natriumchlorid ist in reinem Zustand nicht hygroskopisch, das Feuchtwerden und Verklumpen von Speisesalz an der Luft ist auf Verunreinigungen, wie z.B. Magnesiumsalze zurückzuführen.

Natriumhydroxid

Natriumhydroxid, NaOH, (Ätznatron) ist eine weiße, kristalline, stark hygroskopische Substanz, die häufig in Form von Plätzchen in den Handel kommt.

Die technische Darstellung von Natriumhydroxid erfolgte früher durch Kaustifizierung von Soda, Na2CO3:

Na2CO3+ Ca(OH)2 2NaOH+ CaCO3

heute wird die Elektrolyse einer wässrigen Natriumchloridlösung (Chloralkali-Elektrolyse) bevorzugt.

In der Industrie werden große Mengen an Natriumhydroxid bzw. Natronlauge (wässrige Lösung des Hydroxids) u.a. für den Aufschluss von Bauxit (Aluminium-Herstellung), zur Herstellung von Soda, Na2CO3, Natriumhypochlorit, NaOCl, und technischen Phosphaten, für die Fabrikation von Papier, Zellstoff und Kunstseide sowie für die Raffination von Erdöl benötigt. Im Labor findet NaOH als Trocken- und Adsorptionsmittel für Kohlendioxid, CO2, Verwendung.

Natriumcarbonat

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Abb.2
Abb.3
Abb.4

Natriumcarbonat, Na2CO3, (Soda) ist eines der wichtigsten Produkte der anorganischen chemischen Großindustrie, das wahlweise häufig anstelle von Natriumhydroxid zum Einsatz kommt. Es wird in großen Mengen in der Glasindustrie, zum Aufschluss von Tonerde (Aluminium-Herstellung) sowie zur Darstellung von Natriumhydroxid, NaOH, (Ätznatron), anderen Natriumsalzen, Wasserglas und Waschmitteln verwendet.

Aus wässriger Lösung kristallisiert Natriumcarbonat als Dekahydrat, Na2CO3 · 10 H2O, (Kristallsoda = Soda im engeren Sinne). Beim Erhitzen (Calcinieren) entsteht daraus die wasserfreie Verbindung.

Neben der Verwertung natürlicher Soda-Vorkommen ist das Ammoniak-Soda-Verfahren (Solvay-Verfahren) das wichtigste Verfahren zur technischen Darstellung von Soda.

Natriumsulfat

Nariumsulfat, Na2SO4, kommt in der Natur sowohl in großen Lagern als auch gelöst im Meerwasser und in Salzseen vor. Hergestellt wird es hauptsächlich durch doppelte Umsetzung (Metathese) von Steinsalz mit Kieserit, MgSO4 · H2O:

2NaCl+ MgSO4 Na2SO4+ MgCl2

Beim Abkühlen kristallisiert das Dekahydrat Na2SO4 · 10 H2O (Glaubersalz), das durch Umkristallisation gereinigt und in wasserfreies (calciniertes) Natriumsulfat überführt wird. Darüber hinaus entsteht Na2SO4 als Nebenprodukt bei der Salzsäuredarstellung aus Natriumchlorid, NaCl, und Schwefelsäure, H2SO4. Große Mengen Natriumsulfat werden in der Papier- und Zellstoffindustrie als Aufschlussmittel, sowie als Ersatz für Soda, Na2CO3, in der Glasindustrie eingesetzt.

Natriumnitrat

Natriumnitrat, NaNO3 kommt in der Natur als Chilesalpeter vor. Die technische Darstellung erfolgt durch Umsetzung von Soda, Na2CO3, mit Salpetersäure, HNO3:

Na2CO3+ 2HNO3 2NaNO3+ H2O+ CO2

Ein anderes Verfahren geht direkt von Natriumchlorid, NaCl, aus, indem dieses mit Salpetersäure, HNO3, bzw. mit Distickstofftetroxid, N2O4, und Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird:

4NaCl+ 4HNO3+ O2 4NaNO3+ 2Cl2+ 2H2O 2NaCl+ N2O4+ O2 2NaNO3+ Cl2

Natriumnitrat wird als Glaswandler in der Glasindustrie, als Oxidationsmittel in der Pyrotechnik, zur Erzeugung von Kaliumnitrat, sowie als Düngemittel verwendet.

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