Natriumcarbonat: Unterschied zwischen den Versionen

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Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, M = 105,99 g/mol. Im folgenden wird neben N. auch der histor. Name '''Soda''' benutzt. Kristallwasserfreies N. (auch calcinierte Soda genannt) bildet ein weißes, auf Haut u. Schleimhäute reizend wirkendes Pulver, D. 2,533, wobei man zwischen leichter calcinierter Soda (Schüttgew. 0,5–0,55 kg/L) u. schwerer calcinierter Soda (Schüttgew. 1,0–1,1 kg/L) unterscheidet, Schmp. 854 °C, stark hygroskop., kann in feuchten Räumen bis zu 10% Wasser binden, ohne feucht auszusehen. Man löst N. am leichtesten durch Einrühren in heißes Wasser: 100 g H<sub>2</sub>O lösen bei 0 °C 7,1 g, bei 10 °C 12 g, bei 20 °C 21,7 g, bei 30 °C 37,2 g u. bei 100 °C 45,5 g Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>. Die wäss. Lsg. reagiert stark alkal. (pH 11,6). N. ist ferner lösl. in Glycerin, jedoch unlösl. in Alkoholen. Es bildet mit Wasser drei Hydrate: Decahydrat (Kristallsoda), Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> · 10 H<sub>2</sub>O, MR 286,14, farblose, monokline, eisartig aussehende Krist., D. 1,44, Schmp. 32–34 °C; Heptahydrat, MR 232,10, rhomb. Krist., D. 1,51, Schmp. 35,4 °C; Monohydrat, MR 124,00, rhomb. Krist., D. 2,25, Schmp. 100 °C. Mit [[Säuren]] entwickelt N. unter Aufbrausen [[Kohlendioxid]] (Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + [[Schwefelsäure|H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]] [[Bild:Pfeil.gif]] Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + H2O + [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]]). Beim Sieden von tier. u. pflanzlichen Fettsäuren mit konz. N.-Lsg. entstehen [[Seife]]n.
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Natriumcarbonat, '''Soda''', Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, ''[[molare Masse|M]]'' = 105,99 g/mol. [[Hydrat]]: Natriumcarbonat-Decahydrat, ''[[molare Masse|M]]'' = 286,14 g/mol.
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Kristallwasserfreies N. (auch calcinierte Soda genannt) bildet ein weißes, auf Haut u. Schleimhäute reizend wirkendes Pulver, D. 2,533, Schmp. 854 °C, stark hygroskop., kann in feuchten Räumen bis zu 10% Wasser binden, ohne feucht auszusehen. Man löst N. am leichtesten durch Einrühren in heißes Wasser: 100 g H<sub>2</sub>O lösen bei 0 °C 7,1 g, bei 10 °C 12 g, bei 20 °C 21,7 g, bei 30 °C 37,2 g u. bei 100 °C 45,5 g Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>. Die wäss. Lsg. reagiert stark alkal. (pH 11,6). N. ist ferner lösl. in [[Glycerin]], jedoch unlösl. in Alkoholen. Es bildet mit Wasser drei [[Hydrat]]e:
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* Decahydrat (Kristallsoda), Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> · 10 H<sub>2</sub>O, MR 286,14, farblose Krist., D. 1,44, Schmp. 32–34 °C
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* Heptahydrat, MR 232,10, rhomb. Krist., D. 1,51, Schmp. 35,4 °C
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* Monohydrat, MR 124,00, rhomb. Krist., D. 2,25, Schmp. 100 °C.
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Mit [[Säuren]] entwickelt N. unter Aufbrausen [[Kohlendioxid]] (Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + [[Schwefelsäure|H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]] [[Bild:Pfeil.gif]] Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + H<sub>2</sub>O + [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]]). Beim Sieden von tier. u. pflanzlichen Fettsäuren mit konz. N.-Lsg. entstehen [[Seife]]n.
  
 
== Vorkommen ==
 
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N. findet sich (in Mischung mit Natriumhydrogencarbonat) in großen Mengen in den Natronseen von Ägypten (Wadi Natrun), Nord- u. Südamerika. Der Soda-Gehalt von Owens Lake in Kalifornien wird allein auf rund 100 Mio. t geschätzt; aus diesem gewinnt man durch Wasserverdunstung ein ziemlich unreines Natriumcarbonat. Der ostafrikan. Magadi-See (70 Meilen von Nairobi entfernt) enthält eine bis zu 30 m dicke Schicht.
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N. findet sich (in Mischung mit Natriumhydrogencarbonat) in großen Mengen in den Natronseen von Ägypten, Nord- u. Südamerika. Der Soda-Gehalt von Owens Lake in Kalifornien wird allein auf rund 100 Mio. t geschätzt; aus diesem gewinnt man durch Wasserverdunstung ein ziemlich unreines Natriumcarbonat. Der ostafrikan. Magadi-See (70 Meilen von Nairobi entfernt) enthält eine bis zu 30 m dicke Schicht.
  
 
Beim Verbrennen von Kochsalz-reichen Meeres- od. Strandpflanzen hinterbleibt eine Soda-reiche Asche; auf diese Weise hat man bis etwa 1850 die meiste Soda gewonnen.
 
Beim Verbrennen von Kochsalz-reichen Meeres- od. Strandpflanzen hinterbleibt eine Soda-reiche Asche; auf diese Weise hat man bis etwa 1850 die meiste Soda gewonnen.
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== Herstellung ==
 
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=== Leblanc-Verfahren ===
 
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Bei dem 1790 von Leblanc – aufgrund eines 1775 von der Pariser Akademie der Wissenschaften ausgesetzten Preisausschreibens – entwickelten Verf. stellte man zunächst aus NaCl u. Schwefelsäure Natriumsulfat her, das mit Kalk u. Kohle erhitzt wurde:
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Bei dem 1790 von Leblanc entwickelten Verf. stellte man zunächst aus NaCl u. Schwefelsäure Natriumsulfat her, das mit Kalk u. Kohle erhitzt wurde:
  
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Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + CaCO<sub>3</sub> + 2 C [[Bild:Pfeil.gif]] Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + CaS + 2 [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]].
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Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + CaCO<sub>3</sub> + 2 C [[Bild:Pfeil.gif]] Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + CaS + 2 [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]].
  
 
Anschließend wurde die Soda aus dem Reaktionsprodukt mit Wasser ausgelaugt. Nachteilig waren der hohe Energieverbrauch u. der Anfall an HCl u. lästigen CaS-haltigen Abfallprodukten, weshalb der Prozeß durch das Solvay-Verf. abgelöst wurde.
 
Anschließend wurde die Soda aus dem Reaktionsprodukt mit Wasser ausgelaugt. Nachteilig waren der hohe Energieverbrauch u. der Anfall an HCl u. lästigen CaS-haltigen Abfallprodukten, weshalb der Prozeß durch das Solvay-Verf. abgelöst wurde.
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(Ammoniak-Soda-Verf.): Bei diesem 1861 von E. Solvay ausgearbeiteten Verf. leitet man in eine nahezu gesätt. Kochsalzlsg. zuerst [[Ammoniak]] u. dann [[Kohlendioxid]] ein. Es entsteht hierbei Ammoniumhydrogencarbonat, das mit Kochsalz das verhältnismäßig schwer lösl. Natriumhydrogencarbonat gibt:
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(Ammoniak-Soda-Verf.): Bei diesem 1861 von E. Solvay ausgearbeiteten Verf. leitet man in eine nahezu gesätt. Kochsalzlsg. zuerst [[Ammoniak]] u. dann [[Kohlendioxid]] ein. Es entsteht hierbei Ammoniumhydrogencarbonat, das mit Kochsalz das verhältnismäßig schwer lösl. [[Natriumhydrogencarbonat]] gibt:
  
 
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Durch Erhitzen (Calcinieren) des Natriumhydrogencarbonats erhält man N. (Ammoniaksoda)
 
Durch Erhitzen (Calcinieren) des Natriumhydrogencarbonats erhält man N. (Ammoniaksoda)
  
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== Natursoda-Gewinnung ==
 
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Die Natursoda-Gewinnung erlangt wegen des niedrigen Energiebedarfs u. der geringen Umweltbelastung zunehmende Bedeutung. In den USA wird seit 1985 reine Soda ausschließlich aus Trona, Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> · NaHCO<sub>3</sub> · 2 H<sub>2</sub>O, u. a. natürlichen N.-Vork. durch Löse-, Reinigungs- u. Eindampf- bzw. Calcinierprozesse hergestellt. Auch in Kenia, Mexico u. den GUS-Staaten gewinnt man Natursoda. Eine Neuentwicklung ist der Übergang vom bergmänn. Abbau auf die Gewinnung von Soda als wäss. Lsg. (Solution Mining).
 
  
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Von der Weltjahresproduktion an N. (32,4 Mio. t 1990) entfallen 9,6 Mio. t auf Natursoda, der Rest wird synthet. hergestellt. In den USA wurden 1990 9,2 Mio. t, in den GUS-Staaten 4,5 Mio. t, in China 3,7 Mio. t, in der BRD 2,3 Mio. t, in Frankreich u. in Japan je 1,2 Mio. t, in Großbritannien u. Bulgarien je 1,0 Mio. t, in Polen 0,9 Mio. t u. in Rumänien 0,8 Mio. t N. hergestellt.
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das [[Kohlendioxid]] wird von neuem in die Salzlsg. geleitet. Aus der Mutterlauge wird das [[Ammoniak]] durch Behandlung mit gebranntem Kalk (2 NH<sub>4</sub>Cl + CaO [[Bild:Pfeil.gif]] 2 [[Ammoniak|NH<sub>3</sub>]] + H<sub>2</sub>O + CaCl<sub>2</sub>) zurückgewonnen u. wieder in den Produktionsprozeß zurückgeführt. Weiteres [[Kohlendioxid]] fällt beim Brennen des Kalks an, der zur [[Ammoniak]]-Rückgewinnung benötigt wird. Als letztes Abfallprodukt entsteht CaCl<sub>2</sub>, das trotz des hohen Energieaufwandes in zunehmendem Maße aus den Ablaugen zurückgewonnen od. auf [[Gips]] verarbeitet wird, früher jedoch großenteils in die Abwässer geleitet wurde.
  
 
== Verwendung ==
 
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N. ist nach [[Natriumchlorid]] die techn. wichtigste Na-Verbindung. Etwa 50% werden bei der Glasfabrikation eingesetzt, 23% dienen zur Herst. von [[Chemikalien]], davon ca. 1/3  Na-phosphate, etwa 5% gehen in die Papier- u. Zellstoff-Ind. u. weitere 5% in die Herst. von Seifen u. Waschmitteln. Kleinere Mengen Soda werden in fast allen Ind.-Zweigen verbraucht, z. B. zum Auswaschen von CO<sub>2</sub> aus Gemischen mit N<sub>2</sub> od. CO durch reversible Bildung von NaHCO<sub>3</sub> aus Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>.
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N. ist nach [[Natriumchlorid]] die techn. wichtigste Na-Verbindung. Etwa 50% werden bei der [[Glas]]fabrikation eingesetzt, 23% dienen zur Herst. von [[Chemikalien]], davon ca. 1/3  Na-[[phosphat]]e, etwa 5% gehen in die Papier- u. Zellstoff-Ind. u. weitere 5% in die Herst. von [[Seife]]n u. Waschmitteln. Kleinere Mengen Soda werden in fast allen Ind.-Zweigen verbraucht, z. B. zum Auswaschen von CO<sub>2</sub> aus Gemischen mit N<sub>2</sub> od. CO durch reversible Bildung von [[Natriumhydrogencarbonat|NaHCO<sub>3</sub>]] aus Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>.
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* Als [[Lebensmittel-Zusatzstoff]] E 500 wird es als z. B. als [[Backtriebmittel]] eingesetzt.
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* [[pH-Wert]]-Anhebung in Schwimmbädern ("Plus-Granulat" ist meist Natriumcarbonat)
  
 
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Römpp Lexikon Chemie – Version 2.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1999
 
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Aktuelle Version vom 24. Februar 2016, 16:04 Uhr

Natriumcarbonat
vernetzte Artikel
Salz Carbonat

Eigenschaften

Natriumcarbonat, Soda, Na2CO3, M = 105,99 g/mol. Hydrat: Natriumcarbonat-Decahydrat, M = 286,14 g/mol.

Kristallwasserfreies N. (auch calcinierte Soda genannt) bildet ein weißes, auf Haut u. Schleimhäute reizend wirkendes Pulver, D. 2,533, Schmp. 854 °C, stark hygroskop., kann in feuchten Räumen bis zu 10% Wasser binden, ohne feucht auszusehen. Man löst N. am leichtesten durch Einrühren in heißes Wasser: 100 g H2O lösen bei 0 °C 7,1 g, bei 10 °C 12 g, bei 20 °C 21,7 g, bei 30 °C 37,2 g u. bei 100 °C 45,5 g Na2CO3. Die wäss. Lsg. reagiert stark alkal. (pH 11,6). N. ist ferner lösl. in Glycerin, jedoch unlösl. in Alkoholen. Es bildet mit Wasser drei Hydrate:

  • Decahydrat (Kristallsoda), Na2CO3 · 10 H2O, MR 286,14, farblose Krist., D. 1,44, Schmp. 32–34 °C
  • Heptahydrat, MR 232,10, rhomb. Krist., D. 1,51, Schmp. 35,4 °C
  • Monohydrat, MR 124,00, rhomb. Krist., D. 2,25, Schmp. 100 °C.

Mit Säuren entwickelt N. unter Aufbrausen Kohlendioxid (Na2CO3 + H2SO4 Pfeil.gif Na2SO4 + H2O + CO2). Beim Sieden von tier. u. pflanzlichen Fettsäuren mit konz. N.-Lsg. entstehen Seifen.

Vorkommen

N. findet sich (in Mischung mit Natriumhydrogencarbonat) in großen Mengen in den Natronseen von Ägypten, Nord- u. Südamerika. Der Soda-Gehalt von Owens Lake in Kalifornien wird allein auf rund 100 Mio. t geschätzt; aus diesem gewinnt man durch Wasserverdunstung ein ziemlich unreines Natriumcarbonat. Der ostafrikan. Magadi-See (70 Meilen von Nairobi entfernt) enthält eine bis zu 30 m dicke Schicht.

Beim Verbrennen von Kochsalz-reichen Meeres- od. Strandpflanzen hinterbleibt eine Soda-reiche Asche; auf diese Weise hat man bis etwa 1850 die meiste Soda gewonnen.

Herstellung

Leblanc-Verfahren

Bei dem 1790 von Leblanc entwickelten Verf. stellte man zunächst aus NaCl u. Schwefelsäure Natriumsulfat her, das mit Kalk u. Kohle erhitzt wurde:

Na2SO4 + CaCO3 + 2 C Pfeil.gif Na2CO3 + CaS + 2 CO2.

Anschließend wurde die Soda aus dem Reaktionsprodukt mit Wasser ausgelaugt. Nachteilig waren der hohe Energieverbrauch u. der Anfall an HCl u. lästigen CaS-haltigen Abfallprodukten, weshalb der Prozeß durch das Solvay-Verf. abgelöst wurde.

Solvay-Verfahren

(Ammoniak-Soda-Verf.): Bei diesem 1861 von E. Solvay ausgearbeiteten Verf. leitet man in eine nahezu gesätt. Kochsalzlsg. zuerst Ammoniak u. dann Kohlendioxid ein. Es entsteht hierbei Ammoniumhydrogencarbonat, das mit Kochsalz das verhältnismäßig schwer lösl. Natriumhydrogencarbonat gibt:

NH4HCO3 + NaCl Pfeil.gif NaHCO3 + NH4Cl.

Durch Erhitzen (Calcinieren) des Natriumhydrogencarbonats erhält man N. (Ammoniaksoda)

2 NaHCO3 Pfeil.gif Na2CO3 + H2O + CO2;

das Kohlendioxid wird von neuem in die Salzlsg. geleitet. Aus der Mutterlauge wird das Ammoniak durch Behandlung mit gebranntem Kalk (2 NH4Cl + CaO Pfeil.gif 2 NH3 + H2O + CaCl2) zurückgewonnen u. wieder in den Produktionsprozeß zurückgeführt. Weiteres Kohlendioxid fällt beim Brennen des Kalks an, der zur Ammoniak-Rückgewinnung benötigt wird. Als letztes Abfallprodukt entsteht CaCl2, das trotz des hohen Energieaufwandes in zunehmendem Maße aus den Ablaugen zurückgewonnen od. auf Gips verarbeitet wird, früher jedoch großenteils in die Abwässer geleitet wurde.

Verwendung

N. ist nach Natriumchlorid die techn. wichtigste Na-Verbindung. Etwa 50% werden bei der Glasfabrikation eingesetzt, 23% dienen zur Herst. von Chemikalien, davon ca. 1/3 Na-phosphate, etwa 5% gehen in die Papier- u. Zellstoff-Ind. u. weitere 5% in die Herst. von Seifen u. Waschmitteln. Kleinere Mengen Soda werden in fast allen Ind.-Zweigen verbraucht, z. B. zum Auswaschen von CO2 aus Gemischen mit N2 od. CO durch reversible Bildung von NaHCO3 aus Na2CO3.

Sicherheitshinweise

Bei der Verwendung von Natriumcarbonat beim Experimentieren gilt:

Achtung.gif Auf Chemikalien-Gefäßen finden sich codierte Hinweise auf Gefährdungen und entsprechende Vorsorgemaßnahmen beim Umgang mit dieser Chemikalie. Diese sogenannten H- & P-Sätze hängen gemeinsam mit den Arbeitsregeln für Schülerexperimente als Betriebsanweisung im Chemieraum aus und müssen in jedem Fall beachtet werden!

Quelle

Römpp Lexikon Chemie – Version 2.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1999

Weblinks

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