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Natriumcarbonat



Strukturformel
2 Na+
Allgemeines
Name Natriumcarbonat (Wasserfrei)
Andere Namen

Soda, calcinierte Soda, (einfach) kohlensaures Natron

Summenformel Na2CO3
CAS-Nummer 497-19-8
Kurzbeschreibung weißes kristallines Pulver
Eigenschaften
Molare Masse 105,99 g·mol–1
Aggregatzustand fest
Dichte 2,5 g·cm–3
Schmelzpunkt 851 °C
Siedepunkt Zersetz.
Dampfdruck

0,000 hPa (25°C)

Löslichkeit

gut löslich in Wasser

Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
R- und S-Sätze R: 36
S: 22-26
MAK

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Natriumcarbonat (Na2CO3), oft irreführend als Soda bezeichnet, ist ein Salz der Kohlensäure. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt es das Kennzeichen E 500.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Inhaltsverzeichnis

Modifikationen

Natriumcarbonat ist polymorph, kristallisiert also in Abhängigkeit von Druck und Temperatur bei gleicher chemischer Zusammensetzung in verschiedenen Kristallsystemen, die wasserfrei sein oder Kristallwasser (Hydrat) enthalten können.

  • Wasserfrei, Na2CO3: Bekannt als Mineral Natrit oder unter der Bezeichnung calcinierte Soda, weiße Substanz mit einem Schmelzpunkt von 853 °C und einer Dichte von 2,51 g/cm3. Bildet sich bei Temperaturen größer 107 °C.
  • Monohydrat, Na2CO3H2O: Bekannt als Mineral Thermonatrit, bildet sich bei Temperaturen > 35,4 °C aus dem Heptahydrat.
  • Dihydrat, Na2Ca(CO3)2•2H2O: Bekannt als Mineral Pirssonit
  • Pentahydrat, Na2Ca(CO3)2•5H2O: Bekannt als Mineral Gaylussit oder unter der Bezeichnung Natrocalcit.
  • Heptahydrat, Na2CO3•7H2O: Bildet sich bei Temperaturen oberhalb 32,5° aus dem Dekahydrat.
  • Dekahydrat, Na2CO3•10H2O: Bekannt als Mineral Soda oder unter der Bezeichnung Kristallsoda, kristallisiert bei unter 32,5 °C aus gesättigten Natriumcarbonat-Lösungen aus (Dichte 1,45 g/cm3).
  • Hydrogencarbonat, Na(HCO3)Na2CO3•2H2O: Bekannt als Mineral Trona.

Eigenschaften

Als Salz einer schwachen Säure reagiert es mit stärkeren Säuren unter Bildung von Kohlendioxid (Aufschäumen). In Wasser löst es sich unter starker Wärmeentwicklung (Hydratationswärme) max. 21,6 g/100ml und Bildung einer stark alkalischen Lösung, da das Carbonat-Anion als Anion-Base mit einem Proton aus dem Dissoziationsgleichgewicht des Lösungsmittels Wasser zum Hydrogencarbonat weiterreagiert und eine entsprechend hohe Hydroxidionenkonzentration entsteht:

Na2CO3 → 2 Na+ + CO32-
H2O + CO32- → HCO3- + OH-

Vor der Verfügbarkeit von großen Mengen von Natriumhydroxid war Natriumcarbonat die wichtigste Lauge.
An Luft reagiert es unter Aufnahme von Wasser und Kohlendioxid weiter zu Natriumhydrogencarbonat.

Vorkommen

In Sodaseen in Ägypten, Ostafrika (z.B. Lake Natron und andere Seen des Ostafrikanischen Grabens), Kalifornien, Mexiko und als Trona (NaHCO3*Na2CO3*2H2O) in Wyoming (USA), Mexiko, Ostafrika und in der südlichen Sahara.

Gewinnung und Darstellung

  • Abbau von natürlich vorkommenden natriumcarbonathaltigen Substanzen. Wegen der vielfältigen Verunreinigungen werden die Minerale vor dem Transport und der Weiterverwendung umkristallisiert und in gereinigtes, kristallwasserfreies Soda aufgearbeitet (Trona-Verfahren - benannt nach dem Mineral Trona, welches den Grundstoff zur Herstellung liefert).
  • Nach dem Leblanc-Verfahren (seit 1791): Natriumsulfat, Calciumcarbonat und Kohle werden zu Natriumcarbonat, Kohlendioxid und Calciumsulfid umgesetzt. Das Leblanc-Verfahren wird heute nicht mehr durchgeführt und wurde zur Herstellung von Natriumcarbonat durch das Solvay-Verfahren abgelöst. Das Leblanc-Verfahren ist jedoch von historischer Bedeutung, da mit ihm die Entwicklung der chemischen Großindustrie begann.
Na2SO4 + CaCO3 + 2C → Na2CO3 + CaS + 2CO2
2NaCl + 2CO2 +2NH3 +2H2O → 2NaHCO3 + 2NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3 + H2O + CO2
Dabei wird das entstandene CO2 und das Ammoniak aus der Reaktion des Ammoniumchlorides mit Calciumhydroxid in den Prozess zurückgeführt, was diesen sehr wirtschaftlich macht.
2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O
2NaOH + CO2 + H2ONa2CO3 + 2H2O

Lagerung

Kristallsoda muss gut verschlossen in feuchten Räumen gelagert werden, da sie an der trockenen Luft Kristallwasser abgibt und in ein weißes Pulver zerfällt.

Kalzinierte Soda muss dagegen in trockenen Räumen aufbewahrt werden, da sie – ohne feucht auszusehen – leicht durch Aufnahme von Wasser aus der Luft in das Monohydrat Na2CO3 * H2O übergeht (Hygroskopie).

Verwendung

Natriumcarbonat wird seit langer Zeit durch den Menschen genutzt. Schon die alten Ägypter setzten es zum Mumifizieren ein. Ebenso fand es seit dem Altertum Verwendung als Reinigungsmittel und bei der Glasherstellung.
Heute wird Natriumcarbonat von fast allen Industriezweigen eingesetzt und ist damit eines der vielseitigsten chemischen Produkte.

Weltweit wurden 1997 jährlich ca. 39 Millionen Tonnen Soda produziert. In Deutschland betrug das Marktvolumen 1999 ca. 2,4 Millionen Tonnen. Der größte Anteil an Soda wird von fünf Industriebranchen aufgenommen.

Sodawasser

Der Ausdruck Sodawasser für ein Kohlendioxid-haltiges Wasser leitet sich nur indirekt von Soda ab: Eine Sodalösung perlt beim Ansäuern Kohlenstoffdioxid aus. Dieses ausperlende Kohlenstoffdioxid kann man in Wasser einleiten um „Sodawasser“ (d. h. Mineralwasser) herzustellen.

Siehe auch

 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Natriumcarbonat aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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