Strukturformel
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2 Na+
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Allgemeines
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Name
| Natriumcarbonat (Wasserfrei)
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Andere Namen
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Soda, calcinierte Soda, (einfach) kohlensaures Natron
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Summenformel | Na2CO3
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CAS-Nummer | 497-19-8
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Kurzbeschreibung | weißes kristallines Pulver
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Eigenschaften
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Molare Masse | 105,99 g·mol–1
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Aggregatzustand | fest
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Dichte | 2,5 g·cm–3
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Schmelzpunkt | 851 °C
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Siedepunkt | Zersetz.
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Dampfdruck
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0,000 hPa (25°C)
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Löslichkeit
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gut löslich in Wasser
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Sicherheitshinweise
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MAK
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Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Natriumcarbonat (Na2CO3), oft irreführend als Soda bezeichnet, ist ein Salz der Kohlensäure. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt es das Kennzeichen E 500.
Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
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, Na2CO3•H2O: 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
- 2NaHCO3 → Na2CO3 + 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 + H2O → Na2CO3 + 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.
- Die Glasindustrie verwendet Soda als Rohstoff für ihre Glasschmelzen. Sie ist der größte Sodaverbraucher. Soda ist einer der Glasbinder, der in der Glasschmelze das Auskristallisieren der wieder erstarrenden Schmelze verhindert und damit Glas amorph macht. Der Anteil an Soda bestimmt auch die Fließfähigkeit der Schmelze.
- Die Chemische Industrie setzt Soda zur Herstellung von Bleichmitteln, Borax, Chromaten wie Natriumchromat und Natriumdichromat, Farben, Füllstoffen, Gerbereihilfen, Industriereinigern, Kryolith, Leim- und Klebstoffen, Metallcarbonaten, Natronsalpeter, Perborat, Natriumphosphaten wie z.B. Pentanatriumtriphosphat, Silikaten (Wassergläser) wie z.B. Natriummetasilikat-Pentahydrat und Natriumorthosilikat, Sulfit, Ultramarinfarben, Wasserglas u.a. Chemikalien ein.
- In der Eisenhüttenindustrie wird Soda zur Entschwefelung von Roheisen, Gusseisen und Stahl und als Flotations- und Flussmittel verwendet.
- In der Waschmittel- und Seifenindustrie werden mit Soda Grobwaschmittel und andere Reinigungsmittel hergestellt und Fette verseift.
- In der Papier- und Zellstoffindustrie dient Soda sowohl zum Aufschluss, zur Neutralisation, zum Reinigen und Bleichen als auch zur Aufarbeitung von Altpapier.
- weitere Anwendungen:
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
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