Natriumcarbonat Na2CO3
*) Für die Schule
bevorzugt
Eigenschaften
Die Herkunft des historischen
Namens Soda für Natriumcarbonat ist nicht eindeutig geklärt.
Möglicherweise geht es auf das arabische Wort suwwâd
(Salzpflanzen-Asche) zurück. Der Begriff ist etwas irreführend,
da mehrere Modifikationen des Natriumcarbonats existieren:
| Wasserfrei
Na2CO3 |
Heptahydrat Na2CO3
• 7H2O |
| Monohydrat
Na2CO3 • H2O |
Decahydrat
Na2CO3 • 10H2O |
Beim Erwärmen von
Natriumcarbonat Decahydrat geht es oberhalb von 34°C in das Monohydrat
über. Erhitzt man weiter, erhält man ab 107°C die kristallwasserfreie
Form. Reines, wasserfreies Natriumcarbonat ist ein weißes Pulver,
das Haut und Schleimhäute reizt. Es ist stark hygroskopisch und nimmt
Kristallwasser aus der Luft auf. Beim Lösen im Wasser entsteht unter
Wärmeentwicklung eine alkalische Lösung. Das Carbonat-Ion reagiert
dabei mit einem Wasser-Molekül zu einem Hydrogencarbonat-Ion und einem
OH--Ion:
CO32-
+ H2O -----> HCO3-
+ OH-
Mit Säuren
entwickelt Natriumcarbonat unter Aufbrausen Kohlenstoffdioxid:
Na2CO3
+ H2SO4 -----> Na2SO4
+ H2O + CO2 |
Herstellung
Im Labor kann man Natriumcarbonat
durch Einleiten von Kohlenstoffdioxid in Natronlauge
herstellen:
2NaOH + CO2
+ H2O -----> Na2CO3
+ 2H2O
In der chemischen Industrie
wird es heute fast ausschließlich nach dem Solvay-Verfahren aus Kochsalz
und Kalk hergestellt. Zuerst setzt man Sole
(stark salzhaltiges Wasser) mit Ammoniak (NH3)
und Kohlenstoffdioxid (CO2) in einem
Reaktionsofen zu Natriumhydrogencarbonat um:
NaCl + H2O
+ NH3 + CO2 ----->
NaHCO3 + NH4Cl
Durch Calcinieren (Erhitzen)
wird das Natriumhydrogencarbonat danach in das Carbonat umgewandelt:
2NaHCO3
---Erhitzen auf 200°C--->
Na2CO3 + H2O +
CO2
Bei dem alten Verfahren
nach Nicolas Leblanc (1742-1806) erhielt man Soda aus Natriumchlorid,
Schwefelsäure und Natriumsulfat.
Das Verfahren wurde aufgrund eines Preisausschreibens der Pariser Akademie
der Wissenschaften von dem französischen Fabrikanten und Privatgelehrten
Leblanc entwickelt. Zunächst stellte er aus Natriumchlorid und Schwefelsäure
Natriumsulfat her. Beim Erhitzen von Natriumsulfat zusammen mit Kalk und
Kohle entstand Soda, Calciumsulfid und Kohlenstoffdioxid:
Na2SO4
+ CaCO3 + 2C -----> Na2CO3
+ CaS + 2CO2
Das entstehende Soda
wurde danach mit Wasser ausgelaugt. Der Nachteil des Verfahrens bestand
in den hohen Energiekosten und im Anfall unerwünschter Abfallprodukte.
Das Verfahren ist heute nur noch von historischer Bedeutung, es leitete
aber den Beginn der chemischen Großindustrie ein.
Natriumcarbonat wird auch
durch Verdunsten von Wasser aus Natronseen gewonnen. Die natürliche
Heilquellen (beispielsweise in Karlsbad) enthalten ebenfalls hohe Sodakonzentrationen. |
Verwendung
Soda wird in großem
Umfang von der Glasindustrie verwendet: Die Zugabe verhindert das Auskristallisieren
der Schmelze beim Erstarren der Glasschmelze. Dadurch erhält man amorphes,
sehr homogenes und durchsichtiges Glas. Die Konzentration an Soda
bestimmt auch die Fließfähigkeit der Schmelze. In der chemischen
Industrie ist Soda ein wichtiges Zwischenprodukt für andere Natrium-Verbindungen,
z.B. zur Herstellung von Natriumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat
oder Ultramarinblau. Soda wird auch
zur Herstellung von Seifen und Waschmitteln
verwendet. Die Zellstoff- und Papierindustrie setzt Soda zum Aufschluss,
zur Neutralisation, zum Reinigen, zum Bleichen, sowie zur Aufbereitung
von Altpapier ein. Bei der Eisenverhüttung wird das Soda bei der Entschwefelung
von Roheisen und Stahl und als Flotations- und Flussmittel eingesetzt.
Weiterhin dient es zum Enthärten von Wasser, wasserfreies Natriumcarbonat
auch als Trocknungsmittel für Räume. Die glänzende Oberfläche
beim Laugengebäck wird durch das Behandeln mit Soda erreicht. Weitere
Verwendungen sind bei der Leder-, Keramik- und Textilindustrie zu finden. |
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