Neon Lithium  Kalium Magnesium
 
Natrium                                           11Na
engl. sodium; arab. natrun, hebr. neter ("Soda")
 
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Relat. Atommasse   
Ordnungszahl   
Schmelzpunkt   
Siedepunkt     
Oxidationszahlen      
Dichte     
Härte (Mohs)   
Elektronegativität    
Elektronenkonfig.   
Natürl. Häufigkeit    
      
  
 
22,98976928 
11 
97,80 °C 
883 °C 
1 
0,971 g/cm³  
0,5 
0,93 (Pauling) 
[Ne]3s1   
Na-23  100% 
   
  
 
 
 
      
 
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Ein Stück Natrium wird geschnitten. Ist das Metall an der Luft beständig?
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Wenn man ein altes Stück Natrium in eine Tonne mit wenig Wasser wirft, dann erfolgt eine heftige Reaktion.
    
  GHS-Piktogramme  
  Gefahr
Gefahren (H-Sätze)   
 
H 260, 314, EUH 014 
  
 
CAS-Nummer 
  
7440-23-5 
  
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Physikalisch-chemische Eigenschaften
Reines Natrium ist ein silbergraues Alkalimetall, das an feuchter Luft sofort grau anläuft, da sich eine Natriumhydroxidschicht bildet. Es ist ein sehr weiches Metall, die Härte nach Mohs beträgt 0,5. Es lässt sich mit dem Messer leicht schneiden. Nur Kalium, Cäsium und Rubidium sind noch weicher.  
  
 
Lithium, Natrium und Kalium im Vergleich
 
 
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Vergleich der Schnittflächen der ersten drei Alkalimetalle
 
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An offener Luft bindet elementares Natrium Sauerstoff, Wasser und Kohlenstoffdioxid und wandelt sich allmählich zu einem Gemisch aus Natriumhydroxid, Natriumcarbonat und Natriumhydrogencarbonat um. Daher wird es unter Paraffinöl oder Petroleum als Schutzflüssigkeit aufbewahrt. Nach Lithium und Kalium ist es das Element mit der geringsten Dichte. Bei völliger Dunkelheit tritt Chemolumineszenz in Form eines grünen Leuchtens auf. Natrium hat einen niedrigen Schmelzpunkt und besitzt gute elektrische Leitfähigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit. Das Alkalimetall ist sehr reaktionsfähig und verbrennt mit gelber Flamme zu Natriumperoxid:   
 
2 Na  +  O2   Na2O2        DHR = -514 kJ/mol 
  
 
Unterscheidung von Salzen mit der Flammenfarbe
 
 
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Befeuchtet man ein Magnesiastäbchen mit verdünnter Salzsäure und benetzt man
dieses mit Salz, zeigt sich bei den Alkalimetallsalzen eine typische Flammenfarbe,
wenn man das Stäbchen in die rauschende Brennerflamme hält.
 
 
Eine gelbe Flammenfarbe erzeugen auch die Salze des Natriums wie Natriumchlorid oder Natriumcarbonat. Mit Wasser reagiert elementares Natrium stürmisch unter Bildung von Wasserstoff und Natriumhydroxid. Dieses löst sich sofort in dem im Überschuss vorhandenen Wasser zu Natronlauge.   
  
2 Na  +  2 H2  2 NaOH  +  H2           DHR = -285,6 kJ/mol 
  
Dabei verformt sich das zuvor gut entrindete, erbsengroße Natriumstück unter Zischen zunächst zu einer Kugel, die dann über die Wasseroberfläche flitzt. Versetzt man das Wasser vor dem Versuch mit Phenolphthaleinlösung, färbt der Indikator aufgrund der sich bildenden alkalischen Lösung das Wasser pinkfarben.  
 
 
Natrium reagiert mit Wasser
 
 
 
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Versetzt man Wasser mit Phenolphthaleinlösung und gibt man danach ein
erbsengroßes Stück Natrium hinzu, so formt sich dieses zu einer Kugel
und saust unter Zischen auf der Wasseroberfläche umher. Das Phenolphthalein
färbt sich mit der sich bildenden alkalischen Lösung pinkfarben.
 
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Kann die dabei entstehende Reaktionswärme nicht abgeführt werden - beispielweise bei der Verwendung von sehr wenig Wasser, durch Unterlegen eines Filterpapiers oder durch Einwickeln in ein Tuch - erfolgt eine Entzündung des Natriums oder sogar eine Explosion. Mit Chlor reagiert Natrium unter heller, gelber Lichterscheinung zu Natriumchlorid: 
  
2 Na  +  Cl2   2  NaCl      DHR = -514 kJ/mol  
 
 

Natrium reagiert mit Chlor
 
 
 
 
 
Ein erwärmtes Stück Natrium wird in einen Zylinder gehalten, der mit Chlorgas
gefüllt ist. Das Natrium verbrennt, und man erhält ein weißliches Produkt
 
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Natrium reagiert auch mit anderen Stoffen. Mit Salzsäure bildet sich unter Wasserstoffentwicklung Natriumchlorid, mit Schwefelsäure entsteht Wasserstoff und Natriumsulfat. Mit Alkoholen erhält man Alkoholate. Durch Auflösen von Natrium in Ethanol kann man das Alkalimetall sicher entsorgen: 
  
2 Na  +  2 C2H5OH   2 C2H5ONa  +  H2
 
Physiologie 
Die Natriumionen Na+ regulieren zusammen mit den Kaliumionen den Wasserhaushalt und den osmotischen Druck im menschlichen Körper, beispielsweise im Blut. Sie sind unerlässlich bei der Weiterleitung von Nervenreizen, bei der Entspannung der Muskulatur, bei der Aufnahme von Traubenzucker, beim Transport von Nährstoffen und sie stabilisieren auch das Säure-Base-Gleichgewicht. Natrium wird in chemischen Verbindungen über Brot, Fleisch, Milch, Mineralwasser und vor allem über das Speisesalz aufgenommen. Bei Natriummangel treten Muskelkrämpfe, Schwächeanfälle, Verwirrtheit bis hin zum Koma auf. Zu viel Natrium kann einen hohen Blutdruck erzeugen. In großen Mengen aufgenommen treten Krampfanfälle, Fieber, Erbrechen, Übelkeit, Atemnot und starker Durst auf. 
 
 
 Bioelemente im menschlichen Körper
 
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Vorkommen 
Natrium steht in der Elementhäufigkeit an 6. Stelle. Aufgrund seiner großen Reaktionsfähigkeit kommt es in der Natur nicht elementar vor. Natriumverbindungen findet man dagegen sehr häufig. Meerwasser enthält Natriumchlorid in einer Konzentration von durchschnittlich 26,8 Gramm pro Liter, das ist ein Gehalt von knapp 3%. Die Konzentration schwankt je nach Meer. Im Toten Meer kann der Gesamt-Salzgehalt bis zu 28% betragen. 
 
 
Saline in Lanzarote
 
 
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Beim Eindampfen des Meerwassers bleibt das Meersalz zurück.
 
  
Zur Gewinnung von Natriumchlorid aus dem Mineral Halit pumpt man Wasser in die Salzlagerstätten und fördert die entstehende Sole nach oben. Durch Eindampfen erhält man dann das begehrte Salz. Salzlagerstätten finden sich beispielsweise in Bad Reichenhall, in Muttenz bei Basel und am Oberrhein, im österreichischen Salzkammergut, in der norddeutschen Tiefebene, in Südpolen, in Südspanien, in Kalifornien oder im Ural.  
 
 
Halit aus Neuhof-Ellers in Deutschland
 
 
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Der Halit, das Steinsalz, bildet würfelförmige Kristalle aus.
 
 
Zu den Mineralen, aus denen sich weitere Natriumverbindungen gewinnen lassen, zählen der Nitronatrit, der im Chilesalpeter enthalten ist, oder der Thenardit, der ein natürliches Vorkommen des Glaubersalzes darstellt. 
  
Geschichte 
Im Jahre 1807 erhielt der englische Chemiker Sir Humphry Davy erstmals das metallische Natrium durch eine Schmelzflusselektrolyse von angefeuchtetem Natriumhydroxid in einer Platinschale. Er nannte das neue Metall Sodium, da er es auch durch Elektrolyse von Soda (Natriumcarbonat) gewinnen konnte. Im deutschen Sprachraum wurde dann von L.W. Gilbert der lateinische Name Natronium eingeführt, was sich von "natron" ableitete, der alchimistischen Bezeichnung für Soda und Pottasche (im Mittelalter konnte man diese beiden Stoffe nicht voneinander unterscheiden). Der Name Natrium wurde von J.J. Berzelius vorgeschlagen. 
    
 
Sir Humphry Davy (1778-1829)
 
 
 
 
Sir Humphry Davy stellt als erster elementares Natrium her.
 
  
Herstellung     
Die Herstellung von elementarem Natrium erfolgt in einer Schmelzflusselektrolyse nach dem Downs-Verfahren. Die Elektrolyse erfolgt bei 7 Volt, es fließen dabei Stromstärken von mehr als 40000 Ampere. Zur Verhinderung der Rückreaktion von Natrium und Chlor ist die Eisenkathode durch feine Drahtnetze aus Stahl von der übrigen Zelle getrennt. Das sich an der Kathode abscheidende flüssige Natrium steigt nach oben und sammelt sich in einer Rinne, von wo es über ein eisernes Steigrohr kontinuierlich abfließt. Als Nebenprodukt erhält man Chlor, das an der Anode gebildet wird.   
  
 
Downs-Verfahren zur Natriumgewinnung
 
 
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Bei der Schmelzflusselektrolyse von Natriumchlorid scheidet sich Natrium am Minuspol ab.
 
  
Wasserstoff Verwendung 
Natrium wird zur Herstellung von Natriumverbindungen wie Natriumchlorid, Natriumcarbonat, Natriumperoxid oder Natriumcyanid eingesetzt. Früher benötigte man es in großen Mengen zur Herstellung der Antiklopfmittel Bleitetramethyl oder Bleitetraethyl. Flüssiges Natrium dient aufgrund seiner guten Wärmeleitfähigkeit als Kühlmittel in Kernreaktoren oder als Wärmeüberträger in Kraftwerken. Im Labor verwendet man es, um Lösungsmitteln Wasser zu entziehen, so auch bei Benzol, Diethylether oder Ethanol. Natriumdampflampen enthalten neben Edelgasen Natrium, das beim Einschalten der Lampe verdampft und ein gelbes, sehr helles Licht erzeugt. Bei der Herstellung von Titan oder von Uran wird Natrium als Reduktionsmittel eingesetzt. Bei einer Reduktion der Erze mit Kohlenstoff würden Carbide entstehen, die sich kaum noch abtrennen lassen. Bei der Herstellung von Kalium wird geschmolzenes Kaliumchlorid mit Natrium reduziert. 
 
 
Natriumdampflampe an einem Zebrastreifen
 
 
 
 
Natriumdampflampen erzeugen ein helles, gelbes Licht.
 
 
Wasserstoff Experimente - Medien  
Demonstrationen mit Alkalimetallen 
Digitale Folien zu den Alkalimetallen 
Geschichte der Salzgewinnung
 
 
Natriumverbindungen im Portrait
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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