Natriumcarbonat

Natriumcarbonat (Soda), Na₂CO₃. Im wasserfreien Zustand (calcinierte Soda) ist Natriumcarbonat eine weiße Substanz mit einem Schmelzpunkt von 853°C und einer Dichte von 2,51 g/cm³. Neben der wasserfreien Modifikation existieren noch

das Dekahydrat Na₂CO₃ * 10 H₂0 ,das bei Temperaturen < 32,5°C aus gesättigten Natriumcarbonatlösungen auskristallisiert (Dichte 1,45 g/cm³). Oberhalb dieser Temperatur lösen sich die Kristalle im eigenen Kristallwasser auf.
das Heptahydrat Na₂CO₃ * 7 H₂O , das sich bei Temperaturen > 32,5° aus dem Dekahydrat bildet.
das Monohydrat Na₂CO₃ * H₂O, das sich bei Temperaturen > 35,4°C aus dem Heptahydrat bildet.
Bei Temperaturen > 107°C geht das Monohydrat in das wasserfreie Natriumcarbonat über.

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) und Bildung einer stark alkalischen Lösung. Vor der Herstellung von Natriumhydroxid war Natriumcarbonat die wichtigste Lauge. An Luft reagiert es unter Aufnahme von Wasser und Kohlendioxid weiter zu Natriumhydrogencarbonat.

Vorkommen :

Natriumcarbonat kommt in vielen Modifikationen, auch verschwistert mit anderen Elementen und Verunreinigungen wie z.B. Natriumchlorid, Borax und Natriumhydrogencarbonat mineralisch vor :

Kristallsoda .... Na₂CO₃ * 10 H₂O Natrocalcit ..... (Na₂CO₃*CaCO₃) * 5 H₂O Natrit .......... (???) Pirssonit ....... (Na₂CO₃ * CaCO₃) * H₂O Thermonatrit .... Na₂CO₃*H₂O Trona ........... Na₂CO₃*Na₂CO₃*2H₂O (Wyoming (USA), Salzseen in Mexiko, Ostafrika und südl. Sahara)

Gewinnung :

Die Herstellung von Natriumcarbonat erfolgt heute immer mehr durch Einsatz von natürlich vorkommende natriumcarbonathaltige Substanzen. Wegen der vielfältigen Verunreinigungen werden die Minerale vor dem Transport und der Weiterverwendung in gereinigtes und kristallwasserfreies Soda aufgearbeitet.

Herstellung von Natriumcarbonat aus natürlichen Sodavorkommen (Natursoda):
1. Monohydratverfahren : Das calcinierte Mineral wird in Wasser gelöst und filtriert. Das gereinigte Filtrat wird in Mehrfachverdampferanlagen aufkonzentriert. Das ausfallende Monohydrat wird ausgeschleust und zum wasserfreien Natriumcarbonat calciniert.
2. Sesquicarbonatverfahren : Die wässrige Lösung von Trona wird von Verunreinigungen befreit und bei 300°C calciniert.
Herstellung von synthetischer Soda
1. Solvay-Verfahren : Aus den unbegrenzt zur Verfügung stehenden Rohstoffen Natriumchlorid (Kochsalz) und Calciumcarbonat (Salz) wird in einem mehrstufigen Prozeß Natriumcarbonat und Calciumchlorid gewonnen : 2 NaCl + CaCO₃ -> Na₂CO₃ + CaCl₂ Da die direkte Umsetzung nach dieser Bruttogleichung nicht möglich ist, gewinnt man das wasserfreie Natriumcarbonat durch Ausfällung des schwerlöslichen Natriumhydrogencarbonats (siehe Solvay-Verfahren).
2. Leblanc-Verfahren : Nach dem nicht mehr angewandten Leblanc-Verfahren mit der Bruttogleichung : 2 NaCl + CaCO₃ + H₂SO₄ + 2 C -> Na₂CO₃ + CaS + 2 CO₂ + 2 HCL
3. aus Natronlauge und Kohlendioxid : Vereinzelt wurde Natriumcarbonat auch durch Einleiten von Kohlendoxid in Natronlage hergestellt : 2 NaOH + CO₂ + H₂O -> Na₂CO₃ + 2 H₂O

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 einer der vielseitigsten chemischen Produkte :

Glasherstellung
Chemikalienherstellung
- Natriumphosphate wie z.B. Pentanatriumtriphosphat,
- Silikate (Wassergläser) wie z.B. Natriummetasilikat-Pentahydrat und Natriumorthosilikat
- Natriumchromat und Natriumdichromat
- Natriumhydrogencarbonat
- Natriumnitrat
Papier- und Zellstoffherstellung
Seifen- und Waschmittelherstellung
Erzaufbereitung
Metallurgie
Lederindustrie
Wasserreinigung
Keramik- und Emailherstellung
Textilindustrie
Rauchgasentschwefelung