Natriumcarbonat

Allgemeines
Name	Natriumcarbonat (wasserfrei)
Summenformel	Na2CO3
Andere Namen	Soda, calcinierte Soda
Kurzbeschreibung	weißes kristallines Pulver
Sicherheitshinweise
R- und S-Sätze	R36 S22 S26
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustand	fest
Farbe	weiß
Dichte	2,5 g/cm³
Molmasse	106 g/mol
Schmelzpunkt	851 °C
Weitere Eigenschaften
Gut löslich in	Wasser
Kristall
SI-Einheiten wurden wo möglich verwendet. Wenn nicht anders vermerkt wurden Normbedingungen benutzt.

Natriumcarbonat (Trivialname: Soda), Na₂CO₃ ist ein Salz der Kohlensäure. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt es das Kennzeichen E 500.

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 H₂O, das bei Temperaturen < 32,5°C aus gesättigten Natriumcarbonat-Lösungen 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 vorkommenden natriumcarbonathaltigen Substanzen. Wegen der vielfältigen Verunreinigungen werden die Minerale vor dem Transport und der Weiterverwendung in gereinigtes und kristallwasserfreies Soda aufgearbeitet.

Natursoda

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.

synthetischer Soda

Herstellung von synthetischer Soda

1. Solvay-Verfahren: (auch Ammoniak-Soda-Verfahren) Aus den unbegrenzt zur Verfügung stehenden Rohstoffen Natriumchlorid (Kochsalz) und Calciumcarbonat (Salz) wird in einem mehrstufigen Prozess Natriumcarbonat und Calciumchlorid gewonnen:
   
   $\mathrm {2NaCl+CaCO_{3}\rightarrow Na_{2}CO_{3}+CaCl_{2}}$
   
   Da die direkte Umsetzung nach dieser Bruttogleichung nicht möglich ist, gewinnt man das wasserfreie Natriumcarbonat durch Ausfällung des schwerlöslichen Natriumhydrogencarbonats.

1. Leblanc-Verfahren: Nach dem nicht mehr angewandten Leblanc-Verfahren mit der Bruttogleichung :
   
   $\mathrm {2NaCl+CaCO_{3}+H_{2}SO_{4}+2C\quad \rightarrow \quad Na_{2}CO_{3}+CaS+2CO_{2}+2HCl}$
   
   

1. aus Natronlauge und Kohlendioxid : Vereinzelt wurde Natriumcarbonat auch durch Einleiten von Kohlendoxid in Natronlage hergestellt:
   
   $\mathrm {2NaOH+CO_{2}+H_{2}O\quad \rightarrow \quad Na_{2}CO_{3}+2H_{2}O}$
   
   

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
• Erzeugen der glänzend braunen Oberfläche von Laugengebäck
• Erzaufbereitung
• Metallurgie
• Lederindustrie
• Wasserreinigung
• Keramik- und Emailherstellung
• Textilindustrie
• Rauchgasentschwefelung