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Natriumcarbonat

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Vorlage:Doppeleintrag

Strukturformel der Ionen
2 Na+ Datei:Carbonat.PNG
Allgemeines
Name Natriumcarbonat (wasserfrei)
Andere Namen Soda, calcinierte Soda
Summenformel Na2CO3
CAS-Nummer 497-19-8
Kurzbeschreibung weißes kristallines Pulver
Eigenschaften
Molmasse 105,99 g/mol
Aggregatzustand fest
Dichte 2,5 g/cm³
Schmelzpunkt 851 °C
Siedepunkt Zersetz.
Dampfdruck 0,000 hPa (25°C)
Löslichkeit gut löslich in Wasser
Sicherheitshinweise
Vorlage:Gefahrensymbol 1
R- und S-Sätze R: 36
S: 22-26
Vorlage:SI-Chemikalien

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

Modifikationen

  • Wasserfrei, Na2CO3 (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.
  • Dekahydrat, Na2CO3 * 10 H2O (Kristallsoda): kristallisiert bei unter 32,5 °C aus gesättigten Natriumcarbonat-Lösungen aus (Dichte 1,45 g/cm3).
  • Heptahydrat, Na2CO3 * 7 H2O: bildet sich bei Temperaturen oberhalb 32,5° aus dem Dekahydrat.
  • Monohydrat, Na2CO3 * H2O: bildet sich bei Temperaturen > 35,4 °C aus dem Heptahydrat.
  • Natrocalcit, Na2CO3*CaCO3) * 5 H2O
  • Pirssonit, Na2CO3 * CaCO3) * H2O
  • Thermonatrit, Na2CO3*H2O
  • Trona, NaHCO3*Na2CO3*2H2O

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, da das Carbonat-Anion als Anion-Base mit einem Proton aus dem Dissoziationsgleichgewicht des Lösungsmittels Wasser zum Hydrogencarbonat weiterreagiert und eine entsprechend hohe Hydroxidonenkonzentration 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.
  • Nach dem Leblanc-Verfahren (seit 1791): Natriumchlorid, Schwefelsäure und Kohle werden zu Natriumcarbonat, Chlorwasserstoff 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

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:

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