Natriumcarbonat

Allgemeines
Name	Natriumcarbonat (wasserfrei)
Summenformel	Na2CO3
Andere Namen	Soda, calcinierte Soda
Kurzbeschreibung	weißes kristallines Pulver
CAS-Nummer	497-19-8
Sicherheitshinweise
Datei:Gefahrensymbol X.png
R- und S-Sätze	R: 36 S: 22-26
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustand	fest
Farbe	weiß
Dichte	2,5 g/cm³
Molmasse	105.99 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.

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 der gesättigten Natriumcarbonat-Lösungen aus (Dichte 1,45 g/cm³).
• Heptahydra, 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. 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, Kalifornien, Mexiko und als Trona (NaHCO₃*Na₂CO₃*2H₂O) in Wyoming (USA), Mexiko, Ostafrika und in der südlichen Sahara.

Herstellung

• 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

• Nach dem Solvay-Verfahren (auch Ammoniak-Soda-Verfahren, seit 1863): Einleiten von Ammoniak und Kohlendioxid in eine gesättigte Natriumchlorid-Lösung und des Erhitzen des so entstandenen Natriumhydrogencarbonates in Drehrohröfen.

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

• Einleiten von Kohlendioxid in Natronlauge (technisch unbedeutend)

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 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
• Wasserenthärter