Natriumcarbonat

Strukturformel
2 Na⁺ 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

R- und S-Sätze	R: 36 S: 22-26

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⁺ + CO₃^2-

H₂O + CO₃^2- → 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

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 eines 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
Innere Speisewasseraufbereitung bei Dampfkesseln
Keramik- und Emailherstellung
Textilindustrie
Rauchgasentschwefelung
Wasserenthärter
Lebensmittelindustrie (z.B. als Backtriebmittel)

Chemische Verbindung

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