Natriumcarbonat

Natriumcarbonat (Trivialname: Soda), Na₂CO₃ ist ein Salzder Kohlensäure. Als Lebensmittelzusatzstoffträgt 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).
• 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 Salzeiner schwachen Säurereagiert es mit stärkeren Säuren unter Bildung von Kohlendioxid(Aufschäumen). In Wasserlöst es sich unter starker Wärmeentwicklung (Hydratationswärme) und Bildung einer stark alkalischen Lösung. Vor der Verfügbarkeit von großen Mengen von Natriumhydroxidwar Natriumcarbonat die wichtigste Lauge. An Luftreagiert es unter Aufnahme von Wasser und Kohlendioxid weiter zu Natriumhydrogencarbonat.

Vorkommen

In Sodaseenin Ägypten, Ostafrika, Kalifornien, Mexikound 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, Schwefelsäureund Kohlewerden zu Natriumcarbonat, Chlorwasserstoffund Calciumsulfidumgesetzt. Das Leblanc-Verfahren wird heute nicht mehr durchgeführt und wurde zur Herstellung von Natriumcarbonat durch das Solvay-Verfahrenabgelöst. 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 Ammoniakund Kohlendioxidin eine gesättigte Natriumchlorid-Lösung und des Erhitzen des so entstandenen Natriumhydrogencarbonatesin Drehrohröfen.

2NaCl + 2CO₂ +2NH₃ +2H₂O -> 2NaHCO₃ + 2NH₄Cl

2NaHCO₃ -> Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

Dabei wird das entstandene CO₂ und das Ammoniak aus der Reaktion des Ammoniumchloridesmit Calciumhydroxidin den Prozess zurückgeführt, was diesen sehr wirtschaftlich macht.

2NH₄Cl + CaO -> 2NH₃ + CaCl₂ + H₂O

• Einleiten von Kohlendioxidin 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
  • Natriumphosphatewie z. B. Pentanatriumtriphosphat,
  • Silikate(Wassergläser) wie z. B. Natriummetasilikat-Pentahydrat und Natriumorthosilikat
  • Natriumchromatund 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
• Wasserenthärteren:Sodium carbonate

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