Natrium

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    (arabisch: natrum, hebräisch: neter, "Soda") auch: sodium (englischer Name);

    chemisches Element der dritten Periode und der ersten Hauptgruppe des Periodensystems. Natrium gehört zu den Alkalimetallen.

    Isotope

    Das Element hat ein natürliches, stabiles Isotop mit der Massenzahl 23. Daneben sind 14 instabile Isotope bekannt, deren Halbwertszeit üblicherweise im Bereich zwischen einigen Millisekunden und wenigen Sekunden liegt. Die Zerfallsrate von Na-22 liegt allerdings bei mehr als 2,5 Jahren.

    Eigenschaften

    Natrium ist ein silbrig-weißes, weiches Metall, das sich mit einem Messer zerschneiden lässt. Unter der Einwirkung von Luft läuft es schnell an und bildet Ätznatron (NaOH) bzw. Soda (Na2CO3). Mit Wasser reagiert es bekanntlich sehr heftig, wobei Natronlauge (NaOH in H2O) und Wasserstoff entstehen. Das Metall schwimmt dabei auf dem Wasser zischend hin und her. Das frei werdende Wasserstoffgas entzündet sich stellenweise und löst kleine Knallgasreaktionen aus. Deshalb muss reines Natriummetall wegen seiner starken Reaktivität unter Petroleum aufbewahrt werden. Wie alle Alkalimetalle hat auch Natrium auf Grund seiner Größe und seiner niedrigen Ionisierungsenergie einheitliche charakteristische Eigenschaften: Schmelz- und Siedetemperaturen sind niedrig, die Dichte und auch die Dissoziationsenergie gering sind. Demgegenüber ist der Atom- bzw. Ionenradius groß, und die thermische sowie elektrische Leitfähigkeit ist gut. Der ausgedehnte Flüssigkeitsbereich von 98 bis 892 °C und die hohe Wärmekapazität machen metallisches Natrium zu einem hervorragenden Kühlmittel in Wärmetauschern. Wie die anderen Alkalimetalle zeigt es eine charakteristische Flammenfärbung, die beim Natrium intensiv gelb ist. Wichtige Natriumverbindungen sind Natriumchlorid (NaCl), Ätznatron (NaOH), Soda (Na2CO3), Natriumhydrogenkarbonat (NaHCO3), Natriumnitrit (NaNO2), Natriumsulfat (Na2SO4), Kryolith (Na3AlF6) und Natronfeldspat (NaAlSi3O8).

    Vorkommen

    Das uns bekannte Universum setzt sich zu 0,0001 Prozent aus Natrium zusammen. Auf der Erde liegt sein Anteil bei ungefähr 0,6 Prozent. In der Erdkruste ist es mit ca. 2,3 Prozent nach Eisen und Kalzium das sechsthäufigste Element und dort ungefähr genauso häufig wie Magnesium. Wegen seiner hohen Reaktivität kommt Natrium in der Natur nur gebunden vor. Im gelösten Zustand ist es ionisiert und tritt als Na-Kation (Na+) in Erscheinung. Eine der wichtigsten Natriumverbindungen ist das Natriumchlorid. Allein das in den Weltmeeren gelöste Natriumchlorid würde ausreichen, um das gesamte Festland mit einer 130 Meter hohen Schicht zu bedecken. In einem Kubikmeter Meerwasser befinden sich im Durchschnitt 30 Kilogramm Natriumchlorid. Große Lagerstätten von relativ reinen Natrium- bzw. Kaliumsalzen sind beispielsweise durch die prähistorische Verdampfung von Seen entstanden. Solche Vorgänge lassen sich auch heute noch am Toten Meer und am Großen Salzsee in Utah beobachten. Die Salzlager Mitteldeutschlands sind vor ca. 250 Millionen Jahren aus dem Zechsteinmeer entstanden.

    Verwendung

    Metallisches Natrium wird beispielsweise für Natriumdampflampen und zur Herstellung des Antiklopfmittels Tetraethylblei verwendet. In Schnellen Brütern und in solarthermischen Kraftwerken wird es als Kühlmittel eingesetzt. Natriumverbindungen sind äußerst vielseitig verwendbar. Natriumchlorid wird als Konservierungs- und Würzmittel eingesetzt. Es stellt aber gleichzeitig die wichtigste Quelle für elementares Chlor dar und ist somit die Grundlage der gesamten Chlorchemie. Bei den verschiedenen Aufschlussverfahren entstehen unterschiedliche Natriumverbindungen: bei der Alkalichloridelektrolyse u.a. Ätznatron oder im Ammoniak-Soda-Verfahren Natriumhydrogenkarbonat (NaHCO3) bzw. Soda (Na2CO3). Diese Verbindungen sind nicht nur für die chemische Industrie wichtige Grundstoffe, sondern auch für die Papier-, Glas-, Seifen- und Textilindustrie. Ätznatron (NaOH) dient u.a. zur Herstellung vieler Natriumsalze, von Seifen und Farbstoffen sowie zur Gewinnung von Zellstoff aus Holz. Soda (Na2CO3) ist in vielen Fällen austauschbar mit Ätznatron (NaOH). In der Glasindustrie wird ungefähr die Hälfte des produzierten Sodas verbraucht. Es dient aber auch zur Reduzierung der Schwefeldioxidemissionen von Kraftwerken. Andere Natriumverbindungen wie das Natriumnitrat (NaNO3) spielen als Düngemittel eine wichtige Rolle.

    Biologische Bedeutung

    Natrium ist essenziell für den Menschen und die meisten anderen biologischen Spezies. Es hat wichtige physiologische Funktionen, wie beispielsweise bei der Erregungsleitung in Nerven. Natrium wird in Form von Natriumchlorid (Kochsalz: NaCl) aufgenommen, dessen Tagesbedarf beim Menschen zwischen zwei und 15 Gramm liegt. Im Blut und in den Gewebsflüssigkeiten eines erwachsenen Menschen befindet sich Natriumchlorid (NaCl) in einer Gesamtmenge von 150 bis 300 Gramm. Ein übermäßiger Genuss von Natriumchlorid ist beim Menschen mit verantwortlich für Blutdruckerhöhung, Arterienverkalkung und Entzündungsneigung.

    Geschichte

    Humphry Davy gelang, nachdem er seine galvanischen Arbeiten im Herbst 1807 erneut aufgenommen hatte, nach der Entdeckung des Kaliums die elektrolytische Zersetzung von Soda. Dabei erhielt er ein neues Element, welches er Sodium nannte. Die Bezeichnung Natrium stammt hingegen von Berzelius.

    KALENDERBLATT - 15. August

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