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Okt 15

Natrium

NMR- Daten

Isotop  23Na Spin  3/2
Natürliche Häufigkeit (%)  100 Magnetisches Moment μ/μN  2.8629811
Magnetogyrisches Verhältnis
γ/107rad s-1T-1
 7.0808493 Quadrupolmoment
Q/fm2
 10.4
Frequenzverhältnis
Ξ/%
 26.451900 Standard  NaCl
Probenbedingungen  D2O, 0.1M Linenweitenfaktor
l/fm4
 140
Empfindlichkeit relativ zu 1H  9.27*10-2 Empfindlichkeit relativ zu 13C  5.45*102
Larmor Frequenzen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
 79.390  105.842  132.294  158.746
16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
 185.198  198.424  211.650  224.876
21.1416 22.3160 23.4904
 238.101  251.327  264.553

Historisches

1807 entdeckte Davy das Natrium. Die Darstellung gelang ihm durch Elektrolyse von angefeuchtetem Natriumhydroxid.

Allgemeine Eigenschaften

Natrium ist ein sehr weiches Material, es lässt sich Beispielsweise mit dem Messer schneiden. Die frischen Schnittflächen zeigen dann, das Natrium ein silberweißes und metallisch glänzendes Element ist. Jedoch oxydiert es leicht an der Luft, so das auch an den Schnittflächen der silberweiße metallische Glanz sehr schnell verschwindet. Es wird daher unter Ausschluß von Luft, z. B. in Petroleum aufbewahrt. Natrium selber ist sehr leicht und hoch reaktiv. So schwimmt Natrium auf Wasser und setzt sich dabei lebhaft unter Bildung Von Wasserstoff und Natronlauge mit diesem um.

naoh

 

Vorkommen

In der Natur findet man Natrium in Form seiner Verbindungen. Vor allem Natriumchlorid (Kochsalz) findet man im Meerwasser und in Steinsalzvorkommen. Aber auch als Nitrat (Chilesalpeter), in Feldpäten, Glimmern und anderen Mineralien findet sich Natrium.
kochsalz

 

 

 

 

 

Meersalz bei 20 facher Vergrößerung

Darstellung

Im großen Maßstab erfolgt die Darstellung durch Elektrolyse von geschmolzenem Natriumhydroxid, eventuell versetzt mit Calziumchlorid zur Schmelzpunkterniedrigung.

Verwendung

Natrium findet vor allem in Form seiner Verbindungen eine sehr vielfältige Verwendung. Das beginnt beim Salz auf dem Frühstücksei am Sonntag, über die Natriumdampflampe (Straßenbeleuchtung) bis hin zum Einsatz als Kühlmittel in Kernreaktoren.

Chemie des Natrium

Natriumhydroxid

Das auch als Ätznatron bekannte Natriumhydroxid NaOH wird heute technisch vor allem durch Elektrolyse von Natriumchloridlösungen gewonnen.

naoh-el

 

 

 

Natriumnitrat

Das auch als Chilesalpeter bezeichnete Natriumnitrat wird u.a. im großen Maßstab als Düngemittel eingesetzt und durch Umsetzung von Natriumcarbonat (Soda) mit Salpetersäure gewonnen.

na-nitrat

 

Natriumcabonat

Natriumcarbonat ist auch als Soda bekannt und findet vielfach Anwendung, nicht nur im Haushalt als Waschsoda oder Mittel gegen Sodbrennen. Hergestellt wird Soda heute immer noch nach dem Solvay- Verfahren:

solvay

Dabei wird in einem ersten Schritt (1) durch einleiten von Ammoniak und Kohlendioxid in eine Natriumchloridlösung das Natriumhydrogencarbonat gewonnen. Dieses wird dann beim sogenannten Kalzinieren durch Erhitzen in Soda umgewandelt (2). Das dabei entstehenden Kohlendioxid wird wieder zurückgeführt. Das in Schritt 1 entstehende Ammoniumchlorid wird wiederum mit Löschkalk (Calciumhydroxid) umgesetzt und so der Ammoniak wiedergewonnen (3). Das im Prozesse benötigte Kohlendioxid wird durch Glühen von Calciumcarbonat (Kalkstein) gewonnen(4) und das dabei entstehende Calciumoxid bildet mit Wasser Löschkalk (sprich Calciumhydoxid, 5).

 

Technisch weniger von Bedeutung ist das Leblanc- Verfahren. Dabei wird das Natriumchlorid zuerst mit Schwelsäure in Natriumsulfat überführt. Diese wird dann mit Kohle durch Glühen ion Natriumsulfid überführt, welches wiederum durch Auslaugen mit Calciumcarbonat in Soda überführt wird während das unlösliche Calciumsulfid zurück bleibt.

leblanc

Allgemeine Daten

Ordnungszahl: 11 rel. Atommasse: 22,98977 Oxydationszahl: 1
Elekronenkonfiguration:

(Ne)3s1

reagiert mit Luft
reagiert mit Wasser
1.Ionisierungsenergie: 496 kJ*mol-1
Elektronenaffinität: -33 kJ*mol-1 Elektronegativität: 0,93 Atomradius: 2,23 (quantenchemischer Wert für das freie Atom) in 10-10m
kovalenter Radius: 1,57 * 10-10m Ionenradius: 0,98 * 10-10m elektr. Leitfähigkeit: 21,8 MS/m bei 293K
Kristallstruktur: kubisch, raumzentriert Schmelzpunkt: 371 K Siedepunkt: 1156 K
Dichte: 0,97 g*cm-3 Spez. Wärmekapazität: 1,23 Jg-1K-1

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