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Natrium (Na)
Fakten:
Relative Atommasse: 22,989779Ordungszahl: 11Schmelzpunkt: 97,81°CSiedepunkt:
882,90°COxidationszahlen: 1Dichte: 0,971 g/cm³Härte: 0,4Atomradius:
153,7 pmElektronegativität: [Ne]3s¹Natürliche Häufigkeit:
Na-23 100%
Eigenschaften:Reines Natrium ist ein silberweißes Alkalimetall, das an
feuchter Luft sofort grau anläuft, da sich eine Natriumhydroxidschicht
bildet. An offener Luft bindet es Sauerstoff, Wasser und Kohlenstoffdioxid und
wandelt sich allmählich zu einem Gemisch aus Natriumhydroxid, Natriumcarbonat
und Natriumhydrogencarbonat um. Daher wird es unter Paraffinöl oder Petroleum
als Schutzflüssigkeit aufbewahrt. Nach Lithium und Kalium ist es das Element
mit der geringsten Dichte! Es ist ein sehr weiches Metall und lässt sich
mit dem Messe leicht schneiden. Nur Cäsium und Rubidium sind noch weicher.
Im Dunklen tritt ein grünes Leuchten auf. Es hat einen niedrigen Schmelzpunkt
und besitzt gute elektrische Leitfähigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit.
Auf feuchter Haut, auf Schleimhäuten und in den Augen verursachen Natriumstücke
schwere Verätzungen, da sich Natronlauge bildet.Natrium ist sehr reaktionsfähig
und verbrennt mit gelber Flamme zu Natriumperoxid:2Na + O² -----> Na²O²Eine
gelbe Flammenfarbe erzeugen auch die Salze des Natriums, z.B. Natriumchlorid
oder Natriumcarbonat. Mit Wasser reagiert es stürmisch unter Wasserstoff-
und Laugenbildung.2Na + 2H²O ------>2NaOH + H²Dabei schwimmt das
Metal auf dem Wasser zischend hin und her.Kann die dabei entstehende Reaktionswärme
nicht abgeführt werden( z.B. durch einwickeln in ein Tuch) erfolgt Entzündung
oder Explosion. Mit Chlor reagiert es unter heller gelber Lichterscheinung zu
Natriumchlorid. Im flüssigen Ammoniak und in Aminen löst sich Natrium
mit tief blauer Farbe.Natrium wird in Form von Kochsalz aufgenommen, dessen
Tagesbedarf beim Menschen zwischen 2-15g liegt. Im Blut und in den Gewebsflüssigkeiten
eines erwachsenen Menschen befindet sich NaCl in einer Gesamtmenge von 150 –
300 g. Ein übermässiger Genuss von Kochsalz ist beim Menschen mitverantwortlich
für Blutdrucherhöhung, Aterienverkalkung und Entzündungsneigung.
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.
Vorkommen:Natrium steht in der Elementhäufigkeit an 6.Stelle. Aufgrund
seiner großen Reaktionsfähigkeit kommt es in der Natur jedoch nicht
elementar vor. Natriumverbindungen dagegen sind sehr häufig: Meerwasser
enthält Natriumchlorid in einer Konzentration von 26,8g/l. Das uns bekannte
Universum setzt sich zu 0,0001 % aus Natrium zusammen. Auf der Erde liegt sein
Anteil bei ca. 0,6 %. In der Erdkruste ist es mit ca. 2,3% nach Eisen und Calcium
das 6. häufigste Element und ist dort ungefähr genauso häufig
wie Magnesium. Eine der wichtigsten Natriumverbindungen ist das sogenannte Steinsalz
oder Halit (Natriumchlorid). Allein das in den Weltmeeren gelöste Steinsalz
würde ausreichen, um das gesamte Festland mit einer 130 Meter hohen Schicht
zu bedecken. Große Vorkommen an Natriumchlorid befinden sich auch in den
Steinsalzlagerstätten, die z.B. im österreichischen Salzkammergut,
in der Norddeutschen Tiefebene, in Südpolen, in Südspanien, in Kalifornien
oder im Ural zu finden sind. Sie sind beispielsweise durch die prähistoriche
Verdampfung von Seen entstanden. Solche Vorgänge lassen sich auch heute
noch am Toten Meer und am Großen Salzsee von Utah beobachten. Die Salzlager
Mitteldeutschlands sind vor ca. 250 mill. Jahren aus dem Zechsteinmeer entstanden.
Weitere Natrium-Minerale sind: Chilesalpeter (Natriumnitrat), Glaubersalz (Natriumsulfat)
oder Natronfeldspat (Albit, Natriumaluminium-Silicat).
Geschichtliches:Im Jahre 1807 erhielt der englische Chemiker Sir Humphry Davy
erstmals das metallische Natrium durch eine Schmelzflusselektrolyse von angefeuchtetm
Natriumhydroxid in einer Platinschale. Er nannte da neue Metall Sodium, da er
es auch durch Elektrolyse von Soda (Natriumcarbonat) gewinnen konnte. Im deutschen
Sprachraum wurde dann von L.W. Gilbert der lateinische Name Natronium eingeführt,
was sich von „natron“ ableitete, der alchimistischen Bezeichnung
für Soda und (im Mittelalter konnte man diese beiden Stoffe nicht voneinander
unterscheiden). Der Name Natrium wurde von J.J. Berzelius vorgeschlagen.
Herstellung:Natrium wird heute hauptsächlich durch eine Schmelzflusselektrolyse
eines Gemisches von etwa 30% Natriumchlorid, mit 25% Calciumchlorid und 45%
Bariumchlorid als Flussmittel hergestellt. Die Elektolyse erfolgt bei 6-7 Volt
und bei Stromstärken von mehr als 40000 Ampere. Zur Verhinderung der Rückreaktion
von Natrium und Chlor ist die Eisenkathode durch feine Drahtnetzt aus Stahl
von der übrigen Zelle getrennt. Das sich an der Kathode abscheidende flüssige
Natrium steigt nach oben und sammelt sich in einer Rinne, von wo es über
ein eisernes Steinrohr kontinuierlich abfließt.
Verwendung:Ein großer Teil wird zur Herstellung von Natriumverbindungen
verbraucht (z.B. Natriumperoxid, Natriumcyanid). Früher benötigte
man es in großen Mengen zur Herstellung der Anitklopfmittel Bleitetramethyl
oder Bleitetraethyl. Flüssiges Natrium dient aufgrund seiner guten Wärmeleitfähigkeit
als Kühlmittel in Kernreaktoren oder als Wärmeüberträger
in Kraftwerden. Im Labor setzt man es ein, um Lösungsmitteln Wasser zu
entziehen, z.B., bei Benzol, Diethylether oder Ethanol. Natriumdampflampen enthalten
neben Edelgasen auch Natrium, das beim Einschalten der Lampe verdampft und ein
gelbes, sehr helles Licht erzeugt. Ferner wird bei der Herstellung von Titan
und bei Goldwäscherei benötigt. Natriumchlorid wird als Konservierungs-
und Würzmittel eingesetzt. Es stellt aber gleichzeitig die wichtigste Quelle
für elementares Chlor da und ist somit die Grundlage der gesamten Chlorchemie.
Natriumhydroxid dient unteranderem zur Herstellung vieler Natriumsalze, von
Seifen und Farbstoffen, sowie zu Gewinnung von Zellstoff aus Holz und es wird
zur Herstellung von Kunstseide und Cellulose verwendet. Der mengenmässig
größter Verbraucher von Natriumcarbonat(Na²CO³) ist die
Glasindustrie, wo es durch glühen in Glas überführt wird. Desweiteren
wird es zur Waschmittelherstellung sowie in der Papier und Zellstoffindustrie
verwendet.
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