Natrium

Symbol: Na
Ordungszahl: 11

I. Hauptgruppe (Alkalimetalle)

Namensbedeutung
Entdeckung
Vorkommen
Eigenschaften
Isotope
Verwendung

Namensbedeutung

Abk.: Na (natrun arab. bzw. neter hebr.: Soda); (engl.: sodium).

Entdeckung

Nachdem sich Humphry Davy einige Zeit mit anderen Fragen auseinandersetzte, nahm er im Herbst 1807 seine galvanischen Arbeiten wieder auf. Er hatte sich zum Ziel gesetzt, 'Alkalien' in ihre Bestandteile zu zerlegen. Nachdem er Kalium entdeckt hatte, gelang ihm wenig später durch die elektrolytische Zersetzung von Natron (Natriumcarbonat) die Darstellung eines weiteren neuen Elements, das er Sodium nannte. Die Bezeichnung 'Natrium' stammt hingegen von Berzelius.

Vorkommen

Es handelt sich um ein Element der ersten Hauptgruppe und der 3. Periode. Natrium hat die Ordnungszahl 11 und gehört mit Lithium, Kalium, Rubidium, Cäsium und Francium zu den Alkalimetallen. Das uns bekannte Universum setzt sich zu 0,0001% aus Natrium zusammen. Auf der Erde liegt sein Anteil bei ungefähr 0,6%. In der Erdkruste ist es mit ca. 2,3% nach Eisen und Calcium das sechsthäufigste Element und ist 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 in Erscheinung. 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. In einem Kubikmeter Meerwasser befinden sich im Durchschnitt 30 kg 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 Mio Jahren aus dem Zechsteinmeer entstanden. Steinsalz wird überwiegend in Europa (39%), Nordamerika (34%) und Asien (20%) gewonnen. Weitere wichtige Natriumverbindungen sind Natronsalpeter (NaNO3), Kryolith (Na3AlF6) und Natronfeldspat (NaAlSi3O8).

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 Natriumhydroxid bzw. -carbonat. Mit Wasser reagiert es bekanntlich sehr heftig, wobei Natronlauge 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. Alle Alkalimetalle haben aufgrund ihrer Größe und ihrer niedrigen Ionisierungsenergie einheitliche charakteristische Eigenschaften: Sie weisen niedrige Schmelz- und Siedetemperaturen, geringe Dichten und kleine Dissoziationsenergie auf. Demgegenüber haben sie große Atom- bzw. Ionenradien und bemerkenswert gute thermische sowie elektrische Leitfähigkeiten. 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 Flammfärbung, die beim Natrium intensiv gelb leuchtet. Natrium ist essentiell 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 Kochsalz aufgenommen, dessen Tagesbedarf beim Menschen zwischen 2 bis 15 g liegt. Im Blut und in den Gewebsflüssigkeiten eines erwachsenen Menschen befindet sich NaCl in einer Gesamtmenge von 150 bis 300 g. Ein übermäßiger Genuß von Kochsalz ist beim Menschen mitverantwortlich für Blutdruckerhöhung, Arterienverkalkung und Entzündungsneigung. − Wichtige Natriumverbindungen sind Natriumchlorid, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Natriumnitrit und Natriumsulfat.

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.

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. Natriumhydroxid oder im Ammoniak-Soda-Verfahren Natriumhydrogencarbonat bzw. Natriumcarbonat. Diese Verbindungen sind nicht nur für die chemische Industrie wichtige Grundstoffe, sondern auch für die Papier-, Glas-, Seifen- und Textilindustrie. Natriumhydroxid (NaOH) dient u.a. zur Herstellung vieler Natriumsalze, von Seifen und Farbstoffen sowie zur Gewinnung von Zellstoff aus Holz. Natriumcarbonat (Na2CO3) − auch Soda genannt − ist in vielen Fällen austauschbar mit 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. Die Liste der Anwendungen ließe sich beliebig fortsetzen.

Rutherford Online - Lexikon der Elemente 2006
Elementbeschreibungen: Natrium
http://www.uniterra.de/rutherford

© 1995 - 2006  Uniterra - Berlin
Alle Rechte vorbehalten.