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Natrium

Natrium (v. ägypt. neter = Soda), chem. Symbol Na, ist ein chemisches Element. Es gehört zur 1. Hauptgruppe des Periodensystems und hat die Ordnungszahl 11. Natrium ist ein weiches, wachsartiges, silberglänzendes, hochreaktives Alkalimetall, das eine hohe Strom- und Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Eigenschaften
Natrium - Magnesium
Li
Na
K  
 
 

Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Natrium, Na, 11
Serie Alkalimetalle
Gruppe, Periode, Block 1 (IA), 3, s
Aussehen silbrig weiß
Atomar
Atomgewicht 22,989770
Atomradius (berechnet) 180 (190) pm
Kovalenter Radius 154 pm
van der Waals-Radius 227 pm
Elektronenkonfiguration [Ne]3sNaCl3s1
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 1
Oxidationszustände (Oxid) 1 (stark basisch)
Kristallstruktur kubisch raumzentriert
Physikalisch
Aggregatzustand (Magnetismus) fest (unmagnetisch)
Dichte, Mohshärte 968 kg/m3, 0,5
Schmelzpunkt 370,87 K (97,72 °C)
Siedepunkt 1156 K (883 °C)
Molares Volumen 23,78 · 10-3 m3/mol
Verdampfungswärme 96,96 kJ/mol
Schmelzwärme 2,598 kJ/mol
Dampfdruck 1,43 · 10-5 Pa bei 1234 K
Schallgeschwindigkeit 3200 m/s bei 293,15 K
Verschiedenes
Elektronegativität 0,93 (Pauling-Skala)
Spezifische Wärmekapazität 1230 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 21 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit 141 W/(m · K)
1. Ionisierungsenergie 495,8 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 4562 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 6910,3 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 9543 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie 13354 kJ/mol
6. Ionisierungsenergie 16613 kJ/mol
7. Ionisierungsenergie 20117 kJ/mol
8. Ionisierungsenergie 25496 kJ/mol
9. Ionisierungsenergie 28932 kJ/mol
10. Ionisierungsenergie 141362 kJ/mol
Stabilste Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
22Na {syn.} 2,602 a ε 2,842 22Ne
23Na 100 % Na ist stabil mit 12 Neutronen
NMR-Eigenschaften
23Na
Kernspin 3/2
gamma 7,076 · 107 rad/T
Empfindlichkeit 100 %
Larmorfrequenz bei B = 4,7 T 52,9 MHz
SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt,
sofern nicht anders angegeben.

Inhalt
1 Vorkommen
2 Eigenschaften und Verhalten
3 Anwendungen
4 Historie
5 Herstellung
6 Technisch wichtige Verbindungen
7

Vorkommen

Natrium ist ein relativ häufig vorkommendes Element. Dies trifft auch für das Weltall zu. Im ausgestrahlten Licht vieler Himmelskörper, auch dem der Sonne, können die gelben Spektrallinien der D-Serie gut nachgewiesen werden.
In der Erdkruste ist Natrium das sechsthäufigste Element. Es kommt aber nicht elementar vor. Wichtige Natriumdepots sind die Ozeane mit 10 bis 11 g Na+ pro l Meerwasser, sowie Salzlager und Mineralvorkommen. Wichtige natürlich vorkommende Minerale sind:

Eigenschaften und Verhalten

Analog den anderen Alkalimetallen reagiert Natrium mit anderen Elementen und Verbindungen sehr heftig und kommt in der natürlichen Umwelt nur in gebundener Form vor. Natrium reagiert heftig mit Wasser unter Bildung von Natriumhydroxid und Freisetzung von Wasserstoff. Durch die hohe Reaktionswärme schmilzt es auf. Bei feiner Verteilung des Natriums (große Reaktionsoberfläche) kann es sich entzünden. Wegen des frei gesetzten Wasserstoffs kann es bei Luftzutritt zu Verpuffungen oder Explosionen kommen.
In Luft entzündet es sich in der Regel erst bei einer Temperatur oberhalb von 388 Kelvin (115 °C). Die dann einsetzende Verbrennung unter einer intensiv gelbgefärbten Flamme führt zum Natriumperoxid Na2O2, und nicht zum einfachen Oxid Na2O. In getrocknetem Sauerstoff ist Natrium dagegen relativ beständig und kann sogar ohne Selbstentzündung geschmolzen werden.
Kleinere Mengen Natrium werden unter Petroleum aufbewahrt. Für größere Mengen gibt es integrierte Handhabungssysteme mit Schutzgasatmosphäre.
Natriumbrände lassen sich mit Natriumcarbonat, Kochsalz oder trockenem Zement löschen.

Anwendungen

Metallisches Natrium ist eine essentielle Komponente bei der Herstellung von Estern und organischen Verbindungen.
Na+-Ionen spielen eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Wasserhaushaltes von Lebewesen (Regulierung durch osmotischen Druck), sowie bei der Übertragung von Nervenimpulsen. Die Aufnahme von Na+ als Mineralstoff ist für Lebewesen daher essentiell. Weitere Anwendungen : Natrium bzw. Na+-Kationen werden in vielen weiteren Anwendungen eingesetzt. Als Rohstoff werden dort aber Natriumverbindungen eingesetzt.

Historie

Natriumverbindungen sind seit langem bekannt. Die Herstellung des Elements gelang als erstem Sir Humphry Davy durch Elektrolyse von geschmolzenem Natriumhydroxid unter Verwendung von Voltaschen Säulen als Stromquelle.

Herstellung

Die großtechnische Herstellung von Natrium erfolgt heute durch Schmelzflusselektrolyse von trockenem Natriumchlorid in einer Downs-Zelle. Zur Schmelzpunkterniedrigung wird ein Salzgemisch aus Calcium- (46 %), Natrium- (28 %) und Bariumchlorid (26 %) eingesetzt. Die zylindrische Elektrolysezelle besteht aus einer mittigen Graphitanode, über der das entstehende Chlorgas abgezogen wird. Oberhalb der kleeblattförmig um die Graphitanode angeordneten Stahlblechkathoden wird das flüssige Natrium abgezogen und nach einer Zwischenlagerung einem Reinigungsprozess zugeführt.

Anodenvorgang:
2 Cl- -> Cl2 + 2e-

Kathodenvorgang
Na+ + e- -> Na0

Gesamtvorgang:
                            Elektrolyse
2 Na+ + 2 Cl- 2 Na + Cl2

Seit Einführung der Chlor-Alkali-Schmelzfluss-Elektrolyse hat sich der Preis für Natrium drastisch verringert. Heute ist Natrium volumenbezogen das preiswerteste Metall überhaupt.

Technisch wichtige Verbindungen


Der Ursprungsartikel stammt von der deutschsprachigen Wiki pedia (siehe oben: "Original Artikel & Autoren Liste").
Der Text steht unter der GNU Freie Dokumentation Lizenz.