Kristallstruktur
_ Na + 0 _ _ OH ?
Allgemeines
Name	Natriumhydroxid
Andere Namen	Atznatron Atzsoda kaustische(s) Soda Natrium causticum Natriumoxydhydrat Natronhydrat Natronlauge (wassrige Losung) Seifenstein E 524 [1] SODIUM HYDROXIDE ( INCI ) [2]
Verhaltnisformel	NaOH
Kurzbeschreibung	weißer, geruchsloser, hygroskopischer Feststoff [3]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1310-73-2 12179-02-1 (Monohydrat) 23340-32-1 (Tetrahydrat) EG-Nummer 215-185-5 ECHA -InfoCard 100.013.805 PubChem 14798 ChemSpider 14114 DrugBank DB11151 Wikidata Q102769
Eigenschaften
Molare Masse	39,997 g · mol ?1
Aggregatzustand	fest
Dichte	2,13 g·cm ?3 [3] 1,77 g·cm ?3 (Schmelze bei 350 °C) [4]
Schmelzpunkt	323 °C [3]
Siedepunkt	1390 °C [3]
Loslichkeit	gut loslich in Wasser: (1090 g· l ?1 bei 20 °C) [3] loslich in Wasser und Methanol (Monohydrat) [5]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus  Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP) , [6] ggf. erweitert [3] Gefahr H- und P-Satze H: 290 ​‐​ 314 P: 280 ​‐​ 301+330+331 ​‐​ 305+351+338 ​‐​ 308+310 [3]
MAK	Schweiz: 2 mg·m ?3 (gemessen als einatembarer Staub ) [7]
Soweit moglich und gebrauchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Natriumhydroxid (auch Atznatron , kaustische(s) Soda ), chemische Formel NaOH , ist ein weißer hygroskopischer Feststoff. Mit einer Weltproduktion von 60 Millionen Tonnen im Jahr 2010 gehort die Verbindung zu den bedeutendsten chemischen Grundstoffen und wird uberwiegend in Form von Natronlauge gehandelt. ^[8]

Herstellung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Im Labor kann Natriumhydroxid durch Umsetzung von Natriumcarbonat mit Calciumhydroxid zu Natriumhydroxid und Calciumcarbonat hergestellt werden: ^[8]

${\displaystyle \mathrm {Na_{2}CO_{3}+Ca(OH)_{2}\longrightarrow 2\;NaOH+CaCO_{3}} }$

Das wenig losliche Calciumcarbonat wird abfiltriert. Im Filtrat verbleibt das gut losliche Natriumhydroxid. Dieser Prozess der Kaustifizierung wurde fruher großtechnisch durchgefuhrt und ist auch heute wieder von Interesse.

Eine weitere Methode ist die stark exotherme Reaktion von elementarem Natrium mit Wasser unter Bildung von Natronlauge und Wasserstoff :

${\displaystyle \mathrm {2\;Na\;_{(s)}+2\,H_{2}O\;_{(l)}\longrightarrow 2\;NaOH\;_{(aq)}+H_{2}\;_{(g)}} }$

In der Schule wird dieser Versuch haufig gezeigt, um die Reaktivitat der Alkalimetalle mit Wasser zu demonstrieren.

Nach dem Eindampfen der Natronlauge bleibt festes Natriumhydroxid zuruck:

${\displaystyle \mathrm {NaOH\;_{(aq)}\longrightarrow NaOH\;_{(s)}} }$

Das Acker-Verfahren zur Herstellung von Natriumhydroxid durch Schmelzflusselektrolyse von Natriumchlorid wurde von Charles Ernest Acker (1868?1920) in den Vereinigten Staaten von Amerika entwickelt. ^[9]

Elektrolyse [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Industriell wird Natriumhydroxid durch Elektrolyse von Natriumchlorid zu Natronlauge , Wasserstoff und Chlorgas hergestellt:

${\displaystyle \mathrm {2\;NaCl\;_{(s)}+2\,H_{2}O\;_{(l)}\longrightarrow Cl_{2}\;_{(g)}+H_{2}\;_{(g)}+2\;NaOH\;_{(aq)}} }$

Es gibt dafur drei verschiedene Verfahrenstechniken :

1. Amalgam-Verfahren
2. Diaphragma-Verfahren
3. Membranverfahren

Allen Verfahren gemein sind zusatzliche Reinigungs- und Aufkonzentrierungsstufen, um zu wasserfreiem Natriumhydroxid zu gelangen.

Da die Nachfrage nach Chlor seit den 1980er Jahren stagniert, deckt die als Nebenprodukt der Chloralkali-Elektrolyse entstehende Natronlauge den Weltbedarf nicht mehr vollstandig, wodurch die Kaustifizierung wieder interessant wird. ^[8]

Eigenschaften [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Physikalisch-chemische Eigenschaften [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Natriumhydroxid ist ein weißer hygroskopischer Feststoff und gehort zu den starksten Basen. In Wasser lost es sich sehr gut unter großer Warmeentwicklung durch die negative Losungsenthalpie von ?44,4 kJ/mol ^[10] zur stark alkalisch reagierenden Natronlauge auf (pH 14 bei c = 1 mol/l). Es ist in wassriger Losung stets vollstandig dissoziiert. Doch machen sich bei hoheren Konzentrationen die interionischen Krafte zwischen den Natrium- und den Hydroxid-Ionen auf die freie Beweglichkeit der Ionen bemerkbar, sodass eine Normallosung (40 g Natriumhydroxid im Liter) zu etwa 78 %, eine 0,1-n-Losung zu etwa 90 % dissoziiert erscheint. ^[11] Mit dem Kohlenstoffdioxid der Luft reagiert es zu Natriumhydrogencarbonat (Natron) und findet daher Verwendung in Atemkalk . Um zu verhindern, dass beim Binden des CO ₂ auch Wasserdampf aus der Luft gebunden wird, kann es zusammen mit einem Trocknungsmittel gelagert werden.

Kristallstruktur [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Zwischen Raumtemperatur und Schmelzpunkt, 318,4 °C, kommt wasserfreies Natriumhydroxid in zwei Modifikationen vor. Unterhalb 299,6 °C (α-Modifikation) kristallisiert Natriumhydroxid mit einer orthorhombischen Kristallstruktur mit der Raumgruppe Cmcm (Raumgruppen-Nr. 63) Vorlage:Raumgruppe/63 , daruber (β-Modifikation) niedriger symmetrisch mit einer monoklinen Kristallstruktur mit der Raumgruppe P 2 ₁ / m (Raumgruppen-Nr. 11) Vorlage:Raumgruppe/11 . Das Natriumhydroxidmolekul ist linear und in dieser Reihenfolge parallel zur c-Achse angeordnet. Natrium und Sauerstoff bilden dabei in x,y ausgedehnte der Natriumchloridstruktur ahnliche Doppelschichten, wobei Natrium und Sauerstoff in den Richtungen (x-y) abwechselnd aufeinanderfolgen. Die Schichtdicke ist etwas großer als der Abstand von Natrium-Sauerstoff im Molekul. Langs c aufeinander folgende Schichten sind um 1/2 a verschoben. Die Gitterkonstanten sind bei 24 °C a = b = 3,3994 ± 0,001  A , c = 11,377 ± 0,005 A, α = β = γ = 90°. Das Molekul ist in der [010]-Ebene gewinkelt. Der Winkel β ist von der Temperatur abhangig. Mit steigender Temperatur wachst auch die Annaherung an den Typ der Natriumchlorid-Struktur, wie sie beim Natriumfluorid vorliegt. α-Natriumhydroxid ist haufig verzwillingt nach [110]. Die β-Modifikation ist stets zu ungefahr gleichen Volumenteilen nach [001] verzwillingt. Sie geht aus der α-Form durch Verschiebung der Schichten langs [100] hervor. Die Struktur der Doppelschichten bleibt dabei erhalten. ^[12] Daneben kommt die Verbindung in mehreren Hydratformen vor. So sind das Mono-, Di-, 3,5-, Tetra-, Penta- und Heptahydrat bekannt. ^{[13] [14]} Die metastabile Form des Tetrahydrats β-NaOH·4H ₂ O hat eine orthorhombische Kristallstruktur mit der Raumgruppe P 2 ₁ 2 ₁ 2 ₁ (Raumgruppen-Nr. 19) Vorlage:Raumgruppe/19 mit vier Formeleinheiten pro Elementarzelle und den Gitterkonstanten a = 6,237, b = 6,288, c = 13,121 A bei ?155 °C. ^[15] Die Hydrate NaOH·3,5H ₂ O und NaOH·7H ₂ O haben jeweils eine Kristallstruktur mit der Raumgruppe P 2 ₁ / c (Raumgruppen-Nr. 14) Vorlage:Raumgruppe/14 mit acht Formeleinheiten pro Elementarzelle (Gitterkonstanten a = 6,481, b = 12,460, c = 11,681 A, β = 104,12° bei ?100 °C) bzw. vier Formeleinheiten pro Elementarzelle (a = 7,344, b = 16,356, c = 6,897 A, β = 92,91° bei ?150 °C). ^[16] Das Monohydrat schmilzt bei 64,3 °C, das 3,5-Hydrat bei 15,6 °C. ^[11]

Reaktionen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Lagert man Natriumhydroxid unverschlossen an der Luft , reagiert es mit Kohlenstoffdioxid zu Natriumhydrogencarbonat oder Natriumcarbonat , daher wird es in luftdicht verschlossenen Behaltern aufbewahrt.

${\displaystyle \mathrm {NaOH_{(s)}+CO_{2(g)}\longrightarrow \ NaHCO_{3(s)}} }$

${\displaystyle \mathrm {2\;NaOH_{(s)}+CO_{2(g)}\longrightarrow \ Na_{2}CO_{3(s)}+H_{2}O} }$

Im Labor lasst sich Ammoniak einfach durch die Saure-Base-Reaktion aus Natriumhydroxid und Ammoniumchlorid herstellen.

${\displaystyle \mathrm {NaOH_{(s)}+NH_{4}Cl_{(s)}\longrightarrow NH_{3(g)}+NaCl_{(s)}+H_{2}O_{(l)}} }$

Als Losung reagiert es mit Aluminium zu Aluminiumnatriumdioxid .

${\displaystyle \mathrm {2\ Al+2\ NaOH+2\ H_{2}O\longrightarrow 2\ NaAlO_{2}+3\ H_{2}} }$^[17]

In hoherer Konzentration werden auch Zink und Blei aufgelost. Mit Eisen reagiert es erst bei Temperaturen ab 500 °C.

Mit Sauren reagiert Natriumhydroxid zu Salzen , wobei die Warmeentwicklung so betrachtlich ist, dass mit starken Sauren, z. B. beim Auftropfen von konzentrierter Schwefelsaure auf gepulvertes Natriumhydroxid, eine Explosion erfolgt. ^[11]

Handelsform [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Natriumhydroxid kommt in Kunststoffbehaltern luftdicht verpackt in Form von kleinen Kugelchen oder als Platzchen in den Handel. ^[8]

Verwendung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Natriumhydroxid wird hauptsachlich in Form von Natronlauge verwendet und ist in der Industrie eine der wichtigsten Chemikalien . ^[8] Zu deren Verwendung siehe dort.

Festes Natriumhydroxid ist neben Aluminiumspanen ein wesentlicher Bestandteil von Abflussreinigern . In Wasser gelost oxidiert die starke Base unter Hitze- und Wasserstoffentwicklung das Aluminium und lost dann Fette und Proteine in den Ablagerungen durch Verseifung .

Mit heißer Losung werden angebrannte Schichten in Kochtopfen gelost. Da Natriumhydroxid Aluminium auflost, ist es nicht geeignet fur Aluminiumtopfe.

Natriumhydroxid wird zusammen mit Calciumhydroxid als sogenannter Atemkalk in Narkosegeraten und Kreislauftauchgeraten zum Binden von Kohlenstoffdioxid verwandt. ^{[18] [19]}

Weblinks [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Commons : Natriumhydroxid  ? Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Natriumhydroxid  ? Bedeutungserklarungen, Wortherkunft, Synonyme, Ubersetzungen

• Herstellung von Natriumhydroxid nach dem Amalgam-, Diaphragma- und dem Membranverfahren

Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

1. ↑ Eintrag zu E 524: Sodium hydroxide in der Europaischen Datenbank fur Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 29. Dezember 2020.
2. ↑ Eintrag zu SODIUM HYDROXIDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 16. Februar 2020.
3. ↑ ^{a b c d e f g} Eintrag zu Natriumhydroxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA , abgerufen am 1. Februar 2016. (JavaScript erforderlich)
4. ↑ Franz v. Bruchhausen, Siegfried Ebel, Eberhard Hackenthal, Ulrike Holzgrabe: Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis . Folgeband 5: Stoffe L?Z . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-58388-9 , S.   273 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).  
5. ↑ Datenblatt Sodium hydroxide monohydrate, 99.996% (metals basis) bei Alfa Aesar , abgerufen am 11. Juli 2016 (Seite nicht mehr abrufbar) .
6. ↑ Eintrag zu Sodium hydroxide im Classification and Labelling Inventory der Europaischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. August 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer konnen die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern .
7. ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte ? Aktuelle MAK- und BAT-Werte , abgerufen am 2. November 2015.
8. ↑ ^{a b c d e} Manfred Baerns, Arno Behr, Axel Brehm, Jurgen Gmehling, Kai-Olaf Hinrichsen, Hanns Hofmann, Ulfert Onken, Regina Palkovits, Albert Renken: Technische Chemie . John Wiley & Sons, 2014, ISBN 978-3-527-67409-1 , S.   629 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).  
9. ↑ Winfried R. Potsch, Annelore Fischer und Wolfgang Muller unter Mitarbeit von Heinz Cassebaum : Lexikon bedeutender Chemiker . VEB Bibliographisches Institut Leipzig, 1988, S. 9, ISBN 3-323-00185-0 .
10. ↑ George S. Hammond, Y. Osteryoung, T.H. Crawford, H.B. Gray: Modellvorstellungen in der Chemie Eine Einfuhrung in die Allgemeine Chemie . Walter de Gruyter, 1979, ISBN 978-3-11-084798-7 , S.   287 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).  
11. ↑ ^{a b c} Karl A. Hofmann: Anorganische Chemie . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-663-14240-9 , S.   428 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).  
12. ↑ Hermann Stehr: Neubestimmung der Kristallstrukturen des dimorphen Natriumhydroxids, NaOH, bei verschiedenen Temperaturen mit Rontgenstrahl- und Neutronenbeugung. In: Zeitschrift fur Kristallographie ? Crystalline Materials. 125, 1967, doi:10.1524/zkri.1967.125.16.332 .
13. ↑ William A. Hart, O. F. Beumel, Thomas P. Whaley: The Chemistry of Lithium, Sodium, Potassium, Rubidium, Cesium and Francium Pergamon Texts in Inorganic Chemistry . Elsevier, 2013, ISBN 978-1-4831-8757-0 , S.   426 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).  
14. ↑ J. L. Provis, J. S J. van Deventer: Geopolymers Structures, Processing, Properties and Industrial Applications . Elsevier, 2009, ISBN 978-1-84569-638-2 , S.   54 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).  
15. ↑ Dietrich Mootz, Reinhard Seidel: Zum System Natriumhydroxid-Wasser Die Kristallstruktur der metastabilen Phase β-NaOH·4H2O. In: Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie. 582, 1990, S. 162, doi:10.1002/zaac.19905820120 .
16. ↑ D. Mootz, H. Rutter, R. Wiskemann: Hydrate schwacher und starker Basen. XI. Die Kristallstrukturen von NaOH 3,5H2O und NaOH 7H2O. Eine Prazisierung. In: Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie . 620, 1994, S. 1509, doi:10.1002/zaac.19946200903 .
17. ↑ A Manual for the Chemical Analysis of Metals . S.   35 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).  
18. ↑ U. Holzgrabe: Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis . Springer Berlin Heidelberg, 2013, ISBN 978-3-642-57995-0 , S.   595 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).  
19. ↑ Navy Seals - Die harteste Elitetruppe der Welt II . Books on Demand, ISBN 978-3-7386-7587-0 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).