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Lexikon der Chemie: Natrium

Natrium, Symbol Na, chem. Element aus der I. Hauptgruppe des Periodensystems (Alkalimetalle), Leichtmetall, Reinelement; Z 11, Atommasse 22,9897, Wertigkeit I, Härte nach Mohs 0,4, D. 0,968 g cm-3, F. 97,81 °C, Kp. 882,9 °C, elektrische Leitfähigkeit 23,8 Sm/mm2 (bei 0 °C), Standardelektrodenpotential (Na/Na+) -2,710 9 V.

Eigenschaften. N. ist ein weiches, an frischer Oberfläche silberglänzendes Metall, das mit dem Messer geschnitten und durch eine Düse zu Draht gepreßt werden kann. Oberhalb -163 °C kristallisiert es in kubisch-raumzentriertem Gitter. Natriumdampf ist überwiegend einatomig, nur etwa l % besteht aus Na2-Molekülen. In flüssigem Ammoniak und in Aminen löst sich N. mit tiefblauer Farbe. Mit anderen Alkalimetallen bildet es Legierungen, die ebenso wie Natriumamalgam bei geeigneter Zusammensetzung bei Zimmertemperatur flüssig sind.

Bei Arbeiten mit Natrium ist auf strengsten Ausschluß von Wasser zu achten. Es dürfen nur trockene Geräte benutzt werden. Die Augen sind durch eine Schutzbrille, die Hände durch Gummihandschuhe zu schützen. Natriumrückstände sind durch Eintragen kleiner Portionen in viel Alkohol zu vernichten.

N. zeigt eine ausgeprägte Tendenz zur Bildung von Na+-Kationen und verbindet sich mit Nichtmetallen zu typischen Salzen. Es ist ein starkes Reduktionsmittel und überzieht sich an feuchter Luft sofort mit einem Gemisch aus Natriumoxid und -hydroxid. Mit Wasser reagiert N. oftmals explosionsartig zu Wasserstoff und Natronlauge NaOH, mit Alkoholen bildet es in einer wesentlich abgeschwächten Reaktion Natriumalkoxide und Wasserstoff. An der Luft verbrennt N. zu Natriumperoxid Na2O2.

Analytisches. Der einfachste qualitative Nachweis erfolgt über die Flammenfärbung, bzw. spektroskopisch anhand der gelben Doppellinie bei 589,59 und 588,99 nm. N. kann man nur in der Form des gelben Natriummagnesiumuranylacetats NaMg(UO2)3- (CH3COO)9·9H2O und des farblosen Natriumhexahydroxoantimonats Na[Sb(OH)6] gefällt werden, da die meisten Natriumverbindungen gut wasserlöslich sind. Quantitativ wird N. entweder über ionenselektive Elektroden oder mit der Absorpionsspektroskopie nachgewiesen.

Vorkommen. N. gehört zu den verbreitetsten Elementen. Es ist zu 2,63 % am Aufbau der Erdkruste beteiligt. Das Meerwasser enthält durchschnittlich 26,8 g/l NaCl. Die wichtigsten mineralischen Vorkommen sind Alumosilicate, z. B. Natronfeldspat NaAlSi3O8, ferner Halit (Steinsalz) NaCl, Mirabilit (Glaubersalz) Na2SO4·10 H2O, Natrit (Soda) Na2CO3·10 H2O, Chilesalpeter NaNO3, Kryolith Na3AlF6, Borax (Tinkal) Na2B4O7·10 H2O u. a. Im menschlichen Organismus sorgen Na+-Ionen für die Aufrechterhaltung des osmotischen Druckes und sind für die Funktion der Nervenleitung unentbehrlich.

Gewinnung. Die Herstellung des N. erfolgt zweckmäßig auf elektrolytischem Wege, wobei wegen seines hohen negativen Standardelektrodenpotentials die Gegenwart von Wasser ausgeschlossen werden muß. Man elektrolysiert deshalb die Schmelze von Natriumchlorid (Downs-Verfahren). Dabei wird eine Schmelze von NaCl, dem zur Erniedrigung des hohen Schmelzpunktes bis zu 70 % Calciumchlorid CaCl, zugesetzt werden, in einer feuerfest ausgekleideten Zelle (Downs-Zelle) bei etwa 600 °C elektrolysiert. Das an der zentral von unten eingeführten Graphitanode entwickelte Chlor wird mittels einer darüber befindlichen, in die Schmelze eintauchenden Glocke abgeführt. Ein an dieser Glocke angebrachtes, nach unten hängendes Drahtnetz trennt Anoden- und Kathodenraum und verhindert eine Vermischung der Elektrolyseprodukte. An der die Anode ringförmig umgebenden Eisenkathode gebildetes metallisches N. steigt infolge seiner geringeren Dichte nach oben, wo es unter Ausschluß von Luftberührung in ein Sammelgefäß abgeführt wird. Reinstes N. wird im Laboratoriumsmaßstab durch thermische Zersetzung von Natriumazid NaN3 gewonnen.

Verwendung. N. ist das unmittelbare Ausgangsmaterial zur Herstellung von Natriumamid, -hydrid, -peroxid und -cyanid. Flüssiges N. wird infolge seines guten Wärmeleitvermögens als Kühlmittel in Kernreaktoren eingesetzt. In der Synthese wird N. in Form von Drähten für die Trocknung von Lösungsmitteln, z. B. Ether und Kohlenwasserstoffe, oder, meist in Form einer Suspension, als Reduktionsmittel eingesetzt (Claisen-Reaktion und Wurtz-Reaktion). N. ist ein Legierungsmetall und dient auch zur Herstellung von Natriumdampflampen.

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