Natrium

Allgemeine Eigenschaften
Name	Natrium, engl. "sodium"
Formelzeichen	Na
Ordnungszahl	11
Isotope (%)	²³Na - 100
Alle Isotope künstlich	nein
Natrium ist ein sehr weiches, leicht schneidbares Alkalimetall von silberweißer Farbe, das an feuchter Luft durch Bildung einer Schicht aus NaOH jedoch innerhalb wenigre Sekunden mattgrau anläuft. Natrium ist sehr reaktionsfähig, an der 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. Natrium besitzt eine gute elektrische Leitfähigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit. Nach Lithium und Kalium ist es das Element mit der geringsten Dichte. Nur Caesium und Rubidium weisen geringere Härten auf. Bei völliger Dunkelheit tritt ein grünes Leuchten auf (Chemolumineszenz). Natrium weist einen relativ niedrigen Schmelzpunkt auf. Natrium verbrennt mit charakteristisch gelber Flamme zu Natriumperoxid (2 Na + O₂ ----> Na₂O₂). Diese gelbe Flammenfärbung zeigen auch die Salze des Natriums. Mit Chlor reagiert es unter heller, gelber Lichterscheinung zu Natriumchlorid. Mit Wasser reagiert es heftig unter Entwicklung Wasserstoff und Laugenbildung (2 Na + 2 H₂O ----> 2 NaOH + H₂). Die Reaktion ist stark exotherm (DH = -285,5 kJ). Natrium löst sich in Ammoniak und Aminen mit tief blauer Farbe. Natriumsalze sind meist farblos und gut wasserlöslich. Auf feuchter Haut, auf Schleimhäuten und in den Augen verursachen Natriumstücke schwere Verätzungen, durch die Bildung von Natronlauge.

Chemische Eigenschaften
Elektronegativität nach Pauling (Oxidationsstufe)	0,93 (I)
Elektronenkonfiguration	1s²2s²2p⁶3s¹
Oxidationszahlen	+1
bevorzugt	+1

Physikalische Eigenschaften
Mittlere Atommasse (u)	22,989770 ± 2
Dichte (g/cm³)	0,971
Schmelztemperatur (°C)	97,81
Siedetemperatur (°C)	882,90
Härte (Mohs)	0,4
Atomradius (pm)	153,7
Ionenradius (pm bei Ladung bzw. Oxidationszahl)	102 (1+)
1. Ionisierungsenergie (kj/mol bei 25° C)	502

Radioaktive Eigenschaften
Alle Isotope radioaktiv	nein
Langlebigstes Isotop
Halbwertszeit
Strahlungsart

Geschichtliches
1807	Erstmalige Darstellung metallischen Natriums durch den englischen Chemiker Sir Humphry Davy. Dazu benutzt er eine Schmelzflusselektrolyse von angefeuchtetem Natriumhydroxid in einer Platinschale. Er nennt das neue Metall Sodium, da er es auch durch Elektrolyse von Soda (Na₂CO₃) gewinnen kann.
Im deutschen Sprachraum wurde zuerst von L. W. Gilbert der lateinische Name Natronium eingeführt, was sich von "natron" ableitete, der alchimistischen Bezeichnung für Soda und Pottasche (im Mittelalter konnte man diese beiden Stoffe nicht voneinander unterscheiden). Der Name Natrium wurde von J. J. Berzelius vorgeschlagen (aus lateinisch natron, arabisch natrun, hebräisch neter... was allesamt für "Soda" steht...)

Vorkommen

Natrium steht in der Elementhäufigkeit an 6. Stelle.
Aufgrund seiner großen Reaktionsfähigkeit kommt es in der Natur nicht elementar, sondern ausschließlich in Form verschiedener Natriumverbindungen vor. Wichtigste Verbindung ist Natriumchlorid ("Kochsalz"), das im Meerwasser in einer durchschnittlichen Konzentration von 26,8 g / l enthalten ist.
Große Vorkommen an Natriumchlorid befinden sich auch in den Steinsalzlagerstätten, z.B. im österreichischen Salzkammergut, in der Norddeutschen Tiefebene, in Südpolen, in Südspanien, in Kalifornien oder im Ural.
Weitere wichtige Natrium-Minerale sind: Chilesalpeter (NaNO₃), Glaubersalz (Na₂SO₄) und Natronfeldspat (Na[AlSi₃O₈]).

Verwendung

Vor allem zur Herstellung von Natriumverbindungen.
Früher benötigte man es in großen Mengen zur Herstellung der Antiklopfmittel Bleitetramethyl oder Bleitetraethyl.
Flüssiges Natrium dient aufgrund seiner guten Wärmeleitfähigkeit als Kühlmittel in Kernreaktoren oder als Wärmeüberträger in Kraftwerken.
Im Labor verwendet man es zur Trocknung von Lösungsmitteln, wie z.B. bei Benzol, Diethylether oder Ethanol.
Natriumdampflampen enthalten neben Edelgasen festes Natrium, das beim Einschalten der Lampe verdampft und ein gelbes, sehr helles Licht erzeugt.
Natrium wird auch bei zur Reindarstellung verschiedener schwer reduzierbarer Metalle (z.B. Titan oder Gold) benutzt.

Herstellung

Durch Schmelzflusselektrolyse von geschmolzenem Natriumchlorid (manchmal auch Natriumhydroxid) nach dem Downs-Verfahren. Die Elektrolyse erfolgt bei Spannungen von nur 6 - 7 Volt, jedoch bei Stromstärken von mehr als 40000 Ampere. Zur Verhinderung der Rückreaktion von Natrium und Chlor ist die Eisenkathode durch feine Drahtnetze 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 Steigrohr kontinuierlich abfließt.

Nachweis

Atomabsorptionsspektrometrie
Atomemissionsspektrometrie
- Steht kein Spektrometer zur Verfügung, so kann Natrium oft schon in geringen Mengen durch das Einbringen eines in die Probe getauchten Magnesiastäbchens nachgewiesen werden. Die Flamme strahlt hell orange-gelb Flamme, meist so hell dass man dabei gut lesen könnte. Angeblich sieht Haut in diesem Licht leichenblass aus... Die Flamme muss länger als 1 min hell bleiben. Das verwendete Magnesiastäbchen muss unbedingt gut ausgeglüht sein, ansonsten wird diese Probe zu unsicher.
Als Magnesium-natrium-triuranyl-nonaacetat
- Na⁺ + 3 UO₂²⁺ + Mg²⁺ + 9 CH₃COO^- + 9 H₂O ----> MgNa(UO₂)₃(CH₃COO)₉ · 9 H₂O
- Die Reaktion eignet sich zum mikrochemischen Nachweis von Natrium, allerdings muss die Natriumkonzentration relativ hoch sein.
- Die Reaktion ist relativ störungsanfällig.