Natrium

Natrium, Symbol Na, sehr reaktionsfreudiges, silberweißes, weiches metallisches Element mit der Ordnungszahl 11. Es gehört zur ersten Hauptgruppe des Periodensystems, zählt also zu den Alkalimetallen. Das Metall wurde 1807 von dem englischen Chemiker Sir Humphry Davy entdeckt.

Elementares Natrium ist mit einer Härte von 0,4 so weich, dass man es mit einem Messer schneiden kann. An der Luft wird es sofort oxidiert und läuft innerhalb weniger Sekunden infolge der Bildung einer Natriumhydroxidschicht mattgrau an. Mit Wasser geht Natrium eine heftige chemische Reaktion ein, wobei Natriumhydroxid und Wasserstoff entstehen. Bei der Reaktion mit Halogenen oder Chlorkohlenwasserstoffen besteht Explosionsgefahr. Das reine Leichtmetall schmilzt bei rund 98 °C und siedet bei etwa 883 °C. Seine relative Dichte liegt bei 0,97, und seine Atommasse beträgt 22,9898 u.

Man kennt verschiedene Natriumisotope. In der Natur existiert Natrium nur in Form des Isotops ²³Na. Neben diesem sind einige künstliche Isotope mit den Massezahlen 19 bis 31 bekannt. Die Halbwertszeiten für diese radioaktiven Isotope liegen zwischen wenigen tausendstel Sekunden und 2,6 Jahren.

In der Natur kommt Natrium nicht elementar, sondern nur in Form von Verbindungen vor. Im Meerwasser und in so genannten Salzsolen ist Natriumchlorid (NaCl; Kochsalz) enthalten. Seltener kommt Natrium hier als Natriumcarbonat (Na₂CO₃; Soda) und als Natriumsulfat (Na₂SO₄) vor. In der Rangfolge der Häufigkeit der Elemente in der Erdkruste steht Natrium an siebenter Stelle. Etwa 2,5 Prozent der obersten Erdkruste bestehen aus chemisch gebundenem Natrium. Das Element ist u. a. auch essentieller Bestandteil in lebenden Organismen. So spielt Natrium beispielsweise eine wichtige Rolle bei der Reizleitung in Nervenbahnen (siehe Neurophysiologie).

Industriell stellt man Natrium durch elektrolytische Zersetzung von geschmolzenem Natriumchlorid her – nach dem so genannten Downs-Verfahren mit einem Gemisch aus Natrium-, Calcium- und Bariumchlorid. Diese Zusätze dienen in erster Linie dazu den Schmelzpunkt des Ausgangsmaterials von etwa 800 °C auf ungefähr 600 °C zu senken.

Natrium dient zur Herstellung von Natriumverbindungen wie z. B. Natriumperoxid, Natriumhydrid oder Natriumamid. Diese Verbindungen stellen wichtige Ausgangsstoffe für die Herstellung anderer Produkte dar. Das reine Alkalimetall nutzt man beispielsweise in der Metallurgie als Reduktionsmittel zur Gewinnung von schwer reduzierbaren Metallen wie z. B. Titan, Zirconium, Uran oder Thorium. In Kernreaktoren (Brutreaktoren) dient Natrium als Kühlmittel (siehe Kernenergie). Weitere im täglichen Leben anzutreffende Natriumverbindungen sind z. B. das Natriumchlorid (Kochsalz), Natriumcarbonat (siehe Soda) sowie das Natriumbicarbonat bzw. Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃; Hauptbestandteil des Backpulvers). Natriumhydroxid (NaOH; auch Ätznatron) wird u. a. bei der Herstellung von Seife, Reyon (früher Kunstseide) und Papier verwendet. Außerdem nutzt man es zur Reinigung von Erdöl sowie in der Textil- und der Gummiindustrie. Natriumtetraborat (Na₂B₄O₇ · 10 H₂O) wird auch als Borax bezeichnet und kommt beispielsweise bei der Waschmittel-, Glas- und Keramikherstellung zum Einsatz. Natriumfluorid (NaF) wird z. B. als Konservierungsmittel in der Klebstoffindustrie, als Insektizid und Rodentizid (u. a. Mäusegift) und auch bei der Herstellung von Glas, Email sowie Keramik als Trübungsmittel eingesetzt. Natriumnitrat (NaNO₃) dient als Düngemittel. Natriumperoxid (Na₂O₂) ist ein wichtiges Bleich- und Oxidationsmittel. Das Natriumthiosulfat (Na₂S₂O₃ · 5 H₂O, auch als Fixiersalz bezeichnet) dient in der Photographie zum Fixieren.

Früher wurde der überwiegende Teil des Natriums zur Herstellung des Antiklopfmittels Bleitetramethyl und Bleitetraethyl als Benzinzusatz verwendet. Das ist heutzutage nicht mehr der Fall, denn auf Grund der Umweltbelastungen durch Blei sind bleihaltige Antiklopfmittel durch andere Benzinzusätze (bleifreies Benzin) ersetzt worden.