Natriumformiat

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Strukturformel
Struktur von Natriumformiat
Allgemeines
Name Natriumformiat
Andere Namen

Natriummethanoat

Summenformel CHNaO2
CAS-Nummer 141-53-7
Kurzbeschreibung

farblose, zerfließliche, bitter-salzig schmeckende, rhombische Prismen oder Tafeln[1]

Eigenschaften
Molare Masse 68,01 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,92 g·cm−3 (20 °C) [2]

Schmelzpunkt

261 °C (Zersetzung) [2]

Löslichkeit

550 g·l−1 (20 °C) in Wasser [2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−666,5 kJ/mol[3]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Natriumformiat ist das Natriumsalz der Ameisensäure.

Darstellung[Bearbeiten]

Technisch wird Natriumformiat aus Natronlauge und Kohlenmonoxid bei 130 °C und 6–8 bar Druck hergestellt:[4]

\mathrm{NaOH + CO \longrightarrow HCOONa}
Natriumhydroxid reagiert mit Kohlenmonoxid zu Natriumformiat.

Wegen der preisgünstigen großtechnischen Verfügbarkeit von Ameisensäure durch Carbonylierung von Methanol und Hydrolyse des entstehenden Methylformiats wird Natriumformiat meist durch Neutralisation von Ameisensäure mit Natronlauge hergestellt. Natriumformiat entsteht auch als Zwangsanfallprodukt in der letzten Stufe der Pentaerythrit-Synthese, der gekreuzten Cannizzaro-Reaktion von Formaldehyd mit dem Aldol-Reaktionsprodukt Trimethylolacetaldehyd [3-Hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)-propanal].[5]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

Natriumformiat kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe C21/n mit den Gitterparametern a = 6,19 Å, b = 6,72 Å, c = 6,49 Å und β = 121,7°.[6]

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten]

Beim Erhitzen zersetzt sich Natriumformiat zunächst unter Bildung von Natriumoxalat und Wasserstoff.[7] Das entstandene Natriumoxalat geht beim weiteren Erhitzen unter Abgabe von Kohlenmonoxid in Natriumcarbonat über.[8][7]

\mathrm{2\ HCOONa \ \xrightarrow { \ \Delta \ } \ \ (COO)_2Na_2 + H_2 \uparrow}
\mathrm{(COO)_2Na_2 \ \xrightarrow { >290^{o} } \ \ Na_2CO_3 + CO \uparrow}

Als Salz einer schwachen Säure (Ameisensäure) und einer starken Base (Natronlauge) reagiert eine Lösung von Natriumformiat in Wasser basisch:

\mathrm{HCOO^- + H_2O \ \leftrightharpoons HCOOH + OH^- }

Eine Lösung von Ameisensäure und Natriumformiat kann also als Pufferlösung eingesetzt werden.

Verwendung[Bearbeiten]

Natriumformiat spielt bei der Synthese von Ameisensäure eine Rolle, hier wird es unter folgender Reaktionsgleichung mit Schwefelsäure zu dieser umgesetzt:

\mathrm{2\ HCOONa + H_2SO_4 \longrightarrow 2\ HCOOH + Na_2SO_4}
Das Natriumformiat wird mit Schwefelsäure zu Ameisensäure und Natriumsulfat umgesetzt

Die Brennhaare der Brennnesseln enthalten neben Ameisensäure unter anderem auch Natriumformiat.

Natriumformiat ist schwach wassergefährdend und hemmt einige Bakterienarten, von anderen wird es jedoch abgebaut.

Festes Natriumformiat wird auf Flughäfen zur Enteisung von Start- und Landebahnen, Rollwegen und Vorfeldern, versetzt mit Korrosionsschutzmitteln und anderen Additiven als nichtkorrosives Streumittel eingesetzt, das schnell in feste Schnee- und Eisschichten eindringt, sie vom Asphalt bzw. Beton ablöst und das Eis rasch aufschmilzt („de-icing effect“). Die hohe Gefrierpunktserniedrigung z.B. im Vergleich zum noch häufig eingesetzten, aber wegen seiner eutrophierenden Wirkung problematischen Taumittel Harnstoff verhindert wirksam die Wiedervereisung („anti-icing effect“), auch bei sehr niedrigen Temperaturen unter -15°C. Die Auftauwirkung des festen Natriumformiats kann durch Befeuchten mit wässrigen Kaliumformiat- oder Kaliumacetat-Lösungen gesteigert werden. Die Abbaubarkeit des Natriumformiats ist mit einem chemischen Sauerstoffbedarf COD von 211 mg O2/g gegenüber den Enteisungmitteln Natriumacetat mit 740 mg O2/g und Harnstoff mit >2,000mg O2/g besonders vorteilhaft.[9]

Gesättigte Natriumformiat-Lösungen werden wie auch Gemische anderer Alkalimetallformiate, z.B. Kalium- und Caesiumformiat, wegen ihrer relativ hohen Dichte als wichtige Bohr- und Stabilisierungshilfsmittel bei der Gas- und Ölexploration eingesetzt. Durch Mischen der entsprechenden gesättigten Alkalimetallformiat-Lösungen können beliebige Dichten zwischen 1,0 und 2,3 g/cm3 eingestellt werden. Die gesättigten Lösungen sind biozid und langzeitstabil gegenüber mikrobiellem Abbau. Verdünnt sind sie wiederum schnell und vollständig bioabbaubar. Da man bei Alkalimetallformiaten als Bohrhilfsmittel auf den Zusatz von festen Füllstoffen, wie z.B. Baryt zur Erhöhung der Dichte verzichten kann und Formiatlösungen an der Bohrstelle wiedergewonnen und recycelt werden können, stellen Formiate einen wichtigen Fortschritt in der Explorationstechnologie dar.[10]

Natriumformiat wird ebenfalls zur Herstellung von Oxalsäure verwendet.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Natriumformiat. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 19. Juni 2014.
  2. a b c d e Eintrag zu Natriumformiat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 2. Juni 2008 (JavaScript erforderlich)
  3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-19.
  4. Arnold Willmes, Taschenbuch Chemische Substanzen, Harri Deutsch, Frankfurt (M.), 2007.
  5. H.-J. Arpe, Industrielle Organische Chemie, 6., vollst. überarb. Aufl., Wiley-VCH Verlag, 2007, ISBN 978-3-527-31540-6
  6. W. H. Zachariasen: "The Crystal Structure of Sodium Formate, NaHCO2" in J. Am. Chem. Soc., 1940, 62(5), S. 1011–1013. doi:10.1021/ja01862a007
  7. a b T. Meisel, Z. Halmos, K. Seybold, E. Pungor: "The thermal decomposition of alkali metal formates" in Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 1975, 7(1). S. 73-80. doi:10.1007/BF01911627
  8. T. Yoshimori, Y. Asano, Y. Toriumi, T. Shiota: "Investigation on the drying and decomposition of sodium oxalate" in Talanta 1978, 25(10) S. 603-605. doi:10.1016/0039-9140(78)80158-1
  9. Deicer Anti-icing Snow melting Thawing Chemicals Manufacturers
  10. William Benton and Jim Turner, Cabot Specialty Fluids: Cesium formate fluid succeeds in North Sea HPHT field trials (PDF; 88 kB); In: Drilling Contractor, Mai/Juni 2000.