Natriumhydrogencarbonat

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Strukturformel
Struktur von Natriumhydrogencarbonat
Allgemeines
Name Natriumhydrogencarbonat
Andere Namen
  • Natriumhydrogenkarbonat
  • (doppeltkohlensaures) Natron
  • Natriumbicarbonat
  • Natriumbikarbonat
  • Bikarbonat
  • Backsoda
  • Bullrich-Salz
  • E 500ii
Summenformel NaHCO3
CAS-Nummer 144-55-8
Kurzbeschreibung

farbloser, geruchloser, kristalliner Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 84,01 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

2,22 g·cm−3 (20 °C)[2]

Schmelzpunkt

Zersetzung ab 50 °C[2]

Löslichkeit

mäßig in Wasser (96 g·l−1 bei 20 °C)[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
Toxikologische Daten

4220 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[1]

Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−950,8 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

Natriumhydrogencarbonat mit dem Trivialnamen Natron hat die Summenformel NaHCO3, ist ein Natriumsalz der Kohlensäure und zählt zu den Hydrogencarbonaten. Die Verbindung sollte nicht mit Natriumcarbonat (Soda, Summenformel Na2CO3) verwechselt werden. Gelegentlich werden für Natriumhydrogencarbonat auch die veralteten und chemisch unzutreffenden Trivialnamen doppeltkohlensaures Natron und Natriumbicarbonat verwendet. Im Handel wird die Verbindung auch unter den Bezeichnungen Speisesoda, Backsoda, Speisenatron sowie den Markennamen Bullrich-Salz und Kaiser Natron angeboten.[4]

Natriumhydrogencarbonat ist ein farbloser, kristalliner Feststoff, der sich oberhalb einer Temperatur von 50 °C unter Abspaltung von Wasser und Kohlenstoffdioxid zu Natriumcarbonat zersetzt.

Etymologie[Bearbeiten]

Das Wort „Natron“ stammt in dieser Form aus dem Griechischen, ursprünglich aber aus dem Ägyptischen, wo der Konsonantenstamm ntrj („göttlich“) für als heilig geltende Stoffe gebraucht wird, unter anderem für das in der Sketischen Wüste (auch als Wadi an-Natrun (arabisch ‏وادي النطرون‎, DMG Wādī an-Naṭrūn ‚Natrontal‘) bekannt) vorkommende natürliche Natron, eigentlich ein Gemisch aus Natron, Soda und Salz (ägyptisch sonst: hsmn), das zur rituellen Reinigung und zur Mumifizierung verwendet wurde. Der Elementname Natrium leitet sich von Natron ab.

Biologische Bedeutung[Bearbeiten]

Mit Säuren reagiert es schäumend unter Bildung von Kohlenstoffdioxid und Wasser.

\mathrm{NaHCO_{3(aq)} + HCl_{(aq)} \longrightarrow NaCl_{(aq)} + CO_{2(g)} + H_2O}
Natriumhydrogencarbonat und Salzsäure reagieren zu Natriumchlorid, Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Die Möglichkeit, Säuren durch HCO3 zu neutralisieren, ist für den Körper überlebenswichtig.

  • Im Magen muss aufgrund der dort aktiven Enzyme ein saures Milieu herrschen, dies geschieht durch Produktion von Chlorwasserstoff (HCl), woraus sich zusammen mit Wasser der Magensaft (ca. 0,5-prozentige Salzsäure) bildet, deren pH-Wert (nüchtern) bis auf 1–1,5 sinken kann. Die Epithelzellen der Magenwand, die bei einem so niedrigen pH-Wert sofort zugrunde gehen würden, schützen sich selbst durch Abgabe von mit HCO3 versetztem Schleim.[5] Dringen H+-Ionen der Salzsäure in die Schleimschicht ein, so werden sie zu CO2 und Wasser neutralisiert. Das CO2 entweicht zumeist durch die Speiseröhre.
  • Im Dünndarm wird wiederum eine alkalische Umgebung benötigt, da hier andere Enzyme die Spaltung der Nährstoffe übernehmen. Die Änderung des pH-Wertes erfolgt im Duodenum durch Einspeisung des Sekretes der Bauchspeicheldrüse, welches unter anderem ebenfalls – wie der im Magen abgegebene Schleim – HCO3 enthält.

Anwendungen in der Industrie[Bearbeiten]

Wegen der thermischen Zersetzung von Natriumhydrogencarbonat, einsetzend oberhalb von 50 °C, wird es seit langer Zeit in der Lebensmitteltechnik als Backtriebmittel (im Backpulver zusammen mit Dinatriumhydrogenphosphat oder Weinstein) und als Löschpulver genutzt.

\mathrm{2 \ NaHCO_3 \ \xrightarrow {W\ddot a rme} \ Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O}

Die thermische Zersetzung bei 200 °C ist eine Schlüsselreaktion beim industriellen Solvay-Verfahren zur Herstellung von Natriumcarbonat (Soda).

Vorkommen[Bearbeiten]

Natriumhydrogencarbonat kommt als natürliches Mineral Nahcolith in den Vereinigten Staaten vor. Es tritt meist feinverteilt in Ölschiefer auf und kann dann nur als Beiprodukt der Ölförderung gewonnen werden. Ein Bergbau besonders reicher Nahcolith-Horizonte wird im Bundesstaat Colorado betrieben, die jährliche Förderung lag im Jahre 2007 bei 93.440 Tonnen.[6]

Herstellung[Bearbeiten]

Natriumhydrogencarbonat

Umsetzung von gesättigter Natriumcarbonatlösung mit Kohlenstoffdioxid unter Kühlung:

\mathrm{Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O \longrightarrow 2 \ NaHCO_3\downarrow}

Dies ist eine Gleichgewichtsreaktion, die aber durch die relative Schwerlöslichkeit von Natriumhydrogencarbonat stark nach rechts verschoben ist. Das abfiltrierte Natriumhydrogencarbonat muss vorsichtig getrocknet werden, damit es sich nicht wieder zersetzt (in Umkehrung der Bildungsreaktion).

Im Solvay-Verfahren als Zwischenprodukt ausfallendes Natriumhydrogencarbonat wird wegen der mitgefällten Verunreinigungen (hauptsächlich Ammoniumchlorid) normalerweise nicht verwendet.

Verwendung von Natron[Bearbeiten]

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  • In der Lebensmitteltechnik
  • In der Sportlerernährung
    • bei geeigneter Anwendung und Dosierung bei gesunden, trainierten und nicht mangelernährten Menschen kann ein positiver Effekt auf die Ausdauer für belegt oder wahrscheinlich angesehen werden[7]
  • In der Medizin
    • zum Zähneputzen (Natron bzw. baking soda ist wegen seines abrasiven Effekts in vielen Zahnpasten enthalten, vor allem in Ländern wie den USA)
    • als Mittel gegen Sodbrennen wegen der Neutralisationswirkung unter Bildung von ungiftigen Reaktionsprodukten (CO2 und Wasser); gilt heute als veraltet (siehe Antazidum, Protonenpumpenhemmer). NaHCO3 ist dennoch in vielen Produkten gegen Sodbrennen und säurebedingte Magenprobleme enthalten. Beispielsweise besteht das Bullrich-Salz zu 100 % aus Natriumhydrogencarbonat.
    • bei Diabetikern zur Neutralisierung saurer Stoffwechselprodukte
    • als Antidot bei Vergiftungen durch Barbiturate, Salicylate und Trizyklische Antidepressiva[8]
    • zur Behandlung der metabolischen Azidose
    • als Deo-Ersatz und bei Schweißfüßen als Fußbad anwendbar
    • Trägt man einen Brei aus Natron und Wasser auf einen Insektenstich auf, vermindern sich Juckreiz und Schwellung.
    • Bei starkem Sonnenbrand tränkt man ein T-Shirt in Natron-Wasser und zieht es nass über; dies hat eine schmerzlindernde Wirkung.
    • als Badezusatz bei Ekzemen, als Peeling bei Akne und zur Behandlung von Fußpilz
    • zum Haarewaschen (1 TL auf 250 ml Wasser; mit Essigwasser spülen)
    • als Zusatz bei der Dialyse
    • als Bestandteil von Brausetabletten
  • In der Luftfahrttechnik
  • In der Umwelttechnik
    • als Absorptionsmittel für saure Abgasbestandteile (SOx, Cl) in Rauchgasreinigungsanlagen (Bicar-Verfahren)
  • Historisch zur Dehydratisierung von Leichen (Mumifizierung)
  • In der Landwirtschaft
    • als Mittel gegen Pilzerkrankungen wie Mehltau und Graufäule, bekannt unter dem Namen Steinhauer’s Mehltauschreck
    • als pH-Wert-Puffer in der Milchviehfütterung
  • Bestandteil von Feuerlöschpulvern
  • zum Strecken von synthetischen Drogen wie Amphetamin sowie zur Herstellung von Crack aus Kokain
  • Im Haushalt
    • als Triebmittel
    • zum Enthärten von Wasser (beispielsweise um Tee oder Kaffee zu kochen)
    • als Putzmittel zum Entfernen verkrusteter Speisereste: Den Topfboden mit Natron überpudern, stehen lassen und mit Wasser aufkochen. Geeignet für Edelstahl- und Emailletöpfe, Thermoskannen, Teekannen, Blumenvasen.
    • Eine Prise Natron im Kochwasser lässt Erbsen, Linsen und Bohnen schneller weich werden und nimmt verschiedenen Kohlsorten die blähende Wirkung.
    • Als Beigabe zum fertigen Käsefondue macht es dieses leichter bekömmlich und luftig.
    • Es neutralisiert Gerüche: Mundgeruch, Abflussrohre, muffige Schuhe, Kühlschrank, Katzentoilette, Kleintierkäfige.
    • Als biologisches Mittel gegen Ameisenplagen: Streut man Natron in die Löcher des Ameisenbaus und auf die Ameisenwege, nehmen die Ameisen das Natron auf und tragen es mit in ihren Bau. Natron ändert den pH-Wert im Körper der Ameisen, was zum Tode führt.[10]
    • Überschüssige Säure in Lebensmitteln wird durch Natron neutralisiert oder abgeschwächt. Dies ist etwa bei der Zubereitung von Konfitüren aus sauren Früchten wie Sanddorn oder Rhabarber von Bedeutung, da diese so einen milderen Geschmack erhalten und weniger Zucker verwendet werden muss. Auch zu einer Speise übermäßig zugesetzter Essig oder Zitronensaft kann durch Natron neutralisiert werden.

Bei der Zugabe von Natriumhydrogencarbonat werden aus hartem Wasser Calcium- und Magnesiumionen als Carbonate ausgefällt:

\mathrm{Ca^{2+} + SO_4^{2-} + 2\ NaHCO_3 \longrightarrow CaCO_3 + 2\ Na^+ + SO_4^{2-} + H_2O + CO_2}

Das weichere Wasser kann man dann nach Bodensatzbildung durch Abgießen, oder bereits vorher durch Filtrieren, von den Carbonaten trennen.

  • In Spielzeugraketen dient es zusammen mit Essig als Treibstoff.
  • Im Modellbau kann man bei einem Diorama Schnee darstellen, es dient hier als preiswerte Alternative zu dem im Fachhandel als "Modellschnee" angebotenen Produkten. Man streut es oft auf noch feuchten Klarlack oder Holzleim.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c Datenblatt Natriumhydrogencarbonat bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
  2. a b c d Eintrag zu Natriumhydrogencarbonat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 12. Februar 2008 (JavaScript erforderlich).
  3. David R. Lide (Ed.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90th Edition (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-19.
  4. Unser Klassiker ist über 100 Jahre jung.
  5. Bikarbonatbatterie, S. E. Miederer, Fortschr Med.1994,Jun 10; 112(16):235–8, PubMed
  6. Präsentation des US Geological Survey zu Nahcolith-Vorräten in Colorado (PDF 12 MB, engl.)
  7. Sportlerernährung und Sportlernahrung: Eine aktuelle Bestandsaufnahme. Abgerufen am 26. Oktober 2011.
  8. Antidot-Monographie für Natriumhydrogencarbonat(PDF; 60 kB)
  9. US-Patent. Abgerufen am 18. April 2014.
  10. Softkill mit Soda, Artikel von Christoph Drösser auf Zeit Online, 30. April 2009, abgerufen am 16. Juni 2013.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Natriumhydrogencarbonat – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien