Quelltext der Seite Natriumhydroxid

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel   = [[Datei:Sodium-hydroxide-crystal-3D-vdW.png|200px|Struktur von Natriumhydroxid]]
| Kristallstruktur = Ja
| Strukturhinweis  = {{Farbe |#A666DE |Kreis=1}} [[Natrium|Na]]<sup>+</sup> {{0}} {{Farbe |#FF0000 |Kreis=1}}{{Farbe |#FFFFFF |border=1 |Kreis=1}} [[Hydroxid|OH]]<sup>−</sup>
| Suchfunktion     = NaOH HNaO
| Andere Namen     = * Ätznatron
* Ätzsoda
* kaustische(s) Soda
* Natrium causticum
* Natriumoxydhydrat
* Natronhydrat
* Natronlauge (wässrige Lösung)
* Seifenstein
* {{E-Nummer|524|Abruf=2020-12-29}}
* {{INCI|Name=SODIUM HYDROXIDE |ID=37890 |Abruf=2020-02-16}}
| Summenformel     = NaOH
| CAS              = * {{CASRN|1310-73-2}}
* {{CASRN|12179-02-1|KeinCASLink=1|Q0}} (Monohydrat)
* {{CASRN|23340-32-1|Q82923465|KeinCASLink=1}} (Tetrahydrat)
| EG-Nummer        = 215-185-5
| ECHA-ID          = 100.013.805
| PubChem          = 14798
| ChemSpider       = 14114
| DrugBank         = DB11151
| Beschreibung     = weißer, geruchsloser, [[Hygroskopie|hygroskopischer]] Feststoff<ref name="GESTIS" />
| Molare Masse     = 39,997 [[Gramm|g]]·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat         = fest
| Dichte           = * 2,13 g·cm<sup>−3</sup><ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Natriumhydroxid|ZVG=1270|CAS=1310-73-2|Abruf=2016-02-01}}</ref>
* 1,77 g·cm<sup>−3</sup> (Schmelze bei 350&nbsp;°C)<ref>{{Literatur |Autor=Franz v. Bruchhausen, Siegfried Ebel, Eberhard Hackenthal, Ulrike Holzgrabe |Titel=Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis |Band=Folgeband 5: ''Stoffe L–Z'' |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-642-58388-9 |Seiten=273 |Online={{Google Buch |BuchID=vWIiBgAAQBAJ |Seite=273}}}}</ref>
| Schmelzpunkt     = 323 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS" />
| Siedepunkt       = 1390&nbsp;°C<ref name="GESTIS" />
| Dampfdruck       = 
| Löslichkeit      = * gut löslich in Wasser: (1090 g·[[Liter|l]]<sup>−1</sup> bei 20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
* löslich in Wasser und Methanol (Monohydrat)<ref name="Alfa">{{Alfa|41281|Name=Sodium hydroxide monohydrate, 99.996% (metals basis)|Abruf=2016-07-11}}</ref>
| CLH              = {{CLH-ECHA|ID=100.013.805|Name=Sodium hydroxide|Abruf=2016-08-01}}
| Quelle GHS-Kz    = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme  = {{GHS-Piktogramme|05}}
| GHS-Signalwort   = Gefahr
| H                = {{H-Sätze|290|314}}
| EUH              = {{EUH-Sätze|-}}
| P                = {{P-Sätze|280|301+330+331|305+351+338|308+310}}
| Quelle P         = <ref name="GESTIS" />
| MAK              = Schweiz: 2 mg·m<sup>−3</sup> (gemessen als [[einatembarer Staub]])<ref>{{SUVA-MAK |Abruf=2015-11-02}}</ref>
}}

[[Datei:Sodium hydroxide.jpg|mini|Natriumhydroxid in Form von Plätzchen]]

'''Natriumhydroxid''' (auch '''Ätznatron''', '''[[Kaustifizierung|kaustische(s)]] Soda'''), chemische Formel '''NaOH''', ist ein weißer [[Hygroskopie|hygroskopischer]] Feststoff. Mit einer Weltproduktion von 60 Millionen Tonnen im Jahr 2010 gehört die Verbindung zu den bedeutendsten chemischen Grundstoffen und wird überwiegend in Form von [[Natronlauge]] gehandelt.<ref name="TechnischeChemie629">{{Literatur |Autor=Manfred Baerns, Arno Behr, Axel Brehm, Jürgen Gmehling, Kai-Olaf Hinrichsen, Hanns Hofmann, Ulfert Onken, Regina Palkovits, Albert Renken |Titel=Technische Chemie |Verlag=John Wiley & Sons |Datum=2014 |ISBN=978-3-527-67409-1 |Seiten=629 |Online={{Google Buch |BuchID=mFoUBQAAQBAJ |Seite=629}}}}</ref>

== Herstellung ==
Im Labor kann Natriumhydroxid durch Umsetzung von [[Natriumcarbonat]] mit [[Calciumhydroxid]] zu Natriumhydroxid und [[Calciumcarbonat]] hergestellt werden:<ref name="TechnischeChemie629" />

:<math>\mathrm{Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 \longrightarrow 2 \; NaOH + CaCO_3}</math>

Das wenig lösliche Calciumcarbonat wird abfiltriert. Im Filtrat verbleibt das gut lösliche Natriumhydroxid. Dieser Prozess der [[Kaustifizierung]] wurde früher großtechnisch durchgeführt und ist auch heute wieder von Interesse.

Eine weitere Methode ist die stark [[exotherm]]e Reaktion von elementarem [[Natrium]] mit Wasser unter Bildung von Natronlauge und [[Wasserstoff]]:

:<math>\mathrm{2 \; Na \; _{(s)} + 2\,H_2O \; _{(l)} \longrightarrow 2 \; NaOH \; _{(aq)} + H_2 \; _{(g)}}</math>

In der Schule wird dieser Versuch häufig gezeigt, um die Reaktivität der [[Alkalimetalle]] mit Wasser zu demonstrieren.

Nach dem [[Abdampfen|Eindampfen]] der Natronlauge bleibt festes Natriumhydroxid zurück:

:<math>\mathrm{NaOH \; _{(aq)} \longrightarrow NaOH \; _{(s)}}</math>

Das Acker-Verfahren zur Herstellung von Natriumhydroxid durch [[Schmelzflusselektrolyse]] von [[Natriumchlorid]] wurde von [[Charles Ernest Acker]] (1868–1920) in den Vereinigten Staaten von Amerika entwickelt.<ref name="Pötsch">Winfried R. Pötsch, Annelore Fischer und Wolfgang Müller unter Mitarbeit von [[Heinz Cassebaum]]: ''[[Lexikon bedeutender Chemiker]].'' VEB Bibliographisches Institut Leipzig, 1988, S. 9, ISBN 3-323-00185-0.</ref>

=== Elektrolyse ===
{{Hauptartikel|Chloralkali-Elektrolyse}}
Industriell wird Natriumhydroxid durch [[Elektrolyse]] von [[Natriumchlorid]] zu [[Natronlauge]], [[Wasserstoff]] und [[Chlor]]gas hergestellt:

:<math>\mathrm{2 \; NaCl \; _{(s)} + 2\,H_2O \; _{(l)} \longrightarrow  Cl_2 \; _{(g)} + H_2 \; _{(g)} + 2 \; NaOH \; _{(aq)}}</math>

Es gibt dafür drei verschiedene [[Verfahrenstechnik]]en:
# [[Chloralkali-Elektrolyse#Amalgamverfahren|Amalgam-Verfahren]]
# [[Diaphragma-Verfahren]]
# [[Chloralkali-Elektrolyse#Membranverfahren|Membranverfahren]]

Allen Verfahren gemein sind zusätzliche Reinigungs- und Aufkonzentrierungsstufen, um zu wasserfreiem Natriumhydroxid zu gelangen.

Da die Nachfrage nach Chlor seit den 1980er Jahren stagniert, deckt die als [[Nebenprodukt]] der [[Chloralkali-Elektrolyse]] entstehende Natronlauge den Weltbedarf nicht mehr vollständig, wodurch die [[Kaustifizierung]] wieder interessant wird.<ref name="TechnischeChemie629" />

== Eigenschaften ==
=== Physikalisch-chemische Eigenschaften ===
Natriumhydroxid ist ein weißer [[Hygroskopie|hygroskopischer]] Feststoff und gehört zu den stärksten Basen. In Wasser löst es sich sehr gut unter großer [[Wärmeentwicklung]] durch die negative [[Lösungsenthalpie]] von −44,4&nbsp;kJ/mol<ref>{{Literatur |Autor=George S. Hammond, Y. Osteryoung, T.H. Crawford, H.B. Gray |Titel=Modellvorstellungen in der Chemie Eine Einführung in die Allgemeine Chemie |Verlag=Walter de Gruyter |Datum=1979 |ISBN=978-3-11-084798-7 |Seiten=287 |Online={{Google Buch |BuchID=cvg1RhPQsXAC |Seite=287}}}}</ref> zur stark alkalisch reagierenden [[Natronlauge]] auf (pH 14 bei ''c'' = 1&nbsp;mol/l). Es ist in wässriger Lösung stets vollständig dissoziiert. Doch machen sich bei höheren Konzentrationen die interionischen Kräfte zwischen den Natrium- und den Hydroxid-Ionen auf die freie Beweglichkeit der Ionen bemerkbar, sodass eine Normallösung (40&nbsp;g Natriumhydroxid im Liter) zu etwa 78 %, eine 0,1-n-Lösung zu etwa 90 % dissoziiert erscheint.<ref name="Karl A. Hofmann">{{Literatur |Autor=Karl A. Hofmann |Titel=Anorganische Chemie |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-663-14240-9 |Seiten=428 |Online={{Google Buch |BuchID=uHSoBgAAQBAJ |Seite=428}}}}</ref> Mit dem [[Kohlenstoffdioxid]] der Luft reagiert es zu [[Natriumhydrogencarbonat]] (Natron) und findet daher Verwendung in [[Atemkalk]]. Um zu verhindern, dass beim Binden des CO<sub>2</sub> auch Wasserdampf aus der Luft gebunden wird, kann es zusammen mit einem [[Trocknungsmittel]] gelagert werden.

=== Kristallstruktur ===
Zwischen Raumtemperatur und Schmelzpunkt, 318,4&nbsp;°C, kommt wasserfreies Natriumhydroxid in zwei Modifikationen vor. Unterhalb 299,6&nbsp;°C (α-Modifikation) kristallisiert Natriumhydroxid mit einer [[orthorhombisch]]en [[Kristallstruktur]] mit der {{Raumgruppe|Cmcm|lang}}, darüber (β-Modifikation) niedriger symmetrisch mit einer [[Monoklines Kristallsystem|monoklinen]] Kristallstruktur mit der {{Raumgruppe|P21/m|lang}}. Das Natriumhydroxidmolekül ist linear und in dieser Reihenfolge parallel zur c-Achse angeordnet. Natrium und Sauerstoff bilden dabei in x,y ausgedehnte der [[Natriumchlorid]]struktur ähnliche Doppelschichten, wobei Natrium und Sauerstoff in den Richtungen (x-y) abwechselnd aufeinanderfolgen. Die Schichtdicke ist etwas größer als der Abstand von Natrium-Sauerstoff im Molekül. Längs c aufeinander folgende Schichten sind um 1/2&nbsp;a verschoben. Die Gitterkonstanten sind bei 24&nbsp;°C a = b = 3,3994&nbsp;±&nbsp;0,001&nbsp;[[Ångström (Einheit)|Å]], c = 11,377&nbsp;±&nbsp;0,005&nbsp;Å, α = β = γ = 90°. Das Molekül ist in der [010]-Ebene gewinkelt. Der Winkel β ist von der Temperatur abhängig. Mit steigender Temperatur wächst auch die Annäherung an den Typ der Natriumchlorid-Struktur, wie sie beim [[Natriumfluorid]] vorliegt. α-Natriumhydroxid ist häufig verzwillingt nach [110]. Die β-Modifikation ist stets zu ungefähr gleichen Volumenteilen nach [001] verzwillingt. Sie geht aus der α-Form durch Verschiebung der Schichten längs [100] hervor. Die Struktur der Doppelschichten bleibt dabei erhalten.<ref name="DOI10.1524/zkri.1967.125.16.332">Hermann Stehr: ''Neubestimmung der Kristallstrukturen des dimorphen Natriumhydroxids, NaOH, bei verschiedenen Temperaturen mit Röntgenstrahl- und Neutronenbeugung.'' In: ''Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials.'' 125, 1967, [[doi:10.1524/zkri.1967.125.16.332]].</ref> Daneben kommt die Verbindung in mehreren [[Hydrat]]formen vor. So sind das Mono-, Di-, 3,5-, Tetra-, Penta- und Heptahydrat bekannt.<ref>{{Literatur |Autor=William A. Hart, O. F. Beumel, Thomas P. Whaley |Titel=The Chemistry of Lithium, Sodium, Potassium, Rubidium, Cesium and Francium Pergamon Texts in Inorganic Chemistry |Verlag=Elsevier |Datum=2013 |ISBN=978-1-4831-8757-0 |Seiten=426 |Online={{Google Buch |BuchID=JUj-BAAAQBAJ |Seite=426}}}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=J. L. Provis, J. S J. van Deventer |Titel=Geopolymers Structures, Processing, Properties and Industrial Applications |Verlag=Elsevier |Datum=2009 |ISBN=978-1-84569-638-2 |Seiten=54 |Online={{Google Buch |BuchID=NqijAgAAQBAJ |Seite=54}}}}</ref> Die metastabile Form des Tetrahydrats β-NaOH·4H<sub>2</sub>O hat eine orthorhombische Kristallstruktur mit der {{Raumgruppe|P212121|lang}} mit vier Formeleinheiten pro Elementarzelle und den Gitterkonstanten a = 6,237, b = 6,288, c = 13,121&nbsp;Å bei −155&nbsp;°C.<ref name="DOI10.1002/zaac.19905820120">Dietrich Mootz, Reinhard Seidel: ''Zum System Natriumhydroxid-Wasser Die Kristallstruktur der metastabilen Phase β-NaOH·4H2O.'' In: ''Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie.'' 582, 1990, S.&nbsp;162, [[doi:10.1002/zaac.19905820120]].</ref> Die Hydrate NaOH·3,5H<sub>2</sub>O und NaOH·7H<sub>2</sub>O haben jeweils eine Kristallstruktur mit der {{Raumgruppe|P21/c|lang}} mit acht Formeleinheiten pro Elementarzelle (Gitterkonstanten a = 6,481, b = 12,460, c = 11,681&nbsp;Å, β = 104,12° bei −100&nbsp;°C) bzw. vier Formeleinheiten pro Elementarzelle (a = 7,344, b = 16,356, c = 6,897&nbsp;Å, β = 92,91° bei −150&nbsp;°C).<ref name="DOI10.1002/zaac.19946200903">D. Mootz, H. Rütter, R. Wiskemann: ''Hydrate schwacher und starker Basen. XI. Die Kristallstrukturen von NaOH 3,5H2O und NaOH 7H2O. Eine Präzisierung.'' In: ''[[Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie]].'' 620, 1994, S.&nbsp;1509, [[doi:10.1002/zaac.19946200903]].</ref> Das Monohydrat schmilzt bei 64,3&nbsp;°C, das 3,5-Hydrat bei 15,6&nbsp;°C.<ref name="Karl A. Hofmann" />

== Reaktionen ==
Lagert man Natriumhydroxid unverschlossen an der [[Luft]], reagiert es mit [[Kohlenstoffdioxid]] zu [[Natriumhydrogencarbonat]] oder [[Natriumcarbonat]], daher wird es in luftdicht verschlossenen [[Behälter]]n aufbewahrt.

:<math>\mathrm{NaOH_{(s)} + CO_{2(g)} \longrightarrow \ NaHCO_{3(s)}}</math>
:<math>\mathrm{2 \; NaOH_{(s)} + CO_{2(g)} \longrightarrow \ Na_2CO_{3(s)} + H_2O}</math>

Im [[Labor]] lässt sich [[Ammoniak]] einfach durch die [[Säure-Base-Reaktion]] aus Natriumhydroxid und [[Ammoniumchlorid]] herstellen.

:<math>\mathrm{NaOH_{(s)} + NH_4Cl_{(s)} \longrightarrow NH_{3(g)} + NaCl_{(s)} + H_2O_{(l)}}</math>

Als [[Lösung (Chemie)|Lösung]] reagiert es mit [[Aluminium]] zu [[Aluminiumnatriumdioxid]].
:<math>\mathrm{2 \ Al + 2 \ NaOH + 2 \ H_2O \longrightarrow 2 \ NaAlO_2 + 3 \ H_2}</math><ref>{{Literatur |Autor= |Titel=A Manual for the Chemical Analysis of Metals |Verlag= |Datum= |ISBN= |Seiten=35 |Online={{Google Buch |BuchID=ViOMjoLKB1gC |Seite=35}}}}</ref> 

In höherer Konzentration werden auch [[Zink]] und [[Blei]] aufgelöst. Mit [[Eisen]] reagiert es erst bei Temperaturen ab 500 °C.

Mit [[Säuren]] reagiert Natriumhydroxid zu [[Salze]]n, wobei die Wärmeentwicklung so beträchtlich ist, dass mit starken Säuren, z.&nbsp;B. beim Auftropfen von konzentrierter [[Schwefelsäure]] auf gepulvertes Natriumhydroxid, eine [[Explosion]] erfolgt.<ref name="Karl A. Hofmann" />

== Handelsform ==
Natriumhydroxid kommt in Kunststoffbehältern luftdicht verpackt in Form von kleinen Kügelchen oder als Plätzchen in den Handel.<ref name="TechnischeChemie629" />

== Verwendung ==
[[Datei:NaOH - drain-cleaner.jpg|mini|Viele [[Abflussreiniger]] enthalten Natriumhydroxid]]
Natriumhydroxid wird hauptsächlich in Form von [[Natronlauge]] verwendet und ist in der [[Industrie]] eine der wichtigsten [[Chemikalie]]n.<ref name="TechnischeChemie629" /> Zu deren Verwendung siehe dort.

[[Feststoff|Festes]] Natriumhydroxid ist neben Aluminiumspänen ein wesentlicher Bestandteil von [[Abflussreiniger]]n. In Wasser gelöst oxidiert die starke [[Basen (Chemie)|Base]] unter Hitze- und [[Wasserstoff]]entwicklung das [[Aluminium]] und löst dann [[Fette]] und [[Protein]]e in den Ablagerungen durch [[Verseifung]].

Mit heißer [[Lösung (Chemie)|Lösung]] werden angebrannte Schichten in [[Kochtopf|Kochtöpfen]] gelöst. Da Natriumhydroxid Aluminium auflöst, ist es nicht geeignet für Aluminiumtöpfe.

Natriumhydroxid wird zusammen mit [[Calciumhydroxid]] als sogenannter [[Atemkalk]] in Narkosegeräten und Kreislauftauchgeräten zum Binden von [[Kohlenstoffdioxid]] verwandt.<ref name="U. Holzgrabe">{{Literatur| Autor=U. Holzgrabe | Titel=Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis | Verlag=Springer Berlin Heidelberg | ISBN=978-3-642-57995-0 | Datum=2013 | Online={{Google Buch | BuchID=H6OSBwAAQBAJ | Seite=595 }} | Seiten=595 }}</ref><ref>{{Literatur| Autor= | Titel=Navy Seals - Die härteste Elitetruppe der Welt II | Verlag=Books on Demand | ISBN=978-3-7386-7587-0 | Datum= | Online={{Google Buch | BuchID=RUa-BgAAQBAJ | Seite= }} | Seiten= }}</ref>

== Weblinks ==
{{Commonscat|Sodium hydroxide|Natriumhydroxid}}
{{Wiktionary}}
* [https://www.chemieunterricht.de/dc2/wsu-teok/kap_055.htm Herstellung von Natriumhydroxid nach dem Amalgam-, Diaphragma- und dem Membranverfahren]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Alkalimetallhydroxide}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4171257-2}}

[[Kategorie:Hydroxid]]
[[Kategorie:Natriumverbindung]]
[[Kategorie:Lebensmittelzusatzstoff (EU)]]
[[Kategorie:Futtermittelzusatzstoff (EU)]]