Natriumhydrogencarbonat
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| Allgemeines | |||||||||||||||||||
| Name | Natriumhydrogencarbonat | ||||||||||||||||||
| Andere Namen |
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Summenformel | NaHCO3 | ||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | farbloser, geruchloser, kristalliner Feststoff[1] | ||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||||||||
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| Eigenschaften | |||||||||||||||||||
Molare Masse | 84,01 g·mol−1 | ||||||||||||||||||
Aggregatzustand | fest | ||||||||||||||||||
Dichte | 2,22 g·cm−3 (20 °C)[2] | ||||||||||||||||||
Schmelzpunkt | Zersetzung ab 270 °C[2] | ||||||||||||||||||
pKs-Wert |
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Löslichkeit | mäßig in Wasser (96 g·l−1 bei 20 °C)[1] | ||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||
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Toxikologische Daten | 4220 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[1] | ||||||||||||||||||
| Thermodynamische Eigenschaften | |||||||||||||||||||
ΔHf0 | −950,8 kJ/mol[4] | ||||||||||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||||||||||||||
Natriumhydrogencarbonat (Trivialname: 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, Backnatron, Speisenatron sowie Markennamen angeboten.
Inhaltsverzeichnis
1 Etymologie
2 Vorkommen
3 Darstellung
4 Eigenschaften
5 Verwendung von Natron
6 Biologische Bedeutung
7 Weblinks
8 Einzelnachweise
Etymologie |
Der Begriff des Natrons existiert seit Beginn der Neuzeit im Deutschen, zuerst in der Form (der) niter, entlehnt über französisch (le) nitre, das wiederum aus lateinisch nitrum, und das aus griechisch nítron (νίτρον) (Herodot; attisch lítron (λίτρον)). Das Griechische greift ein Wort auf, das seit dem 2. Jahrtausend vor Christus in ganz Vorderasien verbreitet war und das Natron bezeichnete. Die heute vorkommenden Begriffe Nitrat, Nitrit, Nitro und dergleichen schöpfen aus dieser Linie.
Im späten 18. Jahrhundert wird diese Form im Deutschen und anderen europäischen Sprachen durch Natron ersetzt, das direkt aus arabisch anatrūn als anatron entlehnt wurde. Der darin enthaltene arabische Artikel wurde später weggelassen. Der Name des Elements Natrium ist davon abgeleitet.
Bereits im Wörterbuch der ägyptischen Sprache wurden vor einem knappen Jahrhundert griechisch nítron (νίτρον) und hebräisch neter mit dem altägyptischen Natronwort nṯr.j verknüpft, das im 2. Jahrtausend vor Christus etwa /natsₑra-/ ausgesprochen wurde. Da sich das Natronwort in dieser Zeit in vielen unverwandten, aber benachbarten Sprachen findet, muss diese Etymologie als wahrscheinlich betrachtet werden.
Ägyptisch nṯr.j bedeutet als Natronwort jedoch nicht „göttlich“ und bezeichnet auch das Natron nicht als göttliche Substanz, wie häufig zu lesen ist. Alle Gegenstände und Substanzen der Vorbereitung des Leichnams für das Begräbnis und der Mumifizierung heißen grundsätzlich nṯr.j, zum Beispiel auch Mumienbinden und Mumifizierungsgeräte, also „zum Begräbnis gehörende Sache“.
Vorkommen |
Natriumhydrogencarbonat kommt als natürliches Mineral Nahcolith unter anderem 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.[5] Es gibt auch Fundorte in Europa.
Darstellung |
Umsetzung von gesättigter Natriumcarbonatlösung mit Kohlenstoffdioxid unter Kühlung:
- Na2CO3+CO2+H2O⟶2 NaHCO3↓{displaystyle mathrm {Na_{2}CO_{3}+CO_{2}+H_{2}Olongrightarrow 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).
Auf diese Weise wurde es erstmals durch den Apotheker Valentin Rose dem Jüngeren 1801 in Berlin dargestellt.
Im Solvay-Verfahren als Zwischenprodukt ausfallendes Natriumhydrogencarbonat wird wegen der mitgefällten Verunreinigungen (hauptsächlich Ammoniumchlorid) normalerweise nicht verwendet.
Eigenschaften |
Natriumhydrogencarbonat ist ein farbloser, kristalliner Feststoff, der sich oberhalb einer Temperatur von 50 °C unter Abspaltung von Wasser und Kohlenstoffdioxid zu Natriumcarbonat zersetzt.[2]
- 2 NaHCO3⟶Na2CO3+CO2+H2O{displaystyle mathrm {2 NaHCO_{3}longrightarrow Na_{2}CO_{3}+CO_{2}+H_{2}O} }
In Wasser löst es sich im Unterschied zu Natriumcarbonat mit nur schwach alkalischer Reaktion.[6]
- HCO3−+H2O⇋H2O+CO2+OH−{displaystyle mathrm {HCO_{3}^{,-}+H_{2}Oleftrightharpoons H_{2}O+CO_{2}+OH^{-}} }
Natriumhydrogencarbonat besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe P21/c (Raumgruppen-Nr. 14)Vorlage:Raumgruppe/14 und den Gitterparametern a = 3,51 Å, b = 9,71 Å, c = 8,05 Å und β = 111° 51′.[7] Die Verbindung bildet Mischkristalle mit Natriumcarbonat.[6]
Verwendung von Natron |
Natriumhydrogencarbonat wird hauptsächlich zur Herstellung von Backpulver und Brausepulver verwendet. Die weltweite Produktionsmenge liegt im 100.000-Tonnen-Maßstab.[6]
Die Verbindung findet allgemein vielfältige Anwendung:
- In der Lebensmitteltechnik
- als Bestandteil von Backpulvern bzw. Triebmitteln[2]
- als Bestandteil von Brausepulvern[2]
- als Bestandteil von Backpulvern bzw. Triebmitteln[2]
- In der Sportlerernährung[8]
- 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.[9]
- 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.[9]
- In der Medizin
- zum Zähneputzen (Natron bzw. baking soda ist in vielen Zahnpasten enthalten, vor allem in Ländern wie den USA), allerdings nicht wegen einer oft – aber fälschlich – angenommenen abrasiven Wirkung[10][11]
- als Mittel gegen Sodbrennen wegen der Neutralisationswirkung unter Bildung von ungiftigen Reaktionsprodukten (CO2 und Wasser); gilt heute als veraltet[12][13] (siehe Antazidum, Protonenpumpenhemmer). NaHCO3 ist dennoch in vielen Produkten gegen Sodbrennen und säurebedingte Magenprobleme enthalten. Beispielsweise besteht das Bullrich-Salz zu 100 % aus Natriumhydrogencarbonat.[6]
- als Antidot bei Vergiftungen durch Barbiturate, Salicylate und Trizyklische Antidepressiva[14]
- als Puffersubstanz zum Ausgleich des Basendefizites bei der Hämodialyse (Azidosekorrektur). Bei der sogenannten Bicarbonatdialyse ist Natriumhydrogencarbonat der wohl wichtigste Bestandteil des Dialysats. Im Gegensatz zu Acetat oder Lactat muss NaHCO3 nicht erst verstoffwechselt werden, um seine Wirkung zu entfalten. Weltweit ist es wegen seiner Vorteile für das Herz- Kreislaufsystem die am häufigsten eingesetzte Puffersubstanz bei der Hämodialyse. Außerdem kommt es bei diesem Verfahren seltener zu Blutdruckabfällen, Übelkeit und Krämpfen.[15][16]
- zur Behandlung der metabolischen Azidose[17] und Hyperkaliämie[18]
- zum Zähneputzen (Natron bzw. baking soda ist in vielen Zahnpasten enthalten, vor allem in Ländern wie den USA), allerdings nicht wegen einer oft – aber fälschlich – angenommenen abrasiven Wirkung[10][11]
- In der Luftfahrttechnik
- zur Hitzeabsorption und zur Schaffung einer brandhemmenden Atmosphäre in Flugschreibern[19]
- zur Hitzeabsorption und zur Schaffung einer brandhemmenden Atmosphäre in Flugschreibern[19]
- In der Umwelttechnik
- als Absorptionsmittel für saure Abgasbestandteile (SOx, Cl) in Rauchgasreinigungsanlagen (Bicar-Verfahren)[20]
- als Absorptionsmittel für saure Abgasbestandteile (SOx, Cl) in Rauchgasreinigungsanlagen (Bicar-Verfahren)[20]
- Historisch zur Dehydratisierung von Leichen (Mumifizierung)
- In der Landwirtschaft
- als Mittel gegen Pilzerkrankungen wie Mehltau und Graufäule, bekannt unter dem Namen Steinhauer’s Mehltauschreck[21]
- als pH-Wert-Puffer in der Milchviehfütterung[22]
- als Käsereifungsmittel (pH-Abstumpfung, bei der Sauermilchkäserei) und zur Verzögerung der Milchgerinnung[23]
- als Mittel gegen Pilzerkrankungen wie Mehltau und Graufäule, bekannt unter dem Namen Steinhauer’s Mehltauschreck[21]
- Als Bestandteil von Feuerlöschpulvern (Abgabe von CO2 bei Erhitzung[6])
- Zum Strecken von synthetischen Drogen wie Amphetamin sowie zur Herstellung von Crack aus Kokain[24]
- Im Haushalt
- als Bestandteil von Feinwaschmitteln[25]
- als Putzmittel zum Entfernen verkrusteter Speisereste: Den Topfboden mit Natron überpudern, stehen lassen und mit Wasser aufkochen. Geeignet für Edelstahl- und Emailletöpfe, Thermoskannen, Teekannen. (Der Effekt beruht teilweise auf der Verseifung fetthaltiger Nahrungsmittelreste)[26]
- Eine Prise Natron im Kochwasser lässt Erbsen, Linsen und Bohnen schneller weich werden und nimmt verschiedenen Kohlsorten die blähende Wirkung.[26]
- Als Beigabe zum fertigen Käsefondue macht es dieses leichter bekömmlich und luftig.
- Es neutralisiert Gerüche: Mundgeruch, Abflussrohre, muffige Schuhe, Kühlschrank, Katzentoilette, Kleintierkäfige.[26]
- Als biologisches Mittel gegen Ameisenplagen (auch Kakerlaken): 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.[27]
- Als Reinigungsmittel zum Verscheuchen und Abtöten von Hausstaubmilben sowie Neutralisierung des allergenen Milbenkots auf Matratzen und Teppichböden (Auftragung des Pulvers für mehrere Stunden und Absaugen).[28]
- Überschüssige Säure in Lebensmitteln wird durch Natron neutralisiert oder abgeschwächt.[2] 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.[29]
- als Bestandteil von Feinwaschmitteln[25]
- In der Aquaristik und im Poolwasser
- zur Erhöhung der Pufferkapazität zur Verhinderung eines Säuresturzes
- zur Regulierung des KH-Wertes, z. B. in der Meerwasseraquaristik[30], oder zur Regulierung der Alkalität in Swimmingpools (sogenannte Alka-Plus-Produkte bestehen aus Natriumhydrogencarbonat)
- In Spielzeugraketen dient es zusammen mit Essig oder Zitronensäure als Treibstoff (durch Bildung des Gases Kohlenstoffdioxid)[31]
- Im Modellbau kann man bei einem Diorama damit Schnee darstellen, es dient hier als preiswerte Alternative zu den im Fachhandel als Modellschnee angebotenen Produkten. Man streut es oft auf noch feuchten Klarlack oder Holzleim.
- Im Labor zur Neutralisation verschütteter Säuren, zumeist als 5%ige Lösung.
Biologische Bedeutung |
Mit Säuren reagiert es schäumend unter Bildung von Kohlenstoffdioxid und Wasser.
- NaHCO3(aq)+HCl(aq)⟶NaCl(aq)+CO2(g)+H2O{displaystyle mathrm {NaHCO_{3(aq)}+HCl_{(aq)}longrightarrow NaCl_{(aq)}+CO_{2(g)}+H_{2}O} }
- 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.[32] 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.
- Hydrogencarbonat HCO3− ist der wichtigste Blutpuffer zur Regulierung des Säure-Basen-Haushalts des Menschen.
Weblinks |
Commons: Natriumhydrogencarbonat – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Natriumhydrogencarbonat – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen- Natriumhydrogencarbonat im Video erklärt
Einzelnachweise |
↑ abc Datenblatt Natriumhydrogencarbonat (PDF) bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
↑ abcdefg Eintrag zu Natriumhydrogencarbonat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 12. Februar 2008 (JavaScript erforderlich).
↑ ab Robert N. Goldberg, Nand Kishore, Rebecca M. Lennen: Thermodynamic quantities for the ionization reactions of buffers in water. (PDF) In: J. Phys. Chem. Ref. Data. 31, Nr. 2, 2002, S. 264. Abgerufen am 16. Juli 2014.
↑ 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.
↑ Präsentation des US Geological Survey zu Nahcolith-Vorräten in Colorado (PDF 12 MB, engl.).
↑ abcde A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. de Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9, S. 1182.
↑ R. L. Sass, R. F. Scheuerman: The crystal structure of sodium bicarbonate. In: Acta Crystallographica. 15, 1962, S. 77–81, doi:10.1107/S0365110X62000158.
↑ Michael Stierwald: Zur Wirksamkeit und Sinnhaftigkeit ausgewählter ergogener Substanzen im Sport. Diplomarbeiten Agentur, 2010, ISBN 3-8366-4942-X, S. 43 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑ Sportlerernährung und Sportlernahrung: Eine aktuelle Bestandsaufnahme. Abgerufen am 26. Oktober 2011.
↑ Wilfried Umbach: Kosmetik und Hygiene: von Kopf bis Fuß. John Wiley & Sons, 2012, ISBN 3-527-66350-9 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑ Toothpaste abrasiveness index - RDA values. In: healingteethnaturally.com. Abgerufen am 3. Februar 2016.
↑ W. Forth, D. Henschler, W. Rummel: Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie. 9. Auflage. URBAN & FISCHER, München 2005, ISBN 3-437-42521-8.
↑ Ernst Mutschler et al.: Mutschler – Arzneimittelwirkungen Lehrbuch der Pharmakologie und Toxikologie. 9. Auflage. Wissenschaftl. Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-8047-1952-1.
↑ Antidot-Monographie für Natriumhydrogencarbonat (PDF; 60 kB).
↑ Rainer Nowack, Rainer Birck, Thomas Weinreich: Dialyse und Nephrologie für Fachpersonal. Springer-Verlag, 2009, ISBN 978-3-540-72323-3, S. 110.
↑ Hämodialyse. In: gesundheits-lexikon.com. DocMedicus Verlag GmbH & Co. KG, abgerufen am 3. Februar 2016.
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↑ oekolandbau.nrw.de: Indirekte Unkrautregulierung in Winterweizen, abgerufen am 17. Mai 2014.
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↑ Eintrag zu Natriumhydrogencarbonat. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 17. Mai 2014.
↑ Thomas Geschwinde: Rauschdrogen: Marktformen und Wirkungsweisen. Springer DE, 2013, ISBN 3-642-30163-0, S. 530 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑ Günter Wagner: Waschmittel - Chemie, Umwelt, Nachhaltigkeit. John Wiley & Sons, 2011, ISBN 3-527-64366-4, S. 100 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑ abc Christa Pöppelmann: SOS. Wie macht man das?: Was man wirklich können muss! Compact Verlag, 2010, ISBN 3-8174-7922-0 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑ Softkill mit Soda, Artikel von Christoph Drösser auf Zeit Online, 30. April 2009, abgerufen am 16. Juni 2013.
↑ Katharina: Matratze reinigen. Abgerufen am 18. Juli 2018 (deutsch).
↑ Georg Schwedt: Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten: Das Periodensystem als Wegweiser. John Wiley & Sons, 2012, ISBN 3-527-66139-5 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑ Bauanleitungen zum Thema Aquarium und Aquaristik: PH-Wert & KH mit Natron erhöhen, abgerufen am 17. Mai 2014
↑ auer-verlag.de: Die Brausepulverrakete, abgerufen am 4. Oktober 2015.
↑ Bikarbonatbatterie, S. E. Miederer, Fortschr Med.1994,Jun 10; 112(16):235–8, PubMed
