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Natrium

 

[zu Natron] das, -s, chemisches Symbol Na, ein chemisches Element aus der ersten Hauptgruppe des Periodensystems (Alkalimetalle). Natrium ist ein sehr weiches, leicht schneid- und pressbares, nur an frischen Schnittflächen silberweißes, sonst infolge Oxidation graubraunes Leichtmetall, das elektrische Strom und Wärme sehr gut leitet. Es ist wie alle Alkalimetalle äußerst reaktionsfähig; da es an feuchter Luft sehr rasch zu Natriumhydroxid (NaOH) reagiert, kann es nur in reaktionsträgen Flüssigkeiten (wie Petroleum) aufbewahrt werden. Beim Erhitzen an der Luft verbrennt es mit typisch gelber Flamme (»Natriumlicht«) zu Natriumperoxid, Na₂O₂; alle Natriumverbindungen geben eine gelbe Flammenfärbung (intensives Spektralliniendublett mit den Wellenlängen 589,5923 und 588,9953 nm). Mit Quecksilber bildet Natrium unter Erwärmen Natriumamalgam. - Natrium kommt in der Natur verbreitet vor; an der Zusammensetzung der festen Erdkruste ist es mit 2,63 % beteiligt und liegt damit in der Häufigkeit der chemischen Elemente an 6. Stelle. Entsprechend seiner Reaktionsfähigkeit findet es sich jedoch nur in Form von Verbindungen, vorwiegend in Silikaten (z. B. Albit), als Chlorid (Steinsalz), Carbonat (Soda), Nitrat (Salpeter), Sulfat (Glaubersalz), Kryolith und Borax.

 

Die technische Gewinnung des Natriums erfolgt durch Schmelzflusselektrolyse v. a. von wasserfreiem Natriumchlorid in einer Elektrolysierzelle mit einer Anode aus Graphit und einer Kathode aus Eisen (Downs-Verfahren). Zur Schmelzpunkterniedrigung bei etwa 600 ºC werden Calcium- und Bariumchlorid zugegeben. Ein älteres Verfahren ist die Elektrolyse von Natriumhydroxid mit einer Anode aus Nickel und einer Kathode aus Kupfer (Castner-Verfahren); bei beiden Elektrolysierzellen müssen Kathoden- und Anodenraum durch Diaphragmen getrennt sein, um eine Vermischung des kathodisch abgeschiedenen Natriums mit den anodisch entstehenden Produkten (Chlor beziehungsweise Sauerstoff) zu vermeiden.

 

Verwendung:

 

Natrium dient als Ausgangsmaterial zur Herstellung vieler technisch wichtiger Verbindungen wie Natriumamid und Natriumperoxid (Natriumverbindungen). Außerdem wird Natrium zur Herstellung von Bleitetraäthyl und Bleitetramethyl (bleiorganische Verbindungen), als Katalysator u. a. bei der Synthese organischer Verbindungen, in der Metallurgie zur Reindarstellung einiger schwer reduzierbarer Metalle, für Natriumdampflampen und als Kühlmittel in Kernreaktoren verwendet. Viele Natriumverbindungen spielen in Haushalt und Industrie eine wichtige Rolle, z. B. Soda, Natronlauge und Glaubersalz.

 

Metall. Natrium wurde erstmals 1807 von H. Davy durch elektrolytische Zersetzung von geschmolzenem Natriumhydroxid gewonnen.

 

Physiologie:

 

Natrium ist in Form seines Ions (Na⁺) ein lebenswichtiger Mineralstoff für Tiere und den Menschen; es kommt in vielen Lebensmitteln vor und wird v. a. in Form von Kochsalz (NaCl) zugeführt. Na⁺ ist das Hauptkation im extrazellulären Raum (rd. 98 % des austauschbaren Na⁺ im Unterschied zu nur 2 % im Zellinnern). Hauptaufgabe des Na⁺ ist, in enger Verbindung mit Chloridionen, die Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks der extrazellulären Flüssigkeit; weiterhin ist es notwendig für den über die Natrium-Kalium-Pumpe stattfindenden Aufbau von Membranpotenzialen, und es wirkt hemmend (und damit negativ regulierend) auf manche Enzyme. Der Mindestbedarf eines gesunden Erwachsenen wird auf etwa 0,5 g/Tag geschätzt, die tägliche Aufnahme sollte bei etwa 1,5 g liegen. Natriummangel führt zum Salzverlustsyndrom, das mit Kopfschmerzen, Übelkeit, Durst und Schwindel verbunden ist. Die Ausscheidung von Na⁺ erfolgt v. a. über die Nieren, daneben auch über die Haut (Schweiß) und den Darm. Andauernde erhöhte Aufnahme kann, insbesondere in Verbindung mit ungenügender Flüssigkeitszufuhr oder Störungen der Natriumausscheidung, zu schwerwiegenden Veränderungen der Stoffwechselfunktionen führen, die sich u. a. in der Entstehung von Bluthochdruck äußern können. - Bei vielen Pflanzen liegt Natrium (ebenfalls in Form von Na⁺) in ziemlich hoher Konzentration vor, und es ist bekannt, dass bei einigen Pflanzen der Bedarf an Kalium zum Teil ersatzweise durch Natrium gedeckt werden kann. Für bestimmte Salz- und Wüstenpflanzen ist Natrium lebensnotwendig, ebenso für einige C₄-Pflanzen.