Natriumsulfat (Glaubersalz)

Autor: H. Lohninger

CAS-Nr.	7757-82-6
Formel	Na2SO4
Molmasse	142.043 g/mol
Schmelzpunkt	884 °C
Siedepunkt	1429 °C
Dichte	2.7 g/cm3
Löslichkeit [25°C]	281 g/L

Natriumsulfat ist eine kristalline, weiße Verbindung von Natrium, die entweder als wasserfreies Na₂SO₄ oder als Dekahydrat, Na₂SO₄10H₂O, auftritt. Das Dekahydrat ist auch unter der Bezeichnung Glaubersalz (nach J.R. Glauber, der es bereits im 17. Jh. beschrieben hat) bzw. Karlsbader Salz (nach dem Karlsbader Mineralwasser, dessen Rückstände große Mengen an Natriumsulfat enthalten) bekannt. Natriumsulfat wurde ursprünglich als Abführmittel eingesetzt.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Na₂SO₄(aq) + H₂SO₄(aq) 2 NaHSO₄(aq)

Mischt man eine wässrige Lösung von Na₂SO₄ mit wässrigen Lösungen von Barium- oder Bleisalzen, so fällt ein Niederschlag aus, da sowohl Barium als auch Blei unlösliche Sulfate bilden:

Na₂SO₄(aq) + BaCl₂(aq) 2 NaCl(aq) + BaSO₄(s)

Die Löslichkeit von Natriumsulfat steigt zuerst bis 32.4°C stark mit der Temperatur an, um sich darüber dann nur mehr wenig zu ändern.

Natriumsulfat zeigt in Wasser ungewöhnliche Löslichkeitseigenschaften (siehe Diagramm rechts). Seine Löslichkeit steigt zwischen 0°C und 32.4°C um einen Faktor größer zehn an, wo die Löslichkeit ein Maximum von 49.7 g Na₂SO₄ pro 100 g Wasser erreicht. Ab diesem Punkt ändert sich die Löslichkeit nur mehr wenig. Gibt man Natriumchlorid dazu, so sinkt die Löslichkeit deutlich. Dieses spezielle Löslichkeitsverhalten wird einerseits in passiven Solarheizungen ausgenützt, und andererseits zur Reinigung von Natriumsulfat eingesetzt.

Die ungewöhnliche Veränderung des Lösungsverhaltens kann mit der Hydratation erklärt werden, da Natriumsulfat unterhalb von 32.4°C als Dekahydrat (Glaubersalz) kristalliert, oberhalb aber wasserfrei als Anhydrat (Thenardit). Da die Lösungswärmen der beiden Formen sich massiv unterscheiden (Thenardit löst sich unter Wärmeentwicklung, Glaubersalz unter Wärmeverbrauch), entsteht in Summe diese eigenartige Löslichkeitskurve.

Vorkommen und Herstellung

Natriumsulfat fällt auch als Nebenprodukt bei vielen industriellen Prozessen an, von denen der wichtigste die Produktion von Salzsäure aus Natriumchlorid und Schwefelsäure ist:

2 NaCl + H₂SO₄ Na₂SO₄ + 2 HCl

Diese Reaktion ist gleichzeitig die Vorstufe zum Leblanc-Prozess zur Herstellung von Soda (Natriumcarbonat). Als Alternative kann Natriumsulfat auch mit Hilfe des Hargreaves-Prozesses erzeugt werden:

4 NaCl + 2 SO₂ + O₂ + 2 H₂O 2 Na₂SO₄ + 4 HCl

Weiters fällt Natriumsulfat als Nebenprodukt bei allen Prozessen an, bei denen Schwefelsäure mit Natriumhydroxid neutralisiert wird. Diese Methode ist auch das gängigste Verfahren zur Darstellung von Na₂SO₄ im Labor:

2 NaOH(aq) + H₂SO₄(aq) Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Na₂SO₄ wird normalerweise in Form des Dekahydrats durch Umkristallisieren gereinigt, da das Anhydrat dazu neigt, Eisen- und organische Verbindungen zu adsorbieren. Das Anhydrat kann einfach durch Erwärmen aus dem Dekahydrat gewonnen werden.

Verwendung

Glaubersalz diente und dient als Abführmittel; es existieren auch Vorschläge, die Kristallisationswärme (78.2 kJ/mol) zum Speichern von Sonnenenergie zu verwenden, allerdings hat sich das Verfahren noch nicht durchgesetzt. Wasserfreies Natriumsulfat ist ein mildes Trockenmittel für organische Lösungsmittel.