Natriumsulfat

Natriumsulfat wurde 1625 von dem Chemiker und Apotheker Johann Rudolph Glauber als ein Bestandteil von Mineralwasser entdeckt. Glauber beschrieb den salzigen Geschmack des Präparates, dass es auf der Zunge schmelze und, im Gegensatz zu Salpeter, nicht brenne, wenn man es in eine Flamme hielte. Zudem erkannte er, dass das bei der Eindampfung erhaltene Natriumsulfat beim Erhitzen leichter wird, da es Kristallwasser enthält. Auch die wichtigste medizinische Wirkung als Abführmittel erkannte Glauber schon zu dieser Zeit.[5]

Ab 1658 experimentierte Glauber mit Kochsalz und Schwefelsäure und erhielt dabei neben Salzsäure (als Spiritus salis, Geist des Salzes bezeichnet) auch Natriumsulfat, das er nun genauer untersuchen konnte. Dabei entdeckte er insgesamt 26 verschiedene mögliche medizinische Anwendungen, aber auch Anwendungen in der Alchemie und Kunst.[5]

Nach Johann Glauber wurde das Sal mirabilis, das wundersame Salz, und später Glaubersalz genannt.

Thénardit

Natriumsulfat kommt in der Natur als orthorhombisch kristallisierender Thénardit (α-Na₂[SO₄]) bzw. als Hochtemperaturmodifikation als trigonal kristallisierender Metathénardit sowie als kristallwasserhaltiger Mirabilit (Na₂[SO₄] • 10H₂O) vor.

Blaugrüner Mirabilit

Natriumsulfat wird größtenteils aus dem natürlichen Mineral Mirabilit gewonnen. Weltweit größter Produzent mit über 70 % ist China (Stand: 2011).[6] Es fällt jedoch auch als Nebenprodukt in der chemischen Industrie bei Reaktionen an, bei denen Schwefelsäure mit Natronlauge neutralisiert wird. Eine weitere Möglichkeit zur technischen Darstellung besteht in der Umsetzung von Steinsalz mit Schwefelsäure zwecks Gewinnung von Salzsäure mit Natriumsulfat als Nebenprodukt:

${\displaystyle \mathrm {2\ NaCl+H_{2}SO_{4}\rightarrow Na_{2}SO_{4}+2\ HCl} }$

Natriumchlorid und Schwefelsäure reagieren zu Natriumsulfat und Chlorwasserstoff.

Eine Alternative ist der Hargreaves-Prozess:

${\displaystyle \mathrm {4\ NaCl+2\ SO_{2}+O_{2}+2\ H_{2}O\rightarrow 2\ Na_{2}SO_{4}+4\ HCl} }$

Natriumchlorid, Schwefeldioxid, Sauerstoff und Wasser reagieren zu Natriumsulfat und Chlorwasserstoff.

Natriumsulfat lässt sich im Labor durch folgende Reaktionen darstellen:

${\displaystyle \mathrm {\ Na_{2}CO_{3}+H_{2}SO_{4}\rightarrow Na_{2}SO_{4}+H_{2}O+CO_{2}} }$

Natriumcarbonat und Schwefelsäure reagieren zu Natriumsulfat, Wasser und Kohlenstoffdioxid.

${\displaystyle \mathrm {2\ NaOH+H_{2}SO_{4}\rightarrow Na_{2}SO_{4}+2\ H_{2}O} }$

Bei der Neutralisation von Natronlauge mit Schwefelsäure entstehen Natriumsulfat und Wasser.

Natriumsulfat

Löslichkeit einiger Salze in Wasser bei verschiedenen Temperaturen

Das wasserfreie Natriumsulfat schmilzt bei 888 °C, ist hygroskopisch und gut in Wasser löslich, wobei es sich erwärmt (Lösungswärme). Dagegen löst sich das Decahydrat unter starker Abkühlung. Das Kristallwasser verlässt ab etwa 32 °C den Kristallverband, wodurch es scheint, als schmelze das Natriumsulfat. Tatsächlich löst es sich aber im frei gewordenen Wasser. Aus dieser an wasserfreiem Natriumsulfat übersättigten Lösung scheidet sich das wasserfreie Salz ab. Bei dieser Temperatur hat Natriumsulfat ein ausgeprägtes Löslichkeitsmaximum.

Natriumsulfat wird in Waschmitteln als Füllstoff (Stellmittel), bei der Zellstoffgewinnung (Sulfatverfahren) sowie in der Glas-, Textil- und Farbindustrie eingesetzt. Geglühtes, kristallwasserfreies Natriumsulfat wird im Labor zur Trocknung organischer Lösungsmittel verwendet. Es wird außerdem als Latentwärmespeichermaterial verwendet.

In Form des Decahydrates wird Natriumsulfat als Laxans in der Medizin verwendet. Das Natriumsulfat-Decahydrat (Glaubersalz) wirkt abführend durch die erhöhte Osmolarität des Darminhalts. Die zusätzliche Flüssigkeit im Darm löst einen Entleerungsreflex aus.[7]

In der Lebensmitteltechnologie dient es als Festigungsmittel, Säureregulator und Trägersubstanz. Natriumsulfat und Natriumhydrogensulfat sind in der EU als Lebensmittelzusatzstoff der Nummer E 514 ohne Höchstmengenbeschränkung (quantum satis) für Lebensmittel allgemein zugelassen.[8]

Natriumsulfat findet unter der Bezeichnung Natrium sulfuricum Verwendung als homöopathisches Arzneimittel. Zugeschriebene Wirkungen sind wissenschaftlich nicht plausibel.

Glaubersalz wird auch als mineralischer Pflanzendünger verwendet.

1. Eintrag zu E 514: Sodium sulphates in der Europäischen Datenbank für Lebensmittelzusatzstoffe, abgerufen am 11. August 2020.
2. Eintrag zu SODIUM SULFATE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 11. August 2020.
3. Eintrag zu Natriumsulfat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 19. Dezember 2019. (JavaScript erforderlich)
4. Eintrag zu Sodium sulfate anhydrous in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM) (Seite nicht mehr abrufbar, Inhalt nun verfügbar via PubChem ID 24436)
5. James C. Hill: Johann Glauber’s discovery of sodium sulfate – Sal Mirabile Glauberi. In: Journal of Chemical Education. 56, 1979, S. 593, doi:10.1021/ed056p593.
6. Sodium Sulfate. ihs.com, Chemical Economics Handbook, Juni 2020.
7. Eintrag zu Glaubersalz im Flexikon, einem Wiki der Firma DocCheck, abgerufen am 20. August 2023.
8. E 514 - Natriumsulfat. zusatzstoffe-online.de