12 Natriumchlorid

Natriumchlorid (Kochsalz) ist das Natriumsalz von HCl mit der chemischen Formel NaCl.
Natriumchlorid ist in der Natur in großer Menge vorhanden, größtenteils gelöst im Meerwasser
mit einem Gehalt von ca. 3%, insgesamt 3,6 x 1016 Tonnen, außerdem als Mineral Halit mit
einem Gehalt von bis zu 98% in den häufigen Steinsalzlagerstätten, die in erdgeschichtlicher
Zeit in austrocknenden Meeresbuchten sedimentierten. Steinsalzschichten sind plastisch und
werden neben anderen geologischen Prozessen, denen sie unterliegen, vielfach verformt, u.a.
zu leichter abbaubaren Salzstöcken und Salzkissen. Wenn eine Salzlagerstätte im Gebirge an
die Oberfläche austritt, kann sogar ein Salzgletscher entstehen. Allein die unterirdischen
Salzvorkommen in Deutschland werden auf etwas mehr als 100.000 Kubikkilometer geschätzt.
Da Natriumchlorid der wichtigste Mineralstoff für Menschen und Tiere ist (der menschliche
Körper besteht zu etwa 0,9% aus Salz und verliert davon täglich 3–20 Gramm), wurde es schon
in vorgeschichtlicher Zeit gewonnen und blieb lange Zeit ein teures Handelsgut.Gewinnung
Salz im abflusslosen Binnensee Salar de Uyuni
Salzproduktion 2006 in Millionen Tonnen
Steins. Sole Siedes. Meers. gesamt
China
keine Angaben
054,0
USA
17,9
21,2 6,91
046,0
Indien
00,002 4,92
013,2 018,1
Deutschland 09,3
07,2 1,0
000
017,5
Kanada
11,5
1,93
000
013,4
Australien
keine Angaben
011,4
…
…
…
…
…
…
Österreich
00,001 0,764
000
000,77
Schweiz
keine Angaben
000,54
Welt
255,6
1"evaporated salt", untergliedert in "pan salt" (ca. 3,7; Siedesalz)
und "solar salt" (ca. 3,2; enthält u.a. Meersalz); 2andere außer
Stein- und Meersalz, hauptsächlich aus Aussolung von Steinsalzlagerstätten sowie aus Salzseen, auch solar; 3andere einschließlich
Sole; 4Siedesalz nicht getrennt ausgewiesen
Natriumchlorid wird in großem Umfang aus den beiden Hauptvorkommen Steinsalz und
Meersalz gewonnen. Salz aus oberirdischen Lagerstätten, z.B. Salzseen, hat nur geringe
Bedeutung. Die Weltsalzproduktion betrug 2006 über 250 Millionen Tonnen, die Anteile an
Stein- und Meersalz werden auf ca. 70% bzw. 30% geschätzt. Die sechs größten Produzenten
2006 mit zusammen über 60% der Produktion sind in der nebenstehenden Tabelle angegeben.
China steigerte seine Produktion in den letzten Jahren erheblich, die USA hatten noch bis 2005
die größte Förderung. Die EU produziert insgesamt ähnlich viel wie die USA.
In Salzbergwerken, unter denen Tagebaue heute von quantitativ geringer Bedeutung sind, wird
Steinsalz entweder bohrend, sprengend, schneidend oder nass abgebaut. In den ersten beiden
Fällen wird das noch unter Tage mit Brechern zerkleinerte Material in verschiedenen
Korngrößen zu Tage gefördert. Beim nassen Abbau (engl. Liquid Mining) wird ebenso wie bei
der ausschließlich von über Tage betriebenen Bohrlochaussolung das Salz mittels
Bohrspülwerken, historisch auch in Sinkwerken, in Wasser gelöst und in einer gesättigten Sole
von 26,5 % zu Tage gefördert. Dies erlaubt auch die Nutzung stark verunreinigter Vorkommen.
Bei natürlichem Wasserdurchtritt durch die salzführende Schicht kann auch natürliche Sole zu
Tage treten, die meist jedoch untersättigt ist. Dies ist eine der historisch ältesten Salzquellen im
Binnenland. Die Konzentration wurde früher zunächst mittels Gradierwerken erhöht, heute wird
bergmännisch trocken abgebautes Salz zugesetzt. Aus der gereinigten Sole, die auch noch aus
trocken abgebautem Steinsalz hergestellt werden kann, kann durch Eindampfen Siedesalz von
großer Reinheit erzeugt werden. Heute geschieht dies mittels in Kaskaden angeordneter
geschlossener Vakuumverdampfer, wodurch ein Großteil der eingesetzten Wärme
zurückgewonnen werden kann. In klimatisch geeigneten Gebieten wird zunehmend auch
Sonnenenergie zur Verdunstung genutzt, das Verfahren ist vergleichbar dem der
Meersalzgewinnung.
Die Gewinnung von Salz aus Meerwasser ist nur in Küstengebieten mit hoher
Sonneneinstrahlung bei gleichzeitig geringen Niederschlägen wirtschaftlich. Das Meerwasser
wird hierzu durch als Salzgärten bezeichnete flache Beckenkaskaden geführt, in denen die
Salzkonzentration durch natürliche Verdunstung zunimmt. Schließlich wird das ausgefällte Salz
zusammengeschoben und getrocknet, nur für die seltene und teure Speisesalzqualität fleur de
sel wird es an der Oberfläche schwimmend abgeschöpft. Auch in Salzgärten kann Sole
entnommen werden.
Die vier Grundprodukte der Salzindustrie sind Sole, Steinsalz, Meersalz und Siedesalz. Für die
USA schätzte der U.S. Geological Survey für 2007 mittlere Preise ab Werk von 10 $/t für Sole,
25 $/t für Steinsalz, 57 $/t für Salz aus solarer Verdunstung und 150 $/t für Siedesalz.
Eigenschaften
Thermodynamik
ΔfH0g
−181,42 kJ/mol
ΔfH0l
−385,92 kJ/mol
ΔfH0s
−411,12 kJ/mol
ΔfH0aq
−407 kJ/mol
S0g, 1 bar 229,79 J/(mol·K)
S0l, 1 bar
95,06 J/(mol·K)
S0s
72,11 J/(mol·K)
Steinsalzkristalle
Natriumchlorid bildet farblose Kristalle, die eine Natriumchlorid-Struktur ausbilden. Diese
Kristalle sind, im Gegensatz zu vielen anderen Kristallen, nicht doppelbrechend. Hierbei ist jeder
Natrium- sowie jeder Chlorkern oktaedrisch vom jeweils anderen Kern umgeben. Es ist sehr gut
wasserlöslich. Natriumchlorid besitzt den typischen Salzgeschmack.
Die wässrige Lösung sowie die Schmelze leiten auf Grund der (elektrolytischen bzw.
thermischen) Dissoziation von Natriumchlorid in seine Ionen elektrischen Strom, reines
kristallines Natriumchlorid hingegen nicht.
Mit einem Gehalt von 23,3% Natriumchlorid in wässriger Lösung bildet es ein eutektisches
Gemisch. Dieses erstarrt am eutektischen Punkt von -21,3°C homogen und ohne Entmischung.
Diese Lösung wird Kryohydrat genannt.
Verwendung
Als Speisesalz ist Natriumchlorid schon seit Alters her ein wichtiger
Bestandteil der menschlichen Ernährung. Es wird zum Würzen von
fast allen Speisen benutzt. Seit der Zeit der Industrialisierung spielt
jedoch mengenmäßig die industrielle Verwendung die weitaus größere
Rolle. Je nach der Anwendung werden unterschiedliche Zusatzstoffe
beigemischt.
Nach der Verwendung wird unterschieden zwischen Industriesalz als
Rohstoff der chemischen Industrie, Auftausalz für winterlichen
Kochsalz
Straßendienst, Gewerbesalz für die verschiedensten industriellen und
gewerblichen Zwecke und Speisesalz zum menschlichen Genuss. Die Anteile dieser
Verwendungen sind für Deutschland und die USA in der folgenden Tabelle angegeben:
Industriesalz Auftausalz Gewerbesalz Speisesalz unbekannt
Deutschland 80 %
12 %
5 %
3 %
0
USA (2007) 39 %
37 %
12 %*
3 %
9 %
*weiter differenziert in 7% (nichtchemische) industrielle, 3% agrarische Verwendung und 2%
Regeneriersalz
Industriesalz
Als Industriesalz wird nur das in der chemischen Grundstoffindustrie eingesetzte Salz
bezeichnet. Salz ist strategischer Rohstoff der chemischen Industrie und Grundlage für mehrere
Tausend Produkte. Natriumchlorid wird dazu im Wesentlichen in zwei Verfahren für die
Produktion von wichtigen Grundstoffen verwendet. Beim hierzu verwendeten Industriesalz
handelt es sich in großem Umfang um Sole, die teilweise in Pipelines transportiert wird, im
Übrigen um Steinsalz, bei entsprechenden lokalen Marktverhältnissen, wie etwa in Indien, auch
um Meersalz. Für die USA wird der Soleanteil mit 90 % angegeben.
 Chloralkali-Elektrolyse: Produkte sind Chlor und Natronlauge. Weitere Produkte werden
u.a. durch die Chlorchemie hergestellt , außerdem durch die Anwendungen des
Natriumhydroxids.
 Solvay-Verfahren: Produkte sind Natriumcarbonat und Natriumhydrogencarbonat. Soda
wird u.a. beim Schmelzen von Quarzsand als Glasrohstoff benötigt, zur Herstellung von
Farbstoffen und Wasch- und Reinigungsmitteln. Natron dient als Back- und
Feuerlöschpulver, zu Medikamenten und als Futterzusatz.
Weitere bedeutende Folgeprodukte sind Kunststoffe, medizinische Präparate und
Schädlingsbekämpfungsmittel.
Auftausalz
Steinsalz wird im Winter bei mäßigen Frosttemperaturen als Streusalz (Auftausalz) verwendet,
es werden teilweise Zusätze zur Erhaltung der Rieselfähigkeit zugegeben. In Deutschland wird
Auftausalz eingefärbt, um dessen Verwendung in der Zubereitung von Lebensmitteln zu
unterbinden. Daneben wird Sole eingesetzt, die auf Streufahrzeugen erst unmittelbar vor dem
Streuen zur Erzeugung von besser geeignetem Feuchtsalz zudosiert wird.
Gewerbesalz
Als Gewerbesalz wird praktisch alles gewerblich, technisch oder industriell verwendete Salz
bezeichnet, das nicht in eine der drei anderen Kategorien fällt. Salz zum Zweck der
Nahrungsmittelkonservierung zählt, obwohl in geringer Menge verzehrt, zum Gewerbesalz. Das
Spektrum des Gewerbesalzes ist daher sehr groß und reicht von grobem ungereinigten
Steinsalz bis zu hochreinem Natriumchlorid und sterilen Zubereitungen für chemische,
pharmazeutische und medizinische Zwecke. Je nach Verwendung sind außerdem
unterschiedlichste Zusätze zugefügt.
Viehhaltung
Auch für Tiere ist Salz lebensnotwendig. So werden beispielsweise Nutztieren wie Rindern,
Schafen und Ziegen dem Futter Viehsalz (ungereinigtes, vergälltes Steinsalz mit anderen
Mineralsalzen) beigemengt. Dies steigert ihren Appetit und trägt zur allgemeinen Gesundheit
bei.
Bekannt sind auch Salzlecksteine, die in zoologischen Gärten, in der Viehwirtschaft, der Hausund Heimtierhaltung sowie für Wildtiere verwendet werden.
Konservierung
Salz wird traditionell zur Konservierung von Lebensmitteln wie Fleisch (Pökeln, Suren), Fisch
(etwa Salzhering), Gemüse (Sauerkraut) usw. verwendet. Dabei entzieht das hygroskopische
Salz dem Gut die Feuchtigkeit. So wird die Grundlage Wasser für schädliche Organismen
entzogen, aber auch Keime und Krankheitserreger abgetötet.
Nitritpökelsalz besteht aus einer Mischung aus Kochsalz und Natriumnitrat, Natriumnitrit oder
Kaliumnitrat.
Das Einlegen von Gemüse (etwa Salzgurken, Oliven) in Salzlake nutzt den keimtötenden Effekt.
Käse wird vor der Reifung in Salzwasser vorbereitet und während der Reifung mit einer
Salzlake gepflegt, damit die Kruste trocken bleibt.
Physikalisch/Chemische Anwendungen
Salz wird als Regeneriersalz zur Wasserenthärtung in Geschirrspülmaschinen und
Wasseraufbereitungsanlagen verwendet. In Kältemischungen wird es mit Wasser versetzt.
Auch bei der Lederverarbeitung und in der Färberei ist Salz ein unverzichtbarer Rohstoff.
Bei der Herstellung von Geschirr und anderer Keramik wird durch das Verdampfen von
feuchtem Salz unter hoher Temperatur die traditionelle Salzglasur erzeugt.
Die ionisierende Wirkung des Salzes wird in der Metallverarbeitung eingesetzt.
Medizin
In der modernen Medizin wird nach starkem Blutverlust, etwa bei einer Operation oder einem
Unfall, eine 0,9%ige Lösung von Natriumchlorid in Wasser zur Auffüllung des Blutvolumens
intravenös verabreicht (isotonische Kochsalzlösung, auch physiologische Kochsalzlösung). Sie
ist isoosmotisch mit dem Blutplasma.
In der Antike und im Mittelalter galten Medikamente auf Salzbasis als reine Wundermittel. Die
Haut Neugeborener wurde zu deren Stärkung mit Salz abgerieben. Es wurde in
Wundverbänden, Pflastern, Salben, Pudern und Bädern eingesetzt. Besondere Bedeutung maß
man der trocknenden und wärmenden Wirkung des Salzes bei.
Man streute Salz in Wunden, um Entzündungen zu verhindern – eine mitunter sehr
schmerzhafte Prozedur, die in einer entsprechenden Redewendung („Salz in offene Wunden
streuen“) Einzug in die deutsche Sprache gefunden hat. Reines Salz zerstört über Osmose alle
Zellen - also auch krankmachende Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze, allerdings die
Zellen des Verwundeten ebenso. Diese Art der Desinfektion ist also zweischneidig wie das
ebenso praktizierte Ausbrennen von Wunden. Der gleiche Wirkmechanismus verhinderte, dass
in Kochsalz konservierte Lebensmittel verdarben - also von Mikroorganismen zersetzt wurden.
Noch heute werden Solebäder als Heilmittel eingesetzt. Kuraufenthalte am Meer oder in
salzhaltiger Luft bei Salinen und früher auch in Salzbergwerken dienen der Behandlung von
Atemwegserkrankungen. Wo dies nicht möglich oder zu teuer ist, werden Inhalationsgeräte
eingesetzt, bei denen Salz-Aerosol eingeatmet wird.
Kochsalz-Lösung wird auch zur Nasenspülung und zum Gurgeln verwendet. Für die
Nasenspülung verwendet man isotonische Kochsalzlösung, da normales Wasser aufgrund der
Osmose die Schleimhäute aufquellen lassen würde.
Infrarot-Optik
Einkristallines Natriumchlorid ist transparent im mittleren Infrarot, es ist daher als Material für
Linsen, Prismen und Fenster in diesem Wellenlängenbereich geeignet. Nachteilig ist seine
Affinität zu Wasser, daher ist es heute weitgehend durch andere Werkstoffe ersetzt worden.
Chemische Analytik
Natriumchlorid ist Urtitersubstanz nach Arzneibuch zur Einstellung von SilbernitratMaßlösungen. Um eine Maßlösung mit Natriumchlorid herzustellen muss es zuerst getrocknet
werden.
Speisesalz
Hauptartikel: Speisesalz
Salze sind für den Menschen lebensnotwendig (siehe physiologische Bedeutung). Früher war
Kochsalz daher recht kostbar. Die Zubereitung von Speisen wird vereinfacht und durch die
Funktion als Gewürz im Geschmack verbessert. Die letale Dosis wird beim Erwachsenen mit
0,5-5 g/kg Körpergewicht angegeben, bei Kleinstkindern mit 12 mg/kg Speisesalz-Kristalle sind
zur Erhaltung der Rieselfähigkeit meist mit einem Trennmittel umhüllt.
Heute ist das im Handel erhältliche Salz oft iodiert, also mit Iod versetzt (Iodsalz), und soll laut
gängiger Meinung einem möglicherweise vorkommenden Iodmangel vorbeugen.
Auch sind Produkte mit Zusätzen von Natriumfluorid (zu Verbesserung der Zahngesundheit)
und/oder Folsäure im Handel