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Natriumchlorat
Natriumchlorat (NaClO 3; veraltet auch chlorsaures Natrium) ist eine anorganische chemische Verbindung und das Natriumsalz der Chlorsäure.
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Grundlagen und Bedeutung
Natriumchlorat (NaClO₃), veraltet auch „chlorsaures Natrium“ genannt, ist eine anorganische chemische Verbindung und das Natriumsalz der Chlorsäure. Es liegt als farbloser, kristalliner, wasserlöslicher Feststoff vor. Die molare Masse beträgt 106,44 g·mol⁻¹. Wegen seiner stark oxidierenden Wirkung ist Natriumchlorat sowohl ein wichtiger industrieller Rohstoff als auch ein gefährlicher Stoff.
Darstellung
Natriumchlorat wird hauptsächlich durch Elektrolyse einer Natriumchloridlösung hergestellt. Das an der Anode gebildete Chlor (Cl₂) reagiert zunächst zu Hypochlorit. Dieses wird anschließend durch anodische Oxidation zu Chlorat umgesetzt.
Eine weitere Herstellungsmöglichkeit besteht darin, Chlorgas in eine warme Natriumhydroxidlösung (NaOH) einzuleiten. Durch anschließende Kristallisation wird Natriumchlorat gewonnen.
Eigenschaften und Reaktionen
Natriumchlorat bildet farblose, wasserlösliche, kubische Kristalle. Es kristallisiert in der Raumgruppe P2₁3 (Raumgruppen-Nr. 198) mit dem Gitterparameter a = 6,57584 Å. Die Dichte beträgt 2,49 g·cm⁻³ bei 15 °C, der Schmelzpunkt 248 °C. Ab 255 °C setzt Zersetzung ein; der Siedepunkt wird deshalb nicht als normaler Siedepunkt angegeben. In Wasser ist Natriumchlorat sehr gut löslich: Bei 20 °C lösen sich 916 g·l⁻¹. Der Brechungsindex beträgt 1,5151.
Beim Erhitzen disproportioniert Natriumchlorat zunächst zu Natriumchlorid und Natriumperchlorat:
4 NaClO₃ → NaCl + 3 NaClO₄
Bei stärkerem Erhitzen zerfällt das Natriumperchlorat weiter zu Natriumchlorid und Sauerstoff. Wässrige Lösungen von Natriumchlorat reagieren schwach sauer.
Industrielle und technische Verwendung
Natriumchlorat wird größtenteils als Bleichmittel in der Papierindustrie eingesetzt und eignet sich auch für die Textilindustrie. Bei der Herstellung von Zellstoff wird es für die Elementar-Chlor-Freie-Bleiche (ECF-Bleiche) verwendet. Diese Entwicklung führte in den 1990er Jahren zu einer stark wachsenden Produktion. Bereits um 1985 wurden fast 80 % der hergestellten Mengen zur Freisetzung von Chlordioxid genutzt; zurzeit werden etwa 90 % der Weltproduktion zu Chlordioxid weiterverarbeitet.
Außerdem dient Natriumchlorat zur Herstellung von Natriumchlorit und Perchloraten sowie als Unkrautvernichtungsmittel. Chlorate sind in der Europäischen Union jedoch nicht mehr als Wirkstoffe in Pflanzenschutzmitteln zugelassen. Ein früherer Handelsname chlorathaltiger Herbizide war „UnkrautEx“. Höchstgehalte für Rückstände in Lebensmitteln und Erzeugnissen werden durch eine Verordnung der Europäischen Union geregelt.
Früher wurde Natriumchlorat als Oxidationsmittel in einigen Explosivstoffen verwendet. Diese Stoffe werden wegen ihrer Handhabungsunsicherheit schon lange nicht mehr hergestellt. Seit dem 1. Februar 2021 gehört Natriumchlorat in der EU zu den beschränkten Ausgangsstoffen für Explosivstoffe. Gemische mit mehr als 40 % dürfen nicht von Personen ohne berufliche oder gewerbliche Zweckbestimmung verwendet, besessen, verbracht oder abgegeben werden. Beim Verkauf ist die berufliche oder gewerbliche Zweckbestimmung zu überprüfen; verdächtige Transaktionen müssen gemeldet werden.
Natriumchlorat wird auch in chemischen Sauerstoffgeneratoren eingesetzt, etwa in Notfallsystemen von Passagierflugzeugen. Bei einem Druckabfall fallen Sauerstoffmasken aus einer Kammer über dem Sitz. Das Heranziehen der Maske aktiviert den Generator. Dabei reagiert Natriumchlorat mit Eisen zu Natriumchlorid, Eisen(II)-oxid und Sauerstoff:
NaClO₃ + Fe → NaCl + FeO + O₂
Die dabei frei werdende Wärme erhitzt den Generator auf bis zu 260 °C.
Gefahren und Schutz
Natriumchlorat ist ein starkes Oxidationsmittel. Dadurch kann es Brände und Explosionen verursachen. Außerdem ist es giftig und kann bei Aufnahme Schäden an den Nieren und am Blutkreislauf hervorrufen. Die letale Dosis bei oraler Aufnahme beträgt für erwachsene Menschen ungefähr 15 g.
In der Gefahrstoffkennzeichnung nach der Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP) ist der Stoff mit dem Signalwort „Gefahr“ gekennzeichnet. Im Artikel werden die H-Sätze H271 und H301 angegeben. Als toxikologische Vergleichswerte werden eine LD₅₀ von 1200 mg·kg⁻¹ für Ratten bei oraler Aufnahme und eine LD₅₀ von mehr als 10.000 mg·kg⁻¹ für Kaninchen bei Aufnahme über die Haut genannt.
