Quelltext der Seite Natriumaluminate

Die '''Natriumaluminate''' sind eine Gruppe verschiedener [[chemische Verbindung|chemischer Verbindungen]], die sowohl [[Natrium]]- als auch [[Aluminium]]ionen enthalten.

Zu den wichtigsten Natriumaluminaten zählen gemischte Oxide des Natriums und des Aluminiums Na<sub>''x''</sub>Al<sub>''y''</sub>O<sub>''z''</sub>, die auch wasserfreie Aluminate genannt werden und Feststoffe sind, und die gemischten Hydroxide, z.&nbsp;B. NaAl(OH)<sub>4</sub>, die auch in wässriger Lösung auftreten können.

== Darstellung der wichtigsten Natriumaluminattypen ==
Die wasserhaltigen Natriumaluminate entstehen bei Einwirkung von [[Natronlauge]] auf Aluminium oder auf Aluminiumsalze, wobei die Natronlauge im Überschuss eingesetzt wird. Eine typische Reaktion ist das Auflösen ([[Beizen]]) von metallischem [[Aluminium]] sowie die synthetische Herstellung aus [[Aluminiumhydroxid]] durch Erhitzen mit Natronlauge:

:<math>\mathrm{2\ Al + 2\ NaOH + 6\ H_2O \longrightarrow 2\ NaAl(OH)_4 + 3\ H_2}</math> 

:<math>\mathrm{Al(OH)_3 + NaOH \longrightarrow NaAl(OH)_4 }</math> 

So erhält man eine '''Natriumaluminat-Lösung'''.

Die oxidischen Natriumaluminate erhält man durch Erhitzen von Natriumcarbonat Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> oder Natriumhydroxid NaOH mit Aluminiumoxid Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> oder Aluminiumhydroxid Al(OH)<sub>3</sub> auf hohe Temperaturen, z.&nbsp;B. 1500&nbsp;°C.<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=102|Startseite=1163|Endseite=1163}}</ref> Sie werden auch beim scharfen Trocknen von wasserhaltigen Natriumaluminaten gebildet. Wichtige Beispiele solcher oxidischer Natriumaluminate sind das feste [[Aluminiumnatriumdioxid|Natriummetaaluminat]] sowie das Natrium-β-Aluminat (NaAl<sub>11</sub>O<sub>17</sub>).

Es lassen sich auch Natriumaluminate isolieren, die gemischte Oxide und Hydroxide sind, z.&nbsp;B. Na<sub>3</sub>[Al<sub>3</sub>O<sub>2</sub>(OH)<sub>8</sub>].<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=102|Startseite=1159|Endseite=1159}}</ref> 

== Natriummetaaluminat ==
{{Hauptartikel|Aluminiumnatriumdioxid}}
Natriummetaaluminat (NaAlO<sub>2</sub>) ist ein weißes, wasserlösliches Salz mit einem Schmelzpunkt von 1800&nbsp;°C und einer [[Molmasse]] von 81,97 g·mol<sup>−1</sup>. Es findet als Bauchemikalie (Schnellhärter für [[Beton]]) und zur Herstellung von Lacken und Seifen Verwendung.

== Natriumaluminat-Lösung ==
Natriumaluminat-Lösungen sind von großer technischer Bedeutung. Sie entstehen als Zwischenprodukt beim Bauxit-Aufschluss nach dem [[Bayer-Verfahren]] sowie als Aluminatlauge beim Beizen von metallischem Aluminium in [[Eloxal]]-Anlagen. Durch geeignete Reinigungs- und Aufbereitungsverfahren (z.&nbsp;B. [[Lippewerk]] Lünen; [[BK Giulini]] Chemie Ludwigshafen) lassen sich die Aluminatlaugen aus [[Eloxal-Verfahren|Eloxal]]-Anlagen reinigen ([[Recycling]]). Handelsübliche Natriumaluminat-Lösungen sind wasserklar und enthalten 6–10 % gelöstes Aluminium und ca. 20 % NaOH.

=== Anwendungen ===
'''Natriumaluminat-Lösungen''' werden zur Trinkwasser-Aufbereitung, Abwasserreinigung oder als Rohstoff zur [[Zeolithe (Stoffgruppe)|Zeolith]]-Erzeugung, zur [[Calciumaluminat]]- und [[Calciumaluminatsulfat]]-Gewinnung oder zur [[Titandioxid]]-Beschichtung angewendet. Von besonderer Bedeutung ist der Einsatz als [[Fällungsmittel]] bzw. [[Flockungsmittel]] in der [[Abwasserreinigung]], weil durch die verschiedenen Hydrolyse-Produkte Effekte erzielt werden, die mit anderen Fällungsmitteln (beispielsweise Eisensalze oder Kalkmilch) nicht möglich sind. 

Aluminium-Ionen bilden in wässriger Lösung einen [[Komplexchemie|Hexaaquakomplex]], d. h. entsprechend seiner koordinativen Sechswertigkeit lagern sich sechs Wassermoleküle an, die schrittweise durch [[Hydroxidion]]en ersetzt werden können. 

:<math>\mathrm{Al^{3+} \longrightarrow [Al(OH)]^{2+} \longrightarrow [Al(OH)_2]^{+} \longrightarrow Al(OH)_3 \longrightarrow [Al(OH)_4]^{-}}</math>

So können sich bei Fällungs- und Neutralisationsprozessen basische Salze bilden: 

:<math>\mathrm{2\ HCl + NaAl(OH)_4 \longrightarrow Al(OH)Cl_2 + NaOH +  2\ H_2O}</math> 

:<math>\mathrm{HCl + NaAl(OH)_4 \longrightarrow Al(OH)_2Cl + NaOH +  H_2O}</math> 

Auf diese Weise können sich auch basische Sulfate oder Phosphate bilden, letztere vor allem bei der Anwendung von Natriumaluminat zur Phosphatfällung ([[Phosphorelimination]]) in der Abwasserreinigung. Weil bei den Fällungsprozessen mit Natriumaluminat gleichzeitig der pH-Wert erhöht und im Unterschied zu sauren Fällungsmitteln auf der Basis von Chloriden oder Sulfaten (FeCl<sub>3</sub>, AlCl<sub>3</sub> u.&nbsp;a.) keine zusätzlichen Anionen eingetragen werden, hat Natriumaluminat einen Sonderstatus in der Abwasserreinigung.

== Natrium-β-aluminat ==
'''Natrium-β-aluminat''' ist wesentlicher Bestandteil der als [[Festelektrolyt]] dienenden keramischen Membran von [[Natrium-Nickelchlorid-Batterie]]n und [[Natrium-Schwefel-Akkumulator|Natrium-Schwefel-Batterien]], da ab einer Temperatur von 270 °C die Natriumionen so beweglich werden, dass eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit besteht. Die idealisierte Formel von Natrium-β-aluminat ist NaAl<sub>11</sub>O<sub>17</sub>. Allerdings enthalten die Kristalle typischerweise mehr Natrium als durch diese Formel angegeben, was durch Aluminium-Leerstellen ausgeglichen wird, so dass sich eine reale Zusammensetzung von Na<sub>1,3</sub>Al<sub>10,9</sub>O<sub>17</sub> ergibt.<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=102|Startseite=1163|Endseite=1164}}</ref>

== Literatur ==
* {{RömppOnline|ID=RD-14-00339|Name=Natriumaluminate|Abruf=2014-05-02}}

== Einzelnachweise ==

<references />

[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Natriumverbindung| Natriumaluminate]]
[[Kategorie:Aluminat| Natriumaluminate]]