Natriumthiosulfat

Natriumthiosulfat (Na₂S₂O₃) ist das stabile Natriumsalz der in freiem Zustand instabilen Thioschwefelsäure.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Natriumthiosulfat
Andere Namen	Natriumhyposulfit (veraltet) Natrium hyposulfurosum SODIUM THIOSULFATE (INCI)[1]
Summenformel	Na2S2O3
Kurzbeschreibung	farb- und geruchlose, salzig-bitter schmeckende Kristalle[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7772-98-7 (wasserfrei) 10102-17-7 (Pentahydrat) ECHA-InfoCard 100.028.970 PubChem 24477 Wikidata Q339866
Arzneistoffangaben
ATC-Code	V03AB06
Eigenschaften
Molare Masse	158,11 g·mol−1 (wasserfrei) 248,18 g·mol−1 (Pentahydrat)
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,729 g·cm−3 (Pentahydrat)[2] 2,372 g·cm−3 (α–Polymorph)[3] 2,336 g·cm−3 (α'–Polymorph)[3] 2,180 g·cm−3 (β–Polymorph)[3] 2,176 g·cm−3 (γ–Polymorph)[3]
Schmelzpunkt	45–50 °C (Pentahydrat)[2]
Siedepunkt	Zersetzung ab 300 °C[4]
Löslichkeit	gut in Wasser (701 g·l−1 bei 20 °C)[4]
Sicherheitshinweise
Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[4] keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze[4]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Gewinnung und Darstellung

Natriumthiosulfat wird durch Erhitzen von fein verteiltem Schwefel in einer Natriumsulfitlösung unter Druck hergestellt:^[2]

${\displaystyle \mathrm {\ Na_{2}SO_{3}+S\rightarrow Na_{2}S_{2}O_{3}} }$

Alternativ kann das Natriumsulfit auch mit Natriumdisulfid umgesetzt^[2]

${\displaystyle {\ce {2 Na2S2 + 3 O2 -> 2 Na2S2O3}}}$

oder durch Oxidation von Sulfiden und Polysulfiden synthetisiert werden.

Durch die Reaktion von schwefliger Säure mit Natronlauge, Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid entsteht ebenfalls Natriumthiosulfat:^[5]

${\displaystyle {\ce {2 H2S + 4 SO2 + 6 NaOH -> 3 Na2S2O3 + 5 H2O}}}$

Eigenschaften

Natriumthiosulfat

Natriumthiosulfat bildet unter Normalbedingungen mit fünf Äquivalenten Kristallwasser farblose Natriumthiosulfat-Pentahydrat-Kristalle (Na₂S₂O₃·5H₂O), welche gut wasserlöslich sind. Beim Lösungsvorgang kühlt sich die Flüssigkeit stark ab, da die Hydratationsenthalpie kleiner ist als die Gitterenergie und die fehlende Wärmemenge dem System entzogen wird.

Die Pentahydrat-Kristalle haben einen Schmelzpunkt von 48,5 °C, die Schmelze kann wie bei Natriumacetat unterkühlt werden, und gibt beim Erstarren eine große Menge von Kristallisationsenthalpie ab.

Wasserfreies Natriumthiosulfat tritt in vier polymorphen Kristallformen auf.^[3] Die bei Raumtemperatur stabile α–Form kristalliert in einem monoklinen Kristallgitter. Bei 330 °C wandelt sie sich in die trikline β–Form um. Diese bildet beim weiteren Erhitzen bei 388 °C eine kubische γ–Form. Alle Phasenübergänge sind reversibel und die Formen stehen enantiotrop zueinander. Eine metastabile orthorhombische α'–Form kann durch die Dehydratisierung des Pentahydrats oder Abkühlung der β–Form erhalten werden. Diese wandelt sich um 155 °C exotherm in die α–Form um und steht somit monotrop zu dieser. Die γ–Form zersetzt sich ab 444 °C in einer exothermen Reaktion zu Natriumsulfat und Natriumpentasulfid.^[3]

${\displaystyle \mathrm {4\ Na_{2}S_{2}O_{3}\rightarrow 3\ Na_{2}SO_{4}+Na_{2}S_{5}} }$

Wird zur wässrigen Natriumthiosulfat-Lösung Säure hinzugefügt, so scheidet sich nach kurzer Zeit Schwefel in Form einer gelblichen Trübung aus. Die freigesetzte, instabile Thioschwefelsäure (H₂S₂O₃) zerfällt nämlich rasch zu Schwefel und Schwefeldioxid:

${\displaystyle \mathrm {\ Na_{2}S_{2}O_{3}+2\ HCl\rightarrow 2\ NaCl+H_{2}O+S+SO_{2}} }$

Natriumthiosulfat ist ein Reduktionsmittel und reagiert daher leicht mit dem Oxidationsmittel Kaliumpermanganat.

Verwendung

Technisch

Natriumthiosulfat dient in der Analogfotografie als Fixiersalz. Die wasserunlöslichen Silberhalogenide (AgCl, AgBr) werden durch eine Fixiersalzlösung aufgelöst. Durch die Bildung des wasserlöslichen Natriumdithiosulfatoargentat(I)-Komplexes wird der entwickelte Film lichtunempfindlich:

${\displaystyle \mathrm {2\ Na_{2}S_{2}O_{3}+AgCl\rightarrow Na_{3}[Ag(S_{2}O_{3})_{2}]+NaCl} }$

Im Bergbau dient dieselbe Reaktion zur Extraktion von Silberchlorid aus Silbererzen. In der Galvanotechnik wird Natriumthiosulfat zur Herstellung von Gold- und Silberbädern verwendet.

Natriumthiosulfat dient als Antichlor zum Beenden von Bleich- oder Desinfektionsprozessen mit Chlor. Dabei wird das Chlor zu Chlorid (bzw. Salzsäure) reduziert, und es entsteht Hydrogensulfat:^[6]

${\displaystyle {\ce {S2O3^2- + 4 Cl2 + 13 H2O -> 2 HSO4- + 8 H3O+ + 8 Cl-}}}$

Im Chemielabor muss bei der Handhabung von Brom ausreichend Thiosulfatlösung bereitgehalten werden, um eventuelle Kontaminationen zu beseitigen.^[7] Die Reaktion verläuft analog zum Chlor.

In der Analytischen Chemie wird es in der Iodometrie z. B. zur Bestimmung der Iodzahl verwendet. Dabei wird Thiosulfat zu Tetrathionat oxidiert:^[6][8]

${\displaystyle {\ce {2 S2O3^2- + I2 -> S4O6^2- + 2 I-}}}$.

Natriumthiosulfat-Pentahydrat wird in sogenannten Wärmekissen eingesetzt. Durch das Biegen eines Metallplättchens entsteht ein Kristallisationskeim, der die exotherme Kristallisation auslöst. Die Regeneration des Kissens erfolgt durch Erwärmen in kochendem Wasser, wobei die Kristalle wieder geschmolzen (gelöst) werden.

Medizinisch

Eine Verwendung von Natriumthiosulfat in der Medizin ist die Therapie von Cyanidvergiftungen. Dazu wird das Natriumthiosulfat intravenös injiziert.^[9] Aus dem Cyanid wird weniger gefährliches Thiocyanat gebildet.

Im Rahmen von Studien erfolgt die Anwendung von Thiosulfat zur Verhinderung von Hörverlusten, die im Rahmen einer cisplatinhaltigen Chemotherapie speziell bei Kindern auftreten können.^[10] Im März 2023 empfahl die europäische Arzneimittelagentur die Zulassung eines Natriumthiosulfat-Präparates zur Vorbeugung der durch eine Cisplatin-Chemotherapie ausgelösten Ototoxizität bei Kindern mit soliden Tumoren.^[11]

Sonstiges

Die Reaktion von Salzsäure mit Natriumthiosulfat wird als Schulversuch zur Bestimmung der Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur verwendet.^[12]

${\displaystyle {\ce {Na2S2O3(aq) + 2 HCl(aq) -> 2 NaCl(aq) + H2O(l) + SO2(g) + S(s) v}}}$

Einzelnachweise

1. Eintrag zu SODIUM THIOSULFATE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 28. Dezember 2020.
2. Eintrag zu Natriumthiosulfat. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 15. März 2021.
3. Heike von Benda, Klaus von Benda: Zur Polymorphie des Na₂S₂O₃ in Z. Naturforsch. 34B (1979) 957–968, pdf.
4. Eintrag zu Natriumthiosulfat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Dezember 2019. (JavaScript erforderlich)
5. Wolfram Felber, Claus Räthe: Laborpraxis für Chemieberufe. 1. Auflage. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1987, ISBN 3-342-00163-1, S. 317 f.
6. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9, S. 594.
7. Eintrag zu Brom in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 12. Februar 2024. (JavaScript erforderlich)
8. A. F. Holleman, N. Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. 1. Band: Grundlagen und Hauptgruppenelemente. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S. 670 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
9. Natriumthiosulfat. In: Fachinformation. Dr. Franz Köhler Chemie, Alsbach 2006.
10. Penelope R. Brock, Rudolf Maibach, Margaret Childs, Kaukab Rajput, Derek Roebuck: Sodium Thiosulfate for Protection from Cisplatin-Induced Hearing Loss. In: New England Journal of Medicine. Band 378, Nr. 25, 21. Juni 2018, S. 2376–2385, doi:10.1056/nejmoa1801109.
11. Pedmarqsi: Pending EC decision – European Medicines Agency. In: ema.europa.eu. 30. März 2023, abgerufen am 6. April 2023 (englisch).
12. Die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur. (PDF) Die Reaktion von Salzsäure mit Natriumthiosulfat bei verschiedenen Temperaturen. In: Untrerichtsmaterialien Chemie. Abgerufen am 13. Mai 2024.