Natriumstearat (822-16-2) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Natriumstearat
Ein anionisches Fettsäuresalz (Natriumoktadecanoat), das als Tensid, Emulgator und Verarbeitungshilfe in kosmetischen, pharmazeutischen und lebensmitteltechnologischen Lieferketten verwendet wird.
| CAS-Nummer | 822-16-2 |
| Familie | Stearate |
| Typische Form | Pulver oder wachsartiger Feststoff |
| Gängige Qualitäten | BP, EP, Lebensmittelqualität |
Natriumstearat ist ein organisches Natriumsalz einer langkettigen gesättigten Fettsäure und gehört zur Stoffklasse der Stearat-Carboxylat-Tenside. Strukturell besteht es aus einer hydrophoben C18-Alkylkette, die an eine Carboxylat-Gruppierung gebunden ist, dargestellt als Natriumsalz \(\ce{C18H35NaO2}\). Das Molekül ist amphiphil: Der aliphatische Schwanz verleiht starke Lipophilie und Oberflächenaktivität, während die Carboxylat-Gruppe eine kleine, polare, ionisierbare Stelle (topologische polare Oberfläche 40,1 Ų) darstellt, die anionische Wechselwirkungen und Wasserstoffbrücken als Akzeptor ermöglicht. Im festen Zustand liegt das Material typischerweise als ionisches Paar vor; in wässriger Lösung dissoziiert es zu \(\ce{C18H35O2^-}\) und \(\ce{Na+}\), was die Mizellenbildung und klassisches Tensidverhalten ermöglicht.
Das Säure-Base- und Ionisierungsverhalten entspricht der Carboxylat-Chemie: Als konjugierte Base einer gesättigten langkettigen Fettsäure bewirkt das Stearatanion alkalische Lösungen und fördert Lösungsprozesse, die stark von Temperatur und Ionenstärke abhängen. Die gesättigte C18-Kette (Oktadecanoat) reduziert die Anfälligkeit für Autoxidation im Vergleich zu ungesättigten Fettsäuresalzen und verbessert somit die oxidative Stabilität in typischen Handhabungs- und Formulierungsumgebungen. Die Kombination aus einem voluminösen hydrophoben Schwanz und einer kleinen ionischen Kopfgruppe führt zu niedriger intrinsischer Löslichkeit in kalten polaren organischen Lösungsmitteln und Wasser, jedoch effizienter Emulgierung, Benetzung und Gelbildung in Formulierungen bei Erwärmung oder in Kombination mit Co-Lösungsmitteln und Co-Tensiden.
Übliche kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff sind: BP, EP, Lebensmittelqualität.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Löslichkeit und Hydratation
Physikalisch wird Natriumstearat als Pellets oder große Kristalle, trockenes Pulver und wachsartige Feststoffe beschrieben; typisches Erscheinungsbild ist ein weißes bis gelbliches Pulver oder wachsartiger Feststoff mit leicht talgartigem Geruch und charakteristischem seifigen Gefühl. Das Löslichkeitsverhalten ist stark temperaturabhängig: "LÖST SICH LANGSAM IN KALTEM WASSER ODER KALTEM ALKOHOL; LÖST SICH FREI IN HEIßEN LÖSUNGSMITTELN." Das Material wird als "UNLÖSLICH IN VIELEN ORGANISCHEN LÖSUNGSMITTELN" angegeben. In wässriger Lösung erzeugt das Stearatanion Alkalinität – "WASSERLÖSUNG IST STARK ALKALISCH, AUFGRUND VON HYDROLYSE" – während alkoholische Lösungen praktisch neutral sind. Es sind keine spezifischen kristallinen Hydratformen in den verfügbaren Daten angegeben.
Thermische Stabilität und Zersetzung
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell ermittelten Werte vor.
Chemische Eigenschaften
Komplexbildung und Koordination
Das Stearatanion ist ein typischer Carboxylat-Ligand, der viele Metallkationen koordiniert und zu Metallstearaten ausfällt (z. B. Aluminium-, Zink- und Magnesiumstearate). Metallstearate sind lipophiler, häufig wasserunlöslich und werden industriell als Schmierstoffe, Gelbildner und hydrophobe Beschichtungen verwendet. Aluminiummonostearat wird speziell als Gelbildner beschrieben und findet Verwendung bei pharmazeutischen Gelen und in der Kosmetik; analoge koordinative/komplexbildende Eigenschaften begründen eine Vielzahl von Anwendungen bei Formulierungen und in der Verarbeitung von Metallstearaten.
Reaktivität und Stabilität
Natriumstearat ist chemisch unter normaler Handhabung stabil, wird jedoch durch Licht beeinflusst und kann unter extremen Bedingungen langsam hydrolysieren oder Oberflächenoxidation unterliegen. Es enthält häufig Natriumpalmitat als typische Verunreinigung aus Rohstoffgemischen. Die Carboxylat-Kopfgruppe ist nicht flüchtig, und die gesättigte C18-Kette reduziert im Vergleich zu ungesättigten Analogverbindungen die Autoxidation, aber anhaltende thermische oder oxidative Belastung kann Kettenbrüche oder Ranzigkeit in komplexen Formulierungen verursachen. Als ionisches Tensid ist es mit vielen Formulierungsklassen kompatibel, kann jedoch mit mehrwertigen Metallionen reagieren, unlösliche Seifen bilden und Rheologie sowie Klarheit beeinflussen.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Zusammensetzung
- Molekularformel: \(\ce{C18H35NaO2}\)
- Molekulargewicht: \(\mathrm{306.5\ g\ mol^{-1}}\)
- Exakte/monoisotopische Masse: 306.25347464
- Topologische polare Oberfläche (TPSA): 40,1 Ų
- Anzahl der Schweratome: 21
- Formale Ladung: 0 (neutrales ionisches Paar)
- Komplexität: 207
- Wasserstoffbrückendonoren: 0
- Wasserstoffbrückenakzeptoren: 2
- Zahl der rotierbaren Bindungen: 16
Diese Werte reflektieren einen kleinen polaren Kopf (zwei Akzeptoratome) gekoppelt an eine lange flexible Alkylkette; die hohe Anzahl rotierbarer Bindungen korreliert mit Kettenflexibilität und beeinflusst Packungs-, Schmelz- und Rheologieeigenschaften in formulierten Systemen.
LogP und Ionisierungszustand
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell ermittelten Werte vor.
Ionisierungszustand in der Anwendung: Das Material ist ein ionisches Salz und liegt in polaren Lösungsmitteln (insbesondere Wasser) überwiegend als Stearatanion \(\ce{C18H35O2^-}\) und Natriumkation \(\ce{Na+}\) vor. Dieses amphiphile ionische Paar führt zu oberflächenaktiven Eigenschaften, Mizellen-/Aggregatbildung oberhalb kritischer Mizellkonzentrationen in wässrigen Systemen und reduziertem Partitionieren in unpolare Phasen verglichen mit der entsprechenden freien Fettsäure.
Identifikatoren und Synonyme
Registernummern und Codes
- CAS RN: 822-16-2
- EC-Nummer: 212-490-5
- UNII: QU7E2XA9TG
- ChEBI: CHEBI:132109
- ChEMBL: CHEMBL1906423
- DSSTox Substance ID: DTXSID9027318
Strukturidentifikatoren (exakte Strings):
- SMILES: CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)[O-].[Na+]
- InChI: InChI=1S/C18H36O2.Na/c1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18(19)20;/h2-17H2,1H3,(H,19,20);/q;+1/p-1
- InChIKey: RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Gängige Synonyme und Strukturbezeichnungen in Anbieter- und Zulassungslisten umfassen: Natriumoktadecanoat; Oktadecansäure-Natriumsalz; Stearinsäure-Natriumsalz; Stearate; Stearinsäure Natriumsalz; Natriumstearat [NF]; Stearat Natrium.
Industrielle und Kommerzielle Anwendungen
Verwendung als Salzform oder Hilfsstoff
Natriumstearat wird vielfach als Tensid, Emulgator, Stabilisator sowie Gelier- und Versteifungsmittel in Kosmetika, Pharmazeutika, Lebensmitteln und industriellen Formulierungen eingesetzt. In pharmazeutischen Hilfsstoffen dient es als emulgierendes und versteifendes Mittel (z. B. in Glycerol-Zäpfchen und topischen Zubereitungen). In Lebensmittelanwendungen wird es als Antibackmittel, Emulgator, Stabilisator oder Verarbeitungshilfe verwendet. In der Industrie findet es Verwendung als Seife, Imprägniermittel, Schmierstoffzusatz, Kunststoffstabilisator und Hilfsstoff bei der Kautschukverarbeitung.
Repräsentative Anwendungsbeispiele
Repräsentative praktische Anwendungen umfassen:
- Seifen- und Reinigungsprodukte (Hauptbestandteil in vielen Seifenformulierungen).
- Primärer Gelbildner in Deodorant-Sticks (typische Anwendungskonzentrationen in fertigen Produkten ca. 7–9 Gew.-%).
- Emulgator/-versteifungsmittel in pharmazeutischen Formulierungen und Körperpflegeprodukten (Zahnpasta, Salben, Zäpfchen).
- Zusatzstofffunktionen in Lebensmitteln, einschließlich Fließregulierung und Emulgierung.
- Verarbeitungs- und Schmiermittel bei der Metallumformung sowie der Herstellung von Gummi und Kunststoff; metallische Stearate, die aus Stearatsalzen gewonnen werden, dienen als Trennmittel und Stabilisatoren.
Wenn eine prägnante Anwendungsübersicht für eine spezifische Formulierung oder regulatorischen Kontext erforderlich ist, sollte die Auswahl anhand der oben beschriebenen Eigenschaften erfolgen (Amphiphilie, Gelbildung/Viscositätskontrolle, Verträglichkeit mit typischen Hilfsstoffen).
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Toxikologische Betrachtungen
Gemeldete akute Toxizitätsdaten: orale LD50 (Ratte) \(\mathrm{4640\ mg}\,\mathrm{kg^{-1}}\); dermale LD50 (Kaninchen) \(\mathrm{>5000\ mg}\,\mathrm{kg^{-1}}\). Das Material kann in einigen Formulierungen Haut- und Augenreizungen verursachen; berichtete GHS-Gefahrenhinweise in Benachrichtigungen umfassen H315 (Hautreizungen) und H318 (schwere Augenschädigungen) für einen Teil der Formulierungen. Gemeldete Umweltgefahrhinweise umfassen die Codes H401/H411/H412, die Aquatische Toxizität in einigen Formulierungen oder Benachrichtigungen anzeigen. Karzinogenitätsbewertungen für Stearate (ausgenommen toxische Metallstearate) weisen auf die Kategorie A4 „Nicht klassifizierbar hinsichtlich der Karzinogenität beim Menschen“ hin. Arbeitsplatzexpositionsrichtwerte für inhalierbare Partikel bei Stearaten liegen bei \(\mathrm{10\ mg}\,\mathrm{m^{-3}}\) (inhalierbar) und \(\mathrm{3\ mg}\,\mathrm{m^{-3}}\) (alveolengängig) als TWA; ACGIH-Notation gibt an, dass die Stearatklasse (ohne Metallstearate) nicht als humanes Karzinogen klassifiziert wird.
Sicherheit auf Formulierungsebene: Bei Verwendung in Kosmetika und topischen Formulierungen gemäß empfohlenen Praktiken und Konzentrationen ist das Material weit verbreitet und besitzt etablierte Sicherheitsbewertungen; die Sicherheit des Endprodukts hängt vom pH-Wert der Formulierung, dem Vorhandensein von freier Lauge und Verunreinigungen ab.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
Handhabung wie bei anderen partikulären Tensiden: Staubentwicklung kontrollieren und Arbeitsplatzgrenzwerte einhalten; Augenschutz und chemikalienbeständige Handschuhe verwenden, um Reizungen von Haut und Augen zu vermeiden; Freisetzung in aquatische Umgebungen verhindern. Kühl, trocken und gut belüftet lagern, geschützt vor längerer Lichteinwirkung, da das Material als „LICHTEMPFINDLICH“ eingestuft wird. Kontamination mit mehrwertigen Metallionen vermeiden, da diese unlösliche Stearate ausfällen und die Produkteigenschaften verändern können. Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Regulierungsinformationen sollten Nutzer das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) und lokale Vorschriften beachten.
