Как получить карбонат натрия – Как получить хлорид натрия из карбоната натрия? Напишите уравнения реакций Помогите плиз)

Формула карбоната натрия в химии

Определение и формула карбоната натрия

Формула –

Молярная масса равна г/моль.

Сода (гидрат), сода кальцинированная, или стиральная (безводный).

Физические свойства – белый, плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается.

Хорошо растворяется в воде (сильный гидролиз по аниону), создает сильнощелочную среду:

   

   

Химические свойства карбоната натрия

Получение

Карбонат натрия можно получать взаимодействием гидроксида натрия и углекислого газа:

   

Также можно привести способ получения из гидрокарбоната натрия при его нагревании до :

   

Применение

Карбонат натрия находит широкое применение в стекольном производстве; мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков; применяется для уменьшения жёсткости воды. Карбонат натрия — исходный реагент для получения гидроксида натрия. Также он используется в качестве пищевой добавки (разрыхлитель).

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

свойства, получение, применение :: SYL.ru

Вы бродите по супермаркету, разыскивая стиральный порошок без фосфатов. Естественно, для того чтобы узнать, какое средство из целого арсенала бытовой химии вам подходит, берете в руки каждую упаковку с нужной классификацией и смотрите состав содержащегося в ней продукта. Наконец, выбрали подходящее средство, но в процессе изучения всех стиральных порошков магазина заметили странную закономерность: на каждой коробке или пачке было написано что-нибудь типа: "В состав продукта входит карбонат натрия". В каждом человеке присутствует малая толика любопытства, и вы не являетесь исключением. Захотелось узнать, что это за вещество, не так ли? Сегодняшняя статья пополнит объм ваших знаний некоторыми сведениями об этом соединении.

Определение

Карбонат натрия (формула Na2CO3) является натриевой солью угольной кислоты. В разных источниках его могут называть по-разному: и углекислым натрием, и динатрия триоксокарбонатом, и кальцинированной содой. Кстати, о последнем названии. Обсуждаемое сейчас химическое соединение в чистом виде - это не та пищевая сода, которую добавляют в различные продукты. Ее название - гидрокарбонат натрия. Вещества с присутствием карбоната натрия (да и сам он тоже) зовутся содами. Исключение составляет каустическая сода, научное название которой - гидроксид одноименного металла. Однако гидрокарбонат натрия реагирует с этим веществом, образуя обсуждаемое сейчас соединение. Все остальные соды - сам карбонат с водой или водородом в одной формуле. Сегодня рассматриваются свойства, получение и применение только чистой натриевой соли угольной кислоты.

Карбонат натрия: физические свойства

Это вещество в безводном состоянии имеет вид бесцветного кристаллического порошка (фото выше). Строение его кристаллической рещетки зависит от температуры окружения: если последняя не меньше 350, но ниже 479

оС, то она является моноклинной, если температура выше - гексагональной.

Карбонат натрия: химические свойства

Если опустить его в сильную кислоту, то угольная, получившаяся в ходе реакции и являющаяся крайне нестойкой, распадется на газообразный оксид четырехвалентного углерода и воду. Второй продукт реакции - натриевая соль соответствующей кислоты (например, при бросании кристаллов обсуждаемого сейчас карбоната в серную кислоту, получатся углекислый газ, вода, и сульфат натрия). В воде данное соединение будет гидролизоваться, благодаря этому нейтральная среда становится щелочной

Получение

Его можно получить несколькими способами, все они разные, но в этой статье будет рассказано лишь об одном. Необходимо смешать мел и древесный уголь с сульфатом натрия, а потом запечь эту смесь при температуре около 1000оС. Уголь будет восстанавливать последний до сульфида, который при реакции с карбонатом кальция образует расплав сернистого кальция и искомого вещества. Его необходимо обработать водой, затем отфильтровать ненужный сульфид и упарить получившийся раствор. Образовавшийся сырой карбонат натрия очищается посредством перекристаллизации, а затем обезвоживается с помощью кальцинирования. Данный метод называется способом Леблана.

Применение

Отрасли, производящие стекло, стиральные порошки, мыло и эмали не обходятся без карбоната натрия, где его используют, чтобы получить ультрамарин. Также с помощью него устраняют жесткость воды, обезжиривают металлы и проводят десульфатизацию, объектом которой является доменный чугун. Карбонат натрия является хорошим окислителем и регулятором кислотности, его содержат моющие посуду средства, сигареты и пестициды. Также он известен как пищевая добавка E500, не дающая ингредиентам комковаться и слёживаться. Обсуждаемое сейчас вещество необходимо и для того, чтобы приготовить проявитель фотографий.

Заключение

Вот для чего полезен карбонат натрия. В чистом виде он, может быть, многим никогда и не встречался, однако его кристаллогидраты (это все соды, кроме каустической) используются человеком почти везде. Это одно из веществ, соединения которых с водой применяются в промышленности гораздо чаще, чем они сами в чистом виде.

www.syl.ru

Карбонат натрия: формула, свойства, получение

Сода кальцинированная – это вещество, безусловно, знакомо каждому и практически все знают хотя бы несколько примеров того, где его можно применить. Официальное название вещества - карбонат натрия, формула - Na2CO3. Внешне кальцинированная сода представляет собой белый порошок, может быть представлена и в виде гранул такого же цвета. Существует еще одно название этого соединения - кальцинированная сода, но по этому поводу не должно возникать заблуждений в том отношении, что это не та, привычная нам, в быту, сода. Так ее называют еще потому, что получение вещества связано с процессом – кальцинирования – обезвоживания кристаллогидрата натрия при высокой температуре.

Углекислая сода - одно из старейших из известных веществ в истории человечества. Еще артефакты Древнего Египта содержат сведения о веществе карбонат натрия, формула которого, конечно же, была записана гораздо позднее. Папирусы нам сообщают, что в Египте это соединение получали из озер, а также из золы, получаемой в результате сжигания растений, содержащих щелочи. Надо отметить, что Египет оставался крупнейшим производителем и поставщиком соды на мировой рынок вплоть до конца XVII века, став мировой морской державой, к Египту присоединилась Испания как ведущий поставщик кальцинированной соды. Индустриализация, развитие новых отраслей промышленности требовали все большего количества этого ценного вещества, а потому в 1775 году Французская Академия по инициативе знаменитых энциклопедистов организовала проведение открытого конкурса на предмет разработки промышленного способа получения углекислой соды. Победителем этого «химического соревнования» стал знаменитый французский фармацевт и ученый-экспериментатор Николай Леблан, который впервые в 1792 году получил промышленным способом карбонат натрия, формула которого была им записана как Na2CO3. Работа Леблана представляла собой проведение реакции получения вещества из хлорида натрия с участием природных смесей мела и сульфата натрия. В результате реакции получался плав, состоящий из Na2C03 и CaS, из которого и выщелачивали водой карбонат натрия, формула вещества - Na2CO3.

Способ Леблана на долгое время стал основным для промышленности. По мнению некоторых исследователей, строительство заводов по производству соды вело к росту городских агломераций и концентрации населения в городах. Содовое производство способствовало и развитию других направлений химической отрасли, например, таких как производство серной и азотной кислот.

Развитие содового производства способствовало развитию сырьевых баз для добычи серного колчедана, поваренной соли, селитры.

Только спустя полвека у метода Леблана возник соперник – аммиачный способ содового производства. Он был шагом вперед, так требовал меньше трудозатрат, теплоэнергии, сырья, и, как следствие, обходился намного дешевле.

Именно удешевление производства способствовало появлению такого соединения, как гидрокарбонат натрия, получение которого способствовало расширению применения его уже в виде пищевого продукта, ныне известного под наименованием пищевой добавки Е-500 – пищевой соды.

Химические свойства углекислой соды следующие. Вещество гигроскопично, то есть очень хорошо впитывает влагу, в чем, наверняка, не единожды, убеждался каждый.

Кроме воды, она впитывает и диоксид углерода, который находиться в составе воздуха. Это следует учитывать при хранении вещества. Характер взаимодействия соды с жидкостями зависит, в основном, от уровня влажности и температуры.

При нагревании соединения оно распадается на углекислый газ и оксид. Сода взаимодействует с кислотами, так, например, карбонат натрия, соляная кислота в результате взаимодействия между собой образуют углекислый газ.

Натрий углекислый используется в промышленном производстве стекла, лаков и красок, мыла и моющих средств. Его свойства позволяют применять это соединение при очистке нефти, изготовлении бумаги, каустической соды и производстве натриевых солей.

fb.ru

Как получить карбонат натрия

Карбонат натрия представляет собой бесцветные кристаллы, в быту – это обычная кальцинированная сода, которая используется при стирке белья, мытье посуды и лакированных поверхностей. В природе он встречается в открытых рассолах, чаще всего грунтовых, в озерных отложениях и минералах. Добывают его также и из природных залежей, но добыть его – только полдела.

Спонсор размещения P&G Статьи по теме "Как получить карбонат натрия" Как получить ацетат натрия Как получить азотную кислоту Как нейтрализовать серную кислоту

Инструкция

1

Карбонат натрия, конечно же, не сразу находится в то виде, в котором мы привыкли его видеть в упаковках. Сначала он подвергается тщательной очистке, его прогоняют через специальные растворы, которые должны избавить сам карбонат от различных шлаков и примесей.

2

Первый способ называется аммиачно-хлоридный. Его можно провести и в домашних условиях, при условии, что у вас есть специальное помещение и реактивы. Способ этот заключается в том, что естественный и искусственно полученный рассол хлорида натрия очищается от примесей с помощью растворов аммиака и хлора.

3

В процессе отфильтровываются кальций и магний, а остается натрий. В промышленных условиях он проходит стадию насыщения Nh4 и карбонизации в специальных барботажных камерах. Но в домашних условиях повторить эту процедуру сложно, из-за отсутствия специального оборудования.

4

Прокаливание. Карбонат натрия получают при процессе прокаливания другого химического соединения NaHCO3. Это щелочь. Накаливать ее нужно либо на огне, либо в специальной камере, где существуют отводы для выделяющихся в процессе веществ.

5

Применение карбоната натрия очень распространено в производстве: это и компонент в производстве стекла, и моющие средства, также используется карбонат и при изготовлении целлюлозы, при чистке нефти и нефтепродуктов.

6

Электролиз. В науке он называется электролизный процесс. Но опять же, это технический способ, требующий наличия специальной камеры, в которой водяной пар и диоксид углерода взаимодействуют с едким натрием, который окисляется и превращается в карбонат.

7

Щелок. Это второстепенный способ получения карбоната натрия из продуктов под названием «щелок» (например, NaOH), которые образуются в процессе выщелачивания древесной золы. Карбонат натрия в свою очередь является одним из главных компонентов некоторых растений. Именно поэтому древесная зола содержит около 70 % карбоната натрия.

Как просто

masterotvetov.com

Карбонат натрия

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пермская государственная фармацевтическая академия

Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Российской Федерации»

кафедра аналитической химии

Курсовая работа:

Карбонат натрия.

Выполнила:

студентка 26 группы

Лекомцева Вероника

Проверила:

Шурова

Лидия Андреевна

Пермь, 2010

Содержание.

  1. Карбонат натрия (описание вещества) 3

  2. Способы получения 4

  3. Качественный анализ 5

    1. Аналитические реакции катиона натрия 5

    2. Аналитические реакции карбонат иона 6

  4. Количественный анализ 8

    1. Кислотно-основное титрование в водных растворах 8

  5. Инструментальный анализ 9

    1. Потенциометрический метод 9

  6. Практическое применение карбоната натрия 10

  7. Список использованной литературы 11

2

  1. Карбонат натрия.

Формула соединения:

Na2CO3.

Химическое название:

Карбонат натрия. Кальцинированная сода.

СОДА – техническое название карбонатов натрия. Na2CO3 – это нормальный карбонат или кальцинированная (безводная) сода.

Na2CO3 – бесцветные кристаллы, с растворимостью в 100 г. воды, при температуре 20ºС равна – 14,9 г. Водные растворы имеют щелочную реакцию.

Природные источники незначительны (минералы: натрон, термонатрит, трона).

3

  1. Получение:

Карбонат натрия получают главным образом насыщением аммиаком и углекислым газом раствора хлорида натрия и дальнейшим нагреванием до 140º – 160º С , а также из нефелина.

4

  1. Качественный анализ.

Качественный анализ – это установление подлинности неорганических веществ, основанное на обнаружении с помощью аналитических реакций катионов и анионов, образующих молекулу вещества.

3.1. Реакции на определение катиона натрия.

  1. Реакция с ацетатом диксоуран (VI) цинка Zn(UO2)3(CH3COO)3 c образованием жёлтого кристаллического осадка или жёлтых кристаллов тетра- и октаэдрической формы, нерастворимых в уксусной кислоте. Для повышения чувствительности реакции, следует нагреть исследуемую смесь на предметном стекле:

NaNO2 + Zn(UO2)3(CH3COO)3 +CH3COOH + 9H2O →

→NaZn(UO2)3(CH3COO)9 x 9H2O↓ + HNO2

Избыток ионов калия, катионы тяжёлых металлов (Hg2+, Sn2+, Bi3+, Fe3+ и др.). Реакция используется как дробная, после удаления мешающих ионов.

  1. Окрашивание бесцветного пламени горелки в жёлтый цвет.

  2. Реакция с пикриновой кислотой, с образованием кристаллов пикрата натрия жёлтого цвета игольчатой формы, исходящие из одной точки:

Реакция используется как дробная только в отсутствии мешающих ионов (K+, NH4+, Ag+).

5

  1. Реакция с гексагидроксостибатом (V) калия K[Sb(OH)6] с образованием белого кристаллического осадка, растворимого в щелочах:

NaNO2 + K[Sb(OH)6] → Na[Sb(OH)6]↓ + KNO2

Условия проведения реакции:

  • Достаточная концентрация Na+;

  • Нейтральная реакция раствора;

  • Проведение реакции на холоде;

  • Потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.

Мешающие ионы: NH4+, Mg2+ и др.

В кислой среде реагент разрушается с образованием белого аморфного осадка метасурьмяной кислоты HSbO3:

K[Sb(OH)6] + HCl → KCl + H3SbO4 + 2H2O

H3SbO4 → HSbO3↓ + H2O.

    1. Реакции на определение карбонат иона.

  1. Количественный анализ.

4.1. Кислотно-основное титрование в водных растворах.

Стандартизация 0,1 М раствора серной кислоты

по точной навеске карбоната натрия (способ отдельных навесок).

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2↑ + H2O

М (Na2CO3) = 105,99 г/моль

Методика: 0,05-0,07 г (точная навеска) карбоната натрия количественно переносят в колбу для титрования, растворяют в 25 см3 дистиллированной воды, прибавляют 2-3 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 М раствором серной кислоты до перехода жёлтой окраски в розовато-оранжевую.

Поправочный коэффициент раствора серной кислоты рассчитывают по формуле:

  1. Инструментальный анализ.

5.1. Потенциометрический метод.

Потенциометрический метод анализа основан на использовании зависимости электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической ячейки от концентрации анализируемого вещества в растворе.

Потенциометрическое определение гидроксида и карбоната натрия

при совместном присутствии.

Определение компонентов смеси в растворе основано да дифференцированном титровании их раствором хлороводородной кислоты с фиксированием двух точек эквивалентности по резкому скачку потенциала. В качестве индикаторного используют стеклянный электрод, электрод сравнения – хлорсеребряный. В растворе смеси гидроксида и карбоната натрия одновременно могут находиться ионы Na+, OH-, HCO3-, CO32-:

NaOH → Na+ + OH-

Na2CO3 → 2 Na+ + CO32-

CO32- + H2O ↔ HCO3- + OH-

HCO3- + H2O ↔ H2CO3 + OH-

В присутствии гидроксида натрия подавляется гидролиз карбоната натрия, поэтому при титровании смеси этих соединений кислотой сначала оттитровывается гидроксид натрия. По мере уменьшения содержания щёлочи в растворе, происходит гидролиз карбоната натрия по первой ступени и его взаимодействие с титрантом.

При этом гидролиз карбоната натрия на второй ступени и титрование продуктов гидролиза не происходят, так как константы ионизации соответствующих оснований отличаются на четыре порядка:

При этом наблюдается первый скачок титрования (рН 8,3):

NaOH + HCl → NaCl + H2O

Na2CO3 + HCl → NaCl + NaHCO3

Затем титруется гидрокарбонат натрия, наблюдается второй скачок титрования (рН 3,8):

NaHCO3 + HCl → NaCl + СО2 + H2O

М NaOH = 40,00 г/моль

М Na2CO3 = 105,99 г/моль

Методика: 2-4 см3 анализируемого раствора помещают в стакан, вместимостью 50 см3 с магнитным стержнем, добавляют дистиллированную воду до объёма.

Бюретку заполняют 0,1 моль/дм3 раствором хлороводородной кислоты, закрепляют штатив. Стакан с анализируемым раствором устанавливают на столик электромагнитной мешалки, погружают в раствор электроды и приступают к титрованию. Проводят ориентировочное и точное титрования согласно общим указаниям, фиксируя два скачка титрования по резкому изменению потенциала. Результаты измерений заносят в таблицы.

По интегральному или дифференциальным графикам находят:

  1. V1 – объём титранта, соответствующий первому скачку титрования, прореагирующий со всей щёлочью и ½ количества карбоната натрия до NaHCO3;

  2. Vобщ – объём титранта, соответствующий второму скачку титрования, прореагировавший со щёлочью и карбонатом натрия.

По результатам титрования рассчитывают:

V2 = Vобщ - V1 – объём титранта, израсходованный на титрование

½ Na2CO3 до NaHCO3;

V3 = 2 V2 = 2(Vобщ - V1) – объём титранта, израсходованный

на титрование всего Na2CO3;

V4 = (V1 - V2) – объём титранта, израсходованный на титрование NaOH.

Затем рассчитывают Q и ω%.

  1. Практическое применение.

Применяют в стекольной, мыловаренной, текстильной, целлюлозно-бумажной промышленности; для очистки нефти и др.

  1. Список литературы.

  1. Лурье Ю.Ю. «Справочник по аналитической химии», Москва, 1979;

  2. Методическое пособие по аналитической химии. «Инструментальные методы анализа», Пермь, 2004;

  3. Методическое пособие по аналитической химии. «Качественный химический анализ», Пермь, 2003;

  4. Методическое пособие по аналитической химии. «Количественный химический анализ», Пермь, 2004;

  5. «Новая иллюстрированная энциклопедия», том № 8, 12, 17. Москва,

ООО «Мир книги», 2001;

  1. Рабинович В.А., Хавин З.Я. «Краткий химический справочник», Ленинград, Химия, 1977;

  2. Харитонов Ю.Я. «Аналитическая химия», в 2х книгах, Москва, 2001.

studfiles.net

Как получать натрия карбонат. Несколько способов на Kak-Legko.ru

Карбонат натрия, выглядящий как бесцветные кристаллы, в быту представляет собой самую обыкновенную кальцинированную соду. Ее можно использовать для стирки белья, мытья лакированных изделий и мытья посуды. Это вещество получило широкое применение в производстве. Его можно применять для изготовления моющих средств, и как компонент для производства стекла, и во время очистки нефтепродуктов и нефти.

Этот химический элемент можно встретить в природе в открытых рассолах, наиболее часто он попадается в озерных и грунтовых отложениях и минералах. Также добычу производят из природных залежей, но этим все не заканчивается, и она скорее представляет собой половину дела, ведь получить карбонат натрия не так-то и просто.

Инструкция:

  • Понятное дело, что вещество изначально не находится в том виде, в котором нам его привычно видеть в магазинах. Перед тем, как оно становится таким, его подвергают тщательной очистке, прогоняя через специальные растворы. Именно благодаря этим растворам можно избавить карбонат от разных примесей и шлаков.
  • Это можно сделать, пользуясь аммиачно-хлоридным способом, который можно выполнить и в домашних условиях. Конечно, если у вас есть специальные реактивы и подходящее помещение. Сам способ заключается в том, что для очистки хлорида натрия используется смесь растворов хлора и аммиака.
  • Во время этого процесса магний и кальций отфильтровываются, а натрий остается. Если этот процесс проводится в промышленных условиях, то он проходит еще одну стадию, в которой насыщается Nh4 и проводится карбонизация в барботажных камерах. Правда, дома такую процедуру повторить крайне сложно, поскольку отсутствует специальное оборудование.
  • Получить карбонат натрия также можно в процессе прокаливания другого соединения NaHCO3, которое является щелочью. Производить накаливание нужно или на огне, или в специальной камере, в которой есть отводы для веществ, которые выделяются во время этого процесса.
  • Есть еще один способ получения, это электролиз. Но и в этом случае необходимо обязательное наличие специальной камеры, которая будет оборудована таким образом, чтобы диоксид водорода и водяной пар взаимодействовали с едким натрием, который будет окисляться и превращаться в карбонат.
  • Помимо этого есть еще один вариант, как получить карбонат натрия. Этот способ является второстепенным, поскольку получение идет из щелока, то есть из продуктов, которые образуются, когда выщелачивается древесная зола. В древесной золе содержится приблизительно семьдесят процентов карбоната натрия.

kak-legko.ru

Карбонат натрия - это... Что такое Карбонат натрия?

Карбона́т на́трия Na2CO3 — химическое соединение, натриевая соль угольной кислоты.

Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.

  • Na2CO3 (карбонат натрия) — кальцинированная сода
  • Na2CO3·10H2O (декагидрат карбоната натрия, содержит 62,5 % кристаллизационной воды) — стиральная сода; иногда выпускается в виде Na2CO3·H2O или Na2CO3·7H2O
  • NaHCO3 (гидрокарбонат натрия) — питьевая сода, натрий двууглекислый, бикарбонат натрия

Название «сода» происходит от растения Salsola Soda, из золы которого её добывали. Кальцинированной соду называли потому, что для получения её из кристаллогидрата приходилось его кальцинировать (то есть нагревать до высокой температуры).

Каустической содой называют гидроксид натрия (NaOH).

Оксиды и гидроксиды

ВидДля NaДля С
ГидроксидNaOHH2CO3
ОксидNa2OCO2

Нахождение в природе

В природе сода встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде следующих минералов:

Современные содовые озёра известны в Забайкалье и в Западной Сибири; большой известностью пользуется озеро Натрон в Танзании и озеро Сирлс в Калифорнии. Трона, имеющая промышленное значение, открыта в 1938 в составе эоценовой толщи Грин-Ривер (Вайоминг, США). Вместе с троной в этой осадочной толще обнаружено много ранее считавшихся редкими минералов, в том числе давсонит, который рассматривается как сырьё для получения соды и глинозёма. В США природная сода удовлетворяет более 40 % потребности страны в этом полезном ископаемом.

Получение

До начала XIX века карбонат натрия получали преимущественно из золы некоторых морских водорослей и прибрежных растений.

Способ Леблана

В 1791 году французский химик Никола Леблан получил патент на «Способ превращения глауберовой соли в соду». По этому способу при температуре около 1000 °C запекается смесь сульфата натрия («глауберовой соли»), мела или известняка (карбоната кальция) и древесного угля. Уголь восстанавливает сульфат натрия до сульфида:

Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2↑.

Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:

Na2S + СаСО3 → Na2CO3 + CaS.

Полученный расплав обрабатывают водой, при этом карбонат натрия переходит в раствор, сульфид кальция отфильтровывают, затем раствор карбоната натрия упаривают. Сырую соду очищают перекристаллизацией. Процесс Леблана даёт соду в виде кристаллогидрата (см. выше), поэтому полученную соду обезвоживают кальцинированием.

Сульфат натрия получали обработкой каменной соли (хлорида натрия) серной кислотой:

2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl↑.

Выделявшийся в ходе реакции хлороводород улавливали водой с получением соляной кислоты.

Первый содовый завод такого типа в России был основан промышленником М. Прангом и появился в Барнауле в 1864 году.

После появления более экономичного (не остаётся в больших количествах побочный сульфид кальция) и технологичного способа Сольве, заводы, работающие по способу Леблана, стали закрываться. К 1900 90 % предприятий производили соду по методу Сольве, а последние фабрики, работающие по методу Леблана закрылись в начале 1920-х.

Промышленный аммиачный способ (способ Сольве)

Карбонат натрия

В 1861 году бельгийский инженер-химик Эрнест Сольве запатентовал метод производства соды, который используется и по сей день.

В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака и диоксида углерода, то есть как бы вводят гидрокарбонат аммония NH4HCO3:

NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl.

Выпавший остаток малорастворимого (9,6 г на 100 г воды при 20 °C) гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (обезвоживают) нагреванием до 140—160 °C, при этом он переходит в карбонат натрия:

2NaHCO3 →(t) Na2CO3 + CO2↑ + H2O.

Образовавшийся CO2 возвращают в производственный цикл. Хлорид аммония NH4Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)2:

2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O,

и полученный NH3 также возвращают в производственный цикл.

Таким образом, единственным отходом производства является хлорид кальция, не имеющий широкого промышленного применения, кроме использования в качестве противообледеняющего реагента для посыпания улиц.

Первый содовый завод такого типа в мире был открыт в 1863 в Бельгии; первый завод такого типа в России был основан в районе уральского города Березники фирмой «Любимов, Сольве и Ко» в 1883 году. Его производительность составляла 20 тысяч тонн соды в год. В 2010 году ФАС России отказал фирме Solvay в покупке этого завода, разрешив покупку группе Башкирская химия (ей также принадлежит завод Сода).[источник не указан 293 дня]

До сих пор этот способ остаётся основным способом получения соды во всех странах.

Способ Хоу

Разработан китайским химиком Хоу (Hou Debang) в 1930-х годах. Отличается от процесса Сольве тем, что не использует гидроксид кальция.

По способу Хоу в раствор хлорида натрия при температуре 40 градусов подается диоксид углерода и аммиак. Менее растворимый гидрокарбонат натрия в ходе реакции выпадает в осадок (как и в методе Сольве). Затем раствор охлаждают до 10 градусов. При этом выпадает в осадок хлорид аммония, а раствор используют повторно для производства следующих порций соды.

Сравнение способов

По методу Хоу в качестве побочного продукта образуется NH4Cl вместо CaCl2 по методу Сольве.

Способ Сольве был разработан до появления процесса Габера, в то время аммиак был в дефиците, поэтому регенерировать его из NH4Cl было необходимо. Метод Хоу появился позже, необходимость регенерации аммиака уже не стояла так остро, соответственно, аммиак можно было не извлекать, а использовать его как азотное удобрение в виде соединения NH4Cl.

Тем не менее NH4Cl содержит хлор, избыток которого вреден для многих растений, поэтому использование NH4Cl в качестве удобрения ограничено. В свою очередь рис хорошо переносит избыток хлора, и в Китае, где применяется NH4Cl для рисоводства, метод Хоу, дающий NH4Cl в качестве побочного продукта, более широко представлен по сравнению с другими регионами.

В настоящее время в ряде стран практически весь искусственно производящийся карбонат натрия вырабатывается по методу Сольве (включая метод Хоу как модификацию), а именно в Европе 94 % искусственно производимой соды, во всем мире — 84 % (2000 год)[2].

Свойства

Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na2CO3·10H2O, при 32,017 °C переходит в бесцветный ромбический Na2CO3·7H2O, последний при нагревании до 35,27 °C бесцветный переходит в ромбический Na2CO3·H2O.

Безводный карбонат натрия представляет собой бесцветный кристаллический порошок.

Свойства карбоната натрия
ПараметрБезводный карбонат натрияДекагидрат Na2CO3·10H2O
Молекулярная масса105,99 а. е. м.286,14 а. е. м.
Температура плавления852 °C (по другим источникам, 853 °C)32 °C
РастворимостьНе растворим в ацетоне, и сероуглероде, мало растворим в этаноле хорошо растворим в глицерине, и воде (см. таблицу ниже)растворим в воде, не растворим в этаноле
Плотность ρ2,53 г/см³ (при 20 °C)1,446 г/см³ (при 17 °C)
Стандартная энтальпия образования ΔH−1131 кДж/моль (т) (при 297 К)−4083,5 кДж/моль ((т) (при 297 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G−1047,5 кДж/моль (т) (при 297 К)−3242,3 кДж/моль ((т) (при 297 К)
Стандартная энтропия образования S136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К) 
Стандартная мольная теплоёмкость Cp109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К) 
Растворимость карбоната натрия в воде
Температура, °C01020253040506080100120140
Растворимость, г Na2CO3 на 100 г H2O712,221,829,439,748,847,346,445,144,742,739,3

В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):

CO32− + H2O ↔ HCO3 + OH

Первая константа диссоциации угольной кислоты равна 4,5·10−7. Все кислоты, более сильные, чем угольная, вытесняют её в реакции с карбонатом натрия. Так как угольная кислота крайне нестойкая, она тут же разлагается на воду и углекислый газ:

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2↑ + H2O

Применение

Карбонат натрия используют в стекольном производстве, мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков, эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для смягчения воды паровых котлов и вообще устранения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4. Карбонат натрия (кальцинированная сода) Название и функция вещества:

Карбонат натрия (кальцинированная сода) — регулятор кислотности; окислитель. Имеется в составе жидкости для мытья посуды, сигарет, пестицидов.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E500, регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.

Примечания

dic.academic.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *