Применение карбонат натрия – Е500, кальцинированная сода, карбонат натрия, гидрокарбонат натрия, бикарбонат натрия – применение, пищевая добавка, отзывы, влияние на организм, что это, вред и польза, состав, разрыхлитель, регулятор кислотности

Содержание

Карбонат натрия

Карбонат натрия (Na2CO3) — соль, образованная катионом натрия и анионом угольной кислоты.

Тривиальные названия

Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.

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

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).

Нахождение в природе

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

  • нахколит NaHCO3
  • трона Na2CO3·NaHCO3
    ·2H2O
  • натрон (сода) Na2CO3·10H2O
  • термонатрит Na2CO3·Н2O.

Современные содовые озёра известны в Забайкалье и в Западной Сибири; большой известностью пользуется озеро Натрон в Танзании и озеро Серлс 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. В нашей стране из-за отсутствия крупных месторождений сода из минералов не добывается.

Получение

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

Промышленный аммиачный способ (способ Сольве)

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 NH

4HCO3:

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 диоксид углерода и аммиак, выделенный из маточного раствора на первой стадии процесса по реакции:

возвращают в производственный цикл.

Первый содовый завод такого типа в мире был открыт в 1863 в Бельгии; первый завод такого типа в России был основан в районе теперешнего города Березники фирмой «Любимов, Сольве и Ко» в 1883 году. Его производительность составляла 20 тысяч тонн соды в год.

Способ Леблана

В 1791 году Никола Леблана 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 кальция до сульфида:

Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:

Na2S + СаСО3 → Na2CO3 + CaS

Полученный расплав обрабатывают водой, при этом карбонат натрия переходит в раствор, сульфид натрия 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. В настоящее время весь искусственно производящийся карбонат натрия вырабатывается по методу Сольве.

Свойства

Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na2CO3·10H2O, при 32,017°С 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°С
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 298 К)−4083,5 кДж/моль ((т) (при 298 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G−1047,5 кДж/моль (т) (при 298 К)−3242,3 кДж/моль ((т) (при 298 К)
Стандартная энтропия образования S136,4 Дж/моль·K (т) (при 298 К) 
Стандартная мольная теплоёмкость Cp109,2 Дж/моль·K (жг) (при 298 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- + H2

O ↔ HCO3- + OH-

Первая константа диссоциации угольной кислоты равна 4,5·10-7. Все кислоты, более сильные, чем угольная, вытесняют её в реакции с карбонатом кальция. 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 синтетических моющих средств, эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется также для умягчения воды паровых котлов и вообще устранения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4.

В пищевой промышленности используется в качестве эмульгатора (пищевая добавка E500).

mediaknowledge.ru

Карбонат натрия

Наименование:
 Карбонат натрия (кальцинированная сода, Soda ash)
Формула: Na2CO3
 
Внешний вид: порошок белого или серого цвета



Химические свойства: молекулярный вес 106. Плотность составляет 2,53 г/см³. Температура плавления - 852 °C. Вещество растворимо в воде.


Спецификация
ПоказательЗначение показателя
КонцентрированныйНеконцентрированный
Na2CO3, %99,5999,48
Содержание хлорида натрия (NaCl), %0,390,44
Содержание железа (Fe), %0,00100,0010
SO4, % ≤0,030,03
Содержание нерастворимые в воде вещества, %0,00980,0095
Применение: бытовая химия (изготовление порошков и других чистящих средств)
                    металлургия (обезжиривание металлов)
                    промышленная химия (используется для получения двууглекислого натрия, триполифосфата натрия, ортофосфата натрия и многих других соединений)
                    стекольная промышленность (сырьё для снижения температуры плавления)
Упаковка:  мешки по 25,50 кг или биг-бэг по 1000 кг
Условия хранения: хранить в закрытых складских помещениях, предохраняя продукт от попадания влаги. 
Срок хранения: 3 месяца
Дополнительная информация:

История: вплоть до 17 века гидроксид натрия, карбонат натрия и карбонат калия ошибочно считали одним и тем же веществом, все три соединения носили название "щелочь". Разделить и идентифицировать эти элементы смог французский химик А.Л. Дюамель в 30-х года 18 века.  До 19 века данное вещество получали из золы водорослей и подобных морских растений. Долгое время ученые искали способы промышленного получения соды. Некоторые опыты были мало того, что безрезультативны, но иногда даже опасны. К примеру, попытка получить кальцинированную соду путем взаимодействия угля с нитратом натрия и нагревание этой смеси привела химика Маргграфа к весьма неприятному опыту: он обжёг лицо и руки. Как оказалось, при такой химической реакции образуется порох. Впервые химическим путём соду удалось получить российскому ученому (шведского происхождения) Эрику Лаксману, он подверг термической обработке древесный уголь и  природный сульфат натрия.  К сожалению, этот  метод не нашел широкого применения и вскоре был вовсе забыт. Через некоторое время химиком Н. Лебланом из Франции был предложен другой способ: сплавление  карбоната кальция, сульфата натрия и древесного угля.  Этот метод был запатентован, он стал использоваться многими заводами по всему миру.  Однако и метод Леблана был в дальнейшем вытеснен, на смену ему пришел более экономичный аммиачный метод, предложенный бельгийским химиком Э. Сольве. Данный способ заключался в том, что  раствор хлорида натрия насыщают  диоксидом углерода (CO

2) и аммиаком (NH3), в результате чего образуется остаток в виде гидрокарбоната натрия.  Этот остаток очищают и нагревают, после чего он и преобразовывается в карбонат натрия.  Метод Сольве не теряет своей популярности и в настоящее время.

Происхождение названия: кальцинированная сода получила такое название, так как изначально ее получали из золы растения Salsola Soda. Кальцинированной ее нарекли, так как для получения ее водосодержащих кристаллов, соду прокаливали (кальцинировали)

himoptovik.ru

свойства, получение, применение :: ashanet.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 479оС, 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.

ashanet.ru

Натрия карбонат - это... Что такое Натрия карбонат?

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

Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.

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
ГидроксидNaOHh3CO3
ОксидNa2OCO2

Нахождение в природе

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

  • нахколит NaHCO3
  • трона Na2CO3·NaHCO3·2H2O
  • натрон (сода) Na2CO3·10H2O
  • термонатрит Na2CO3·Н2O.

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. В России из-за отсутствия крупных месторождений сода из минералов не добывается.

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 Леблана 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)

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:

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 диоксид углерода и аммиак, выделенный из маточного раствора на первой стадии процесса по реакции:

возвращают в производственный цикл.

Первый содовый завод такого типа в мире был открыт в 1863 в Бельгии; первый завод такого типа в России был основан в районе уральского поселка Березники фирмой «Любимов, Сольве и Ко» в 1883 году. Его производительность составляла 20 тысяч тонн соды в год.

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 карбонат 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.

В настоящее время в ряде стран практически весь искусственно производящийся карбонат натрия вырабатывается по методу Хоу.

Свойства

Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na2CO3·10H2O, при 32,017°С 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°С
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 синтетических моющих средств, эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для умягчения воды паровых котлов и вообще устранения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E500, регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.[1]

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

dikc.academic.ru

Натрия карбонат - это... Что такое Натрия карбонат?

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

Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.

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
ГидроксидNaOHh3CO3
ОксидNa2OCO2

Нахождение в природе

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

  • нахколит NaHCO3
  • трона Na2CO3·NaHCO3·2H2O
  • натрон (сода) Na2CO3·10H2O
  • термонатрит Na2CO3·Н2O.

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. В России из-за отсутствия крупных месторождений сода из минералов не добывается.

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 Леблана 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)

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:

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 диоксид углерода и аммиак, выделенный из маточного раствора на первой стадии процесса по реакции:

возвращают в производственный цикл.

Первый содовый завод такого типа в мире был открыт в 1863 в Бельгии; первый завод такого типа в России был основан в районе уральского поселка Березники фирмой «Любимов, Сольве и Ко» в 1883 году. Его производительность составляла 20 тысяч тонн соды в год.

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 карбонат 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.

В настоящее время в ряде стран практически весь искусственно производящийся карбонат натрия вырабатывается по методу Хоу.

Свойства

Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na2CO3·10H2O, при 32,017°С 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°С
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 синтетических моющих средств, эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для умягчения воды паровых котлов и вообще устранения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E500, регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.[1]

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

biograf.academic.ru

Карбонат натрия

Карбонат натрия Na 2 CO 3 или кальцинированная сода, - бесцветное кристаллическое вещество. Хорошо растворяется в воде. Из водного раствора кристаллизуется в виде декагидрат Na 2 CO 3 ? 10H 2 O, который называют кристаллической содой. При прокаливании он теряет кристаллизационную воду и превращается в безводную соль Na 2 CO 3, которая поступает в продажу под названием кальцинированной соды. Кальцинированная сода относится к важнейшим химических продуктов. Она в очень большом количестве применяется в стекольной, мыловаренной, текстильной и бумажной промышленности, а также в паро-силовой хозяйстве для умягчения воды и в домашнем быту.


Основные данные. История промышленного производства.

Карбонат натрия Nа 2 CO 3 или сода, является одним из главных продуктов химической промышленности. В огромных количествах сода потребляется стекольной, мыловаренной, целлюлозно-бумажной, текстильной, нефтяной и другими отраслями промышленности, а также служит для получения различных солей натрия. Применение соды в домашнем обиходе общеизвестно.

К концу XVIII века вся сода, которая применялась в промышленности, добывалась исключительно из природных источников. Такими источниками были естественные отложения карбоната натрия, встречающихся в Египте и других местах, зола морских водорослей и растений, произрастающих на солончаковом почве, и содовые озера. В 1775 г. Французская академия наук, ввиду недостатка щелочей во Франции, назначила премию за изобретение наилучшего способа получения соды из поваренной соли. Однако прошло шестнадцать лет, прежде чем этим вопросом заинтересовался французский врач Леблан, который разработал экономически выгодный сульфатный способ получения соды и в 1791 г. осуществил его в производственном масштабе.

В шестидесятых годах XIX века бельгийский химик Сольвей разработал новый "аммиачный" способ получения соды из хлористого натрия. Аммиачный способ основан на образовании гидрокарбоната натрия при реакции между поваренной солью и гидрокарбонатом аммония в одном растворе.

В промышленности эта реакция осуществляется следующим образом. Концентрированный раствор хлористого натрия насыщают при охлаждении аммиаком, а затем пропускают в него под давлением двуокись углерода, получаемый обжигом известняка. При взаимодействии аммиака, двуокиси углерода и воды образуется гидрокарбонат аммония

3 + СО 2 + Н 2 O = NH 4 HCO 3,

который, вступая в обменную реакцию с хлористым натрием, дает хлорид аммония и гидрокарбонат натрия:

NH 4 HCO 3 + NaCl = NaHCO 3 + NH 4 Cl

Течение этой реакции обусловлен тем, что гидрокарбонат натрия мало растворим в холодной воде и выделяется в виде осадка, который может быть отделен фильтрованием.

При прокаливании гидрокарбонат натрия разлагается на карбонат, воду и двуокись углерода, вновь поступает на производство:

2NaHCO 3 = Nа 2 CO 3 + СО 2 + Н 2 O

Нагрев раствор, содержащий хлористый аммоний, с известью, выделяют назад аммиак:

2NH 4 Cl + Са (ОН) 2 = 2NH 3 + СаСl 2 + 2Н 2 O

Таким образом, при аммиачном способе получения соды единственным отходом производства является хлористый кальций, который остается в растворе после выделения аммиака и имеет ограниченное применение.

Полученная за аммиачным способом сода не содержит кристаллизационной воды и называется кальцинированной содой.

Часть гидрокарбоната натрия используется без дальнейшей переработки. Так, например, он под названием питьевой (или двууглекислой) соды применяется в медицине, а также вместо дрожжей.

Аммиачный способ почти полностью вытеснил сульфатный способ Леблана. Главное его преимущество перед сульфатным способом заключается в большей экономичности (малый расход топлива).


Источники

nado.znate.ru

Натрия карбонат - это... Что такое Натрия карбонат?

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

Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.

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
ГидроксидNaOHh3CO3
ОксидNa2OCO2

Нахождение в природе

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

  • нахколит NaHCO3
  • трона Na2CO3·NaHCO3·2H2O
  • натрон (сода) Na2CO3·10H2O
  • термонатрит Na2CO3·Н2O.

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. В России из-за отсутствия крупных месторождений сода из минералов не добывается.

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 Леблана 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)

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:

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 диоксид углерода и аммиак, выделенный из маточного раствора на первой стадии процесса по реакции:

возвращают в производственный цикл.

Первый содовый завод такого типа в мире был открыт в 1863 в Бельгии; первый завод такого типа в России был основан в районе уральского поселка Березники фирмой «Любимов, Сольве и Ко» в 1883 году. Его производительность составляла 20 тысяч тонн соды в год.

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 карбонат 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.

В настоящее время в ряде стран практически весь искусственно производящийся карбонат натрия вырабатывается по методу Хоу.

Свойства

Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na2CO3·10H2O, при 32,017°С 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°С
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 синтетических моющих средств, эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для умягчения воды паровых котлов и вообще устранения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E500, регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.[1]

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

xzsad.academic.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *