Применение натрия карбоната – Применение и реакции взаимодействия карбоната натрия

Содержание

Карбонат натрия: свойства, получение, применение

Карбонат натрия – это кальцинированная сода или же безводный карбонат натрия. Когда-то ею мыли посуду, а пищевую соду (гидрокарбонат натрия) добавляли в тесто. Школьники отмывали и той, и другой содой следы чернил с поверхности парт. Каждый узнает о химической формуле и происхождении этого мелкокристаллического порошка белого цвета в школе.

Получение вещества

Химическая формула карбоната натрия – Na2CO3 (натриевая соль слабой угольной кислоты). Содой пользовались еще со времен Древнего Египта. Тогда источником кальцинированной соды были естественные месторождения, такие пласты залегали в слоях земной коры. Теперь  натрия карбонат выделяют из некоторых минералов. В природе источником соды служат содовые озера, которые расположены в Забайкалье, в США, а самое популярное озеро в Танзании.

Кальцинированная сода применяется только для бытовых целей, ни в коем случае не в пищу

Позже научились добывать соду из золы морских водорослей и некоторых прибрежных растений. Благодаря названию растения Salsola Soda (солянка содоносная) карбонат натрия получил свое название в быту. Его добыча из водорослей являлась основным способом производства вплоть до 19 века.

Возможно, вам будет интересно: Столовая сода: целебные свойства, применение и оздоровление

Химическая промышленность не стояла на месте. В 1791 году французский ученый химик Леблан запатентовал метод превращения глауберовой соли в натриевую соль. Так впервые в лабораторных условиях получили кальцинированную соду. Пищевая сода появилась позже. В 1861 году бельгийский инженер-химик Сольве запатентовал промышленный способ создания соды путем соединения хлорида натрия, аммиака и диоксида углерода. Этот метод получения карбоната натрия используют и сейчас.

Видео: получение карбоната натрия из пищевой соды

Применение кальцинированной соды

Карбонат натрия широко применяется в технической и химической промышленности. Его используют при производстве стиральных порошков и чистящих средств, стекла и чугуна. Соду применяют в мыловарении, для смягчения воды, либо для полного устранения ее жесткости. Также ее используют в текстильной и нефтепромышленности. Помогает кальцинированная сода и в быту.

Больше о кальцинированной соде: Кальцинированная (техническая) сода: применение, характеристики, достоинства и недостатки

Карбонат натрия в быту

  • Удаление накипи

Натрия карбонат замечательно справляется с накипью на посуде. Достаточно в воду добавить 1-2 столовые ложки кальцинированной соды и прокипятить в течение 30 минут, и чайник засияет, как новый. Не забудьте после чистки сполоснуть чайник от содового порошка чистой водой.

  • Сода от нагара

Сода избавит от нагара на посуде снаружи. Следует на губку насыпать немного нашего чудо-порошка и потереть поверхность, с которой нужно убрать загрязнение. Эмаль на кастрюлях и чайнике засияет, как новая, а жирные пятна и нагар исчезнут.

После обработки содой кастрюли будут как новые

  • Чистка сантехники

Кальцинированная сода поможет чистить унитаз, ванну и умывальник. Убрать загрязнение, плесень, ржавчину и ужасный осадок с сантехники можно при помощи карбоната натрия. Для этого нужно ½ стакана соды всыпать в чашу унитаза, затем туда же влить столько же 9% уксуса, тщательно распределить смесь по внутренней части унитаза туалетным ершиком и дать постоять так от 15 до 30 минут. Время выдержки зависит от степени загрязнения и количества пятен. Затем хорошо промыть поверхность водой.

Чтоб вычистить внешнюю часть унитаза и другую керамику в ванной, смешайте карбонат натрия с водой до состояния мягкой кашицы. Ее следует нанести ее на обрабатываемую поверхность губкой, выдержать от 10 минут или более, а после смыть уксусным раствором. По окончании работ промойте все чистой водой. Помните о мерах предосторожности: проводите манипуляции в хорошо проветриваемом помещении (откройте двери, окно или включите вытяжку), а кожу рук защищайте резиновыми перчатками.

А тут можно прочесть о еще одном виде соды — каустической: Что такое каустическая сода: свойства и способы применения

  • Отбеливание и удаление пятен

Натрия карбонат замечательно выполняет функции пятновыводителя и деликатного отбеливателя для тканей. Чтоб вывести пятно, следует смешать столовую ложку бельевой соды (она же кальцинированная сода) с водой и нанести на пятно. Через 15 минут смойте раствор. Если пятно не исчезло, процедуру требуется повторить. Желаете усилить эффект ­– вместо воды добавьте нашатырный спирт или перекись водорода. Чтобы отбелить одежду, замочите ее на 2-5 часов в таком растворе: пять ложек соды и две ложки нашатыря на пять литров чистой воды. Далее белье тщательно прополощите и постирайте, как обычно.

Обратите внимание: этот рецепт поможет устранить желтизну с тканей, если в этом растворе белье прокипятить не менее получаса.

Можно ли кальцинированной содой стирать в машинке? Конечно – загрузите в лоток для порошка полстакана соды и включайте привычную программу.

Бельевая сода используется и для ручной стирки. На пять литров чистой воды добавьте 5 столовых ложек содового порошка и раствор готов для стирки. Такие рецепты стирки, отбеливания не подойдут для деликатных тканей – шелка, шерсти, кашемира и др.

Помимо стирки белья, кальцинированная сода прочистит барабан стиральной машины

Ремонтные работы

Сода ­– превосходная помощница во время ремонта. Если требуется обновить покрытие пола, а тратить время на скобление от старой краски нет времени и сил, тогда заранее посыпьте карбонатом натрия поверхность, накройте влажной мешковиной, и через 12 часов снять старую краску не составит труда.

Если желаете избавиться от засора в трубах, то с этой задачей легко справится натрия карбонат. Достаточно полстакана соды залить 2-3 литрами кипятка, чтобы устранить проблему. Засыпаем соду в слив, заливаем кипяток, оставляем на тридцать минут, через полчаса смываем большим количеством воды.

Водный раствор кальцинированной соды легко отчистит бытовую технику от пыли, грязи, жира и других загрязнений. При въевшихся пятнах рекомендуется потереть влажной губкой с нанесенной на нее кашицей из соды и воды. Точно так можно проводить влажную уборку в доме добавляя немного карбоната натрия в воду.

Возможно, будет интересно о применении в быту соды пищевой с уксусом: Сода и уксус: как их использовать для поддержания чистоты и в кулинарии

Работая с карбонатом натрия, помните о безопасности. Предохраняйте от попадания вещества и раствора слизистую глаз, рта, открытую кожу, защищайте руки перчатками, избегайте отравления и аллергических реакций (возможны зуд, жжение и покраснение). Держите порошок подальше от детей. Все работы проводите в хорошо проветриваемых помещениях.

В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки E500, — регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.

Использование соды в кулинарии

Карбонат натрия (кальцинированную соду) в кулинарии применять нельзя. Для пищевых продуктов используют только гидрокарбонат натрия (пищевая сода, NaHCO3), он входит в состав многих продуктов, разрыхлителей, применяется для улучшения вкуса мяса и рыбы, добавляет воздушности тесту. Многие рецепты не обходятся без пищевой соды.

Важно! В кулинарии применяют только пищевую соду — бикарбонат натрия.

Видео: отличия кальцинированной и пищевой соды

Польза и вред карбонатов натрия

Использование питьевой соды (пищевой, гидрокарбоната натрия, бикарбоната натрия, натрия двууглекислого) способно улучшить состояние здоровья. Доказано, что пищевая сода

  • снижает артериальное давление;
  • исключает дефицит натрия в организме;
  • применяется для похудения;
  • улучшает обмен веществ;
  • способствует расщеплению жиров;
  • выводит токсины из организма;
  • оказывает положительный эффект на состояние кожи и волос;
  • борется с грибковыми заболеваниями, простудой, ангиной,  стоматологическими проблемами.

Для простуды сода пищевая – враг №1

Чрезмерное использование NaHCO(бикарбоната натрия, пищевой соды) может повысить кислотность желудка вследствие инверсных реакций. Перед использованием того или иного метода лечения натрием двууглекислым обязательно проконсультируйтесь со своим семейным доктором.

Что говорят врачи о пищевой соде, можно прочесть тут: Гидрокарбонат натрия для организма человека: больше пользы или вреда?

А вот карбонат натрия (соду кальцинированную) внутрь применять нельзя. При использовании этого вещества для уборки всегда помните о мерах предосторожности и дозировке. Кальцинированная сода не просто вызывает раздражение, а разъедает кожу, поэтому если она попала туда, необходимо как можно скорее смыть порошок или его раствор большим количеством воды.

Карбонат натрия (кальцинированная  сода) обладает сильным разъедающим действием.

Упаковывается кальцинированная сода чаще всего в плотный полиэтилен, масса колеблется от 125 грамм в упаковке до мешков весом в 25 килограмм. Транспортировка не требует специальных условий, поэтому перевозят карбонат натрия обычным способом. Но помните о высокой гигроскопичности соды, поэтому нужно предупредить попадание влаги при хранении и транспортировке.

Пищевую и кальцинированную соду сложно отличить по внешнему виду

Не стоит путать кальцинированную соду с пищевой. Для стирки и уборки применяется и та, и другая разновидность соды. А вот в пищевых целях используют исключительно натрий двууглекислый, поэтому будьте внимательны!

topsoda.ru

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

Карбона́т на́трия — химическое соединение Na

2CO3, 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.

dvc.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.

dis.academic.ru

Карбонат натрия • ru.knowledgr.com

Карбонат натрия (также известный как хозяйственная сода, поташ и кристаллы содовой), NaCO, является солью натрия углеродистой кислоты (разрешимый в воде).

Это обычно происходит как прозрачный heptahydrate, который с готовностью расцветает, чтобы сформировать белый порошок, моногидрат. Чистый карбонат натрия - белый, порошок без запаха, который является гигроскопическим (поглощает влажность от воздуха), имеет щелочной вкус и формирует решительно щелочное водное решение. Карбонат натрия известен внутри страны за его повседневное использование в качестве водного смягчителя. Это может быть извлечено из пепла многих заводов, растущих в богатых натрием почвах, таких как растительность из Ближнего Востока, водоросль из Шотландии и морская водоросль из Испании. Поскольку пепел этих богатых натрием заводов заметно отличался от пепла древесины (раньше создавал поташ), они стали известными как «поташ». Это искусственно произведено в больших количествах из соли (поваренная соль) и известняк методом, известным как Аммиачно-содовый процесс.

Использование

Изготовление стекла - одно из самого важного использования карбоната натрия. Карбонат натрия действует как поток для кварца, понижая точку плавления смеси к чему-то достижимому без специальных материалов. Это «натриевое стекло» мягко водное разрешимый, таким образом, некоторый карбонат кальция добавлен к предварительно расплавить смеси, чтобы сделать стакан произведенным нерастворимый. Этот тип стекла известен как стакан натровой извести: «содовая» для карбоната натрия и «известь» для карбоната кальция. Стакан натровой извести был наиболее распространенной формой стекла в течение многих веков.

Карбонат натрия также используется в качестве относительно сильной основы в различных параметрах настройки. Например, карбонат натрия используется в качестве регулятора pH фактора, чтобы поддержать стабильные щелочные условия, необходимые для действия большинства агентов развития фотопленки.

Это - общая добавка в муниципальных бассейнах, используемых, чтобы нейтрализовать коррозийные эффекты хлора и поднять pH фактор.

В кулинарии это иногда используется вместо гидроокиси натрия для lyeing, особенно с немецкими кренделями с солью и рулонами щелка. Эти блюда рассматривают с раствором щелочного вещества изменить pH фактор поверхности еды и улучшить браунинг.

В набивке чучел карбонат натрия, добавленный к кипящей воде, удалит плоть из черепа или костей трофеев, чтобы создать «европейскую гору черепа» или для образовательного показа в биологических и исторических исследованиях.

В химии это часто используется в качестве электролита. Электролиты обычно основаны на соли, и действия карбоната натрия как очень хороший проводник в процессе электролиза. Кроме того, в отличие от ионов хлорида, которые формируют хлоргаз, ионы карбоната не коррозийные к анодам. Это также используется в качестве основного стандарта для кислотно-щелочных титрований, потому что это твердо и стабильно воздухом, облегчая весить точно.

Внутреннее использование

Во внутреннем использовании это используется в качестве водного смягчителя в стирке. Это конкурирует с ионами магния и кальция в жесткой воде и препятствует тому, чтобы они сцепились с используемым моющим средством. Карбонат натрия может использоваться, чтобы удалить жир, нефть и винные окраски. Карбонат натрия также используется в качестве агента очистки от окалины в котлах, таких как найденные в машинах кофе эспрессо и кофейниках.

В окрашивании с реактивными волокном красками карбонат натрия (часто под именем, такими как фиксатив поташа или активатор поташа) используется, чтобы гарантировать надлежащее химическое соединение краски с целлюлозой (завод) волокна, как правило прежде, чем окрасить (для красок связи), смешивается с краской (для живописи краски), или после окрашивания (для окрашивающего погружения).

Тест карбоната натрия

Тест карбоната натрия (чтобы не быть перепутанным с тестом извлечения карбоната натрия) используется, чтобы различить некоторые общие металлические ионы, которые ускорены как их соответствующие карбонаты. Тест может различить медь, Фи и CA/цинк/свинец. Решение для карбоната натрия добавлено к соли металла. Поспешный синий указывает на ион меди. Грязный поспешный зеленый указывает на ион Фи. Желто-коричневое поспешное указывает на ион Фи. Поспешный белый указывает на CA, Цинк или ион Свинца. Сформированные составы являются, соответственно, медью (II) карбонат, железо (II) карбонат, железо (III) окись, карбонат кальция, цинковый карбонат и лидерство (II) карбонат. Этот тест используется, чтобы ускорить подарок иона как, почти все карбонаты нерастворимые. В то время как этот тест полезен для сообщения этих катионов обособленно, это терпит неудачу, если другие ионы присутствуют, потому что большинство металлических карбонатов нерастворимое и ускорит. Кроме того, кальций, цинк и свинцовые ионы, которые все производят белый, ускоряют с карбонатом, мешая различать их. Вместо карбоната натрия, может быть добавлена гидроокись натрия, это дает почти те же самые цвета, за исключением того, что лидерство и цинковые гидроокиси разрешимы в избыточной щелочи и могут следовательно быть отличены от кальция. Для полной последовательности тестов, используемых для качественного анализа катиона, посмотрите качественный неорганический анализ.

Другие заявления

Карбонат натрия - пищевая добавка (E500), используемый в качестве регулятора кислотности, агента антиспекания, поднимая вещество и стабилизатор. Это - один из компонентов, раствор щелочных солей раньше давал ramen лапше их характерный аромат и структуру. Это также используется в производстве snus (понюшка Шведского стиля), чтобы стабилизировать pH фактор конечного продукта. В Швеции snus отрегулирован как продукт питания, потому что это помещено в рот, требует пастеризации и содержит только компоненты, которые одобрены как пищевые добавки.

Карбонат натрия также используется в производстве порошка шербета. Охлаждение и первоклассная сенсация следуют из эндотермической реакции между карбонатом натрия и слабой кислотой, обычно лимонной кислотой, выпуская газ углекислого газа, который происходит, когда шербет увлажнен слюной.

В Китае это используется, чтобы заменить воду щелка в корке традиционных кантонских лунных пирогов, и во многих других китайских паривших булочках и лапше.

Карбонат натрия используется кирпичной промышленностью, поскольку агент проверки, чтобы уменьшить количество воды должен был вытеснить глину.

В кастинге это упоминается как «связующий материал» и используется, чтобы позволить влажный альгинатный придерживаться, склеился альгинатный.

Карбонат натрия используется в зубных пастах, где он действует как пенящееся вещество и абразив, и временно увеличить pH фактор рта.

Карбонат натрия используется хлопковой промышленностью, чтобы нейтрализовать серную кислоту, необходимую для кислоты de-linting нечеткого семя хлопчатника.

Карбонат натрия, в решении с поваренной солью, может использоваться для очистки серебра. В нереактивном контейнере (стекло, пластмассовое или керамическое), алюминиевая фольга и серебряный объект погружены в горячий рассол. Поднятый pH фактор расторгает алюминиевый слой окиси на фольге и позволяет гальваническому элементу быть установленным. Водородные ионы, произведенные этой реакцией, уменьшают ионы сульфида на серебряном металле серебра восстановления. Сульфид может быть выпущен как небольшие количества сероводорода. Полоскание и мягко полировка серебра восстанавливают высоко полированное условие.

Карбонат натрия используется в некоторых буферах pH фактора воды аквариума, чтобы поддержать желаемый pH фактор и твердость карбоната (KH).

Физические свойства

Составное теплосодержание решения карбоната натрия - −28.1 kJ/mol для 10% w/w водный раствор. Твердость Mohs моногидрата карбоната натрия 1.3.

Возникновение

Карбонат натрия кристаллизует от воды, чтобы сформировать три различных гидрата:

  1. карбонат натрия decahydrate (natron)
  2. карбонат натрия heptahydrate (не известный в минеральной форме)
  3. моногидрат карбоната натрия (thermonatrite).

Карбонат натрия разрешим в воде и может произойти естественно в засушливых регионах, особенно в месторождениях полезных ископаемых (evaporites) сформированный, когда сезонные озера испаряются. Залежи минерала natron были добыты от оснований сухого озера в Египте с древних времен, когда natron использовался в подготовке мумий и в раннем изготовлении стекла.

Безводная минеральная форма карбоната натрия - довольно редкий и названный natrite. Карбонат натрия также прорывается от Ола Дойнио Ленгая, уникального вулкана Танзании, и это, как предполагают, прорвалось с других вулканов в прошлом, но, из-за нестабильности этих полезных ископаемых в поверхности земли, вероятно, будут разрушены. Все три минералогических формы карбоната натрия, а также трона, trisodium hydrogendicarbonate дигидрат, также известны от ультращелочных скал pegmatitic, которые происходят, например, в Кольском полуострове в России.

Производство

Горная промышленность

Трона, trisodium hydrogendicarbonate дигидрат (NaHCOCO · 2HO), добыт в нескольких областях США и обеспечивает почти все внутреннее потребление карбоната натрия. Большие естественные депозиты, найденные в 1938, такие как один под Грин-Ривер, Вайоминг, сделали горную промышленность более экономичной, чем промышленное производство в Северной Америке.

Есть важные запасы Троны в Турции; два миллиона тонн поташа были извлечены из запасов под Анкарой.

Это также добыто от некоторых щелочных озер, таких как Озеро Магади в Кении, посыпая. Жаркие солевые весны непрерывно пополняют соль в озере так, чтобы, если темп выемки грунта не больше, чем темп пополнения, источник был полностью стабилен.

Солянка и водоросль

Несколько «halophyte» (солено-терпимые) виды растений и разновидности морской водоросли могут быть обработаны, чтобы привести к нечистой форме карбоната натрия и этим источникам, преобладали в Европе и в другом месте до начала 19-го века. Наземные растения (как правило, glassworts или saltworts) или морская водоросль (как правило, разновидности Fucus) были получены, высушены и сожжены. Пепел был тогда «lixiviated» (вымыт с водой), чтобы сформировать щелочной раствор. Это решение было вскипячено сухое, чтобы создать конечный продукт, который назвали «поташем»; это очень старое название относится к типичному растительному источнику для поташа, который был маленьким однолетним кустом содовая Salsola («солянка»).

Концентрация карбоната натрия в поташе значительно различалась очень, от 2-3 процентов для полученной из морской водоросли формы («водоросль»), к 30 процентам для лучшей солянки, произведенной из saltwort заводов в Испании. Завод и источники морской водоросли для поташа, и также для связанной щелочи «поташ», стали все более и более несоответствующими к концу 18-го века и поиска коммерчески жизнеспособных маршрутов к синтезированию поташа от соли и других усиленных химикатов.

Процесс Leblanc

В 1791 французский химик Николас Леблэнк запатентовал процесс для производства карбоната натрия от соли, серной кислоты, известняка и угля. Во-первых, морская соль (поваренная соль) была вскипячена в серной кислоте, чтобы привести к сульфату натрия и водородному газу хлорида, согласно химическому уравнению

:2 NaCl + HSO → NaSO + 2 HCl

Затем, сульфат натрия был смешан с сокрушенным известняком (карбонат кальция) и уголь, и смесь была сожжена, произведя сульфид кальция.

:NaSO + CaCO + 2 C → NaCO + 2 CO +

CaS

Карбонат натрия был извлечен из пепла с водой, и затем собран, позволив воде испариться.

Соляная кислота, произведенная процессом Leblanc, была основным источником загрязнения воздуха, и побочный продукт сульфида кальция также представил проблемы вывоза отходов. Однако это осталось главным производственным методом для карбоната натрия до конца 1880-х.

Аммиачно-содовый процесс

В 1861 бельгийский промышленный химик Эрнест Сольвей развил метод, чтобы преобразовать поваренную соль в карбонат натрия, используя аммиак. Процесс Сольвея сосредоточился вокруг большой полой башни. В основании карбонат кальция (известняк) был нагрет, чтобы выпустить углекислый газ:

:CaCO → CaO + CO

Наверху, сконцентрированный раствор поваренной соли и аммиака вошел в башню. Поскольку углекислый газ пузырился через него, ускоренный бикарбонат натрия:

:NaCl + NH + CO + HO → NaHCO + NHCl

Бикарбонат натрия был тогда преобразован в карбонат натрия, нагрев его, выпустив воду и углекислый газ:

:2 NaHCO → NaCO + HO + CO

Между тем аммиак был восстановлен от побочного продукта нашатырного спирта, рассматривая его с известью (гидроокись кальция) перенесенный от поколения углекислого газа:

:CaO + HO → приблизительно (О)

,

:Ca (О), + 2 NHCl → CaCl + 2 NH + 2 HO

Поскольку Аммиачно-содовый процесс перерабатывает свой аммиак, он потребляет только морскую воду и известняк, и имеет хлорид кальция как его единственный ненужный продукт. Это сделало его существенно более экономичным, чем процесс Leblanc, и это скоро прибыло, чтобы доминировать над мировым производством карбоната натрия. К 1900 90% карбоната натрия были произведены Аммиачно-содовым процессом и последним обрабатывающим заводом Leblanc, закрытым в начале 1920-х.

Процесс Ху

Развитый китайским химиком, Как Debang в 1930-х. Более ранний пар, преобразовывающий углекислый газ побочного продукта, был накачан через влажный раствор поваренной соли и аммиака, чтобы произвести бикарбонат натрия через следующие реакции:

:NH + CO + HO → NHHCO

:NHHCO + NaCl → NHCl +

NaHCO

Бикарбонат натрия был собран как поспешное должное к его низкой растворимости и затем нагрелся, чтобы привести к чистому карбонату натрия, подобному, чтобы продлиться шаг Аммиачно-содового процесса. Больше поваренной соли добавлено к остающемуся раствору аммония и поваренных солей; также больше аммиака накачано в 30-40 °C к этому решению. Температура решения тогда понижена к ниже 10 °C. Растворимость нашатырного спирта выше, чем та из поваренной соли в 30 °C и ниже в 10 °C. Из-за этого температурного зависимого различия в растворимости и эффекта общего иона, нашатырный спирт ускорен в растворе поваренной соли.

Китайское имя процесса Ху, lianhezhi jianfa , означает «Двойной Производственный Щелочной Метод»: процесс Ху соединен с процессом Хабера и предлагает лучшую экономику атома, устраняя производство хлорида кальция, так как аммиак больше не должен восстанавливаться. Нашатырный спирт побочного продукта может быть продан в качестве удобрения.

См. также

  • Остаточный индекс карбоната натрия
  • Бикарбонат натрия

Дополнительные материалы для чтения

Внешние ссылки

  • American Natural Soda Ash Company
  • Международная химическая карта безопасности 1 135
  • Использование карбоната натрия в окрашивании

ru.knowledgr.com

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

dvc.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.

brokgauz.academic.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *