Сода кальцинована (карбонат натрію), сп хімпром
довідкові дані
Карбонат натрію (Na2 CO3) - сіль, утворена катіоном натрію і аніоном вугільної кислоти.
тривіальні назви
Сода - загальна назва технічних натрієвих солей вугільної кислоти.
- Na2 CO3 (карбонат натрію) - кальцинована сода
- Na2 CO3 # 8729; 10H2 O (декагідрат карбонату натрію, містить 62,5% кристалізаційної води) - кристалічна сода; іноді випускається у вигляді Na2 CO3 # 8729; H2 O або Na2 CO3 # 8729; 7H2 O
- NaHCO3 (гідрокарбонат натрію) - питна або харчова сода
Назва «сода» походить від рослини Salsola Soda, із золи якого її добували, кальцинованої соду називали тому, що для отримання її з кристаллогидрата доводилося його кальцинованої (тобто нагрівати до високої температури).
Знаходження в природі
У природі сода (карбонат натрію) зустрічається в золі деяких морських водоростей, а також у вигляді наступних мінералів:
Сучасні содові озера відомі в Забайкаллі і в Західному Сибіру; великою популярністю користується озеро Натрон в Танзанії і озеро Серлс в Каліфорнії. Трону, що має промислове значення, відкрита в 1938 в складі еоценову товщі Грін-Рівер (Вайомінг, США). Разом з трону в цій осадової товщі виявлено багато раніше вважалися рідкісними мінералів, в тому числі Давсон, який розглядається як сировину для отримання соди і глинозему. У США природна сода задовольняє більше 40% потреби країни в цій корисній копалині. У нашій країні через відсутність великих родовищ карбонат натрію з мінералів не видобувається.
Отримання карбонату натрію
До початку XIX століття карбонат натрію отримували переважно з золи деяких морських водоростей і прибережних рослин.
Промисловий аміачний спосіб отримання карбонату натрію
У 1861 році бельгійський інженер-хімік Ернест Сольве запатентував метод виробництва соди (карбонату натрію), який використовується і до цього дня.
В насичений розчин хлориду натрію пропускають еквімолярних кількості газоподібних аміаку і діоксиду вуглецю, тобто як би вводять гідрокарбонат амонію NH4 HCO3:
Випав залишок малорастворимого (9,6 г на 100 г води при 20 ° C) бікарбонату натрію відфільтровують і КАЛЬЦИНУЮЧА (зневоднюють) нагріванням до 140-160 ° C, при цьому він переходить в карбонат натрію:
Утворився діоксид вуглецю і аміак, виділений з маточного розчину на першій стадії процесу по реакції:
повертають у виробничий цикл.
Перший содовий завод такого типу в світі був відкритий в 1863 в Бельгії; перший завод такого типу по виробництву карбонату натрію вУкаіни був заснований в районі теперішнього міста Березники фірмою «Любимов, Сольве і Ко» в 1883 році. Його продуктивність становила 20 тисяч тонн карбонату натрію в рік.
Спосіб Леблана отримання карбонату натрію
У 1791 році Нікола Леблана отримав патент на «Спосіб перетворення глауберової солі в соду». За цим способом при температурі близько 1000 ° C запікається суміш сульфату натрію ( «глауберової солі»), крейди або вапняку (карбонату кальцію) і деревного вугілля. Вугілля відновлює сульфат кальцію до сульфіду:
Сульфід натрію реагує з карбонатом кальцію:
Отриманий розплав обробляють водою, при цьому карбонат натрію переходить в розчин, сульфід кальцію відфільтровують, потім розчин карбонату натрію упаривают. Сиру соду очищають перекристалізацією. Процес Леблана дає соду у вигляді кристалогідрату (див. Вище), тому отриману соду зневоднюють кальцинуванням.
Сульфат натрію отримували обробкою кам'яної солі (хлориду натрію) сірчаною кислотою:
Виділявся в ході реакції хлороводень вловлювали водою з отриманням соляної кислоти.
Перший вУкаіни завод, який виробляв карбонат натрію таким способом, був заснований промисловцем М. Пранг в Чернівцях в 1864 році.
Після появи більш економічного (не залишається в великих кількостях побічний сульфід кальцію) і технологічного способу Сольве, заводи, що працюють за способом Леблана стали закриватися. До 1900 90% підприємств виробляли карбонат натрію за методом Сольве, а останні фабрики, що працюють за методом Леблана закрилися на початку 1920-х. В даний час весь штучно виготовляється карбонат натрію виробляється за методом Сольве.
Властивості карбонату натрію
Кристалогідрати карбонату натрію існують в різних формах: безбарвний моноклінний Na2 CO3 # 8729; 10H2 O, при 32,017 ° С переходить в безбарвний ромбічний Na2 CO3 # 8729; 7H2 O, останній при нагріванні до 35,27 ° C безбарвний переходить в ромбічний Na2 CO3 # 8729; H2 O.
Безводний карбонат натрію являє собою безбарвний кристалічний порошок.
Властивості карбонату натрію
Безводний карбонат натрію
У водному розчині карбонат натрію гідролізується, що забезпечує лужну реакцію середовища. Рівняння гідролізу (в іонної формі):
Перша константа дисоціації вугільної кислоти дорівнює 4,5 # 8729; 10 -7. Всі кислоти, більш сильні, ніж вугільна, витісняють її в реакції з карбонатом кальцію. Так як вугільна кислота вкрай нестійка, вона тут же розкладається на воду і вуглекислий газ:
застосування
Карбонат натрію використовують у скляному виробництві, миловарінні і виробництві синтетичних миючих засобів, емалей, для отримання ультрамарину. Також він застосовується також для пом'якшення води парових котлів і взагалі усунення жорсткості води, для знежирення металів і десульфатізаціі доменного чавуну. Карбонат натрію - вихідний продукт для отримання NaOH, Na2 B4 O7. Na2 HPO4.
У харчовій промисловості використовується в якості емульгатора (харчова добавка E500).