Bicarbonat de sodiu | |||
---|---|---|---|
| |||
General | |||
Nume sistematic |
Bicarbonat de sodiu | ||
Nume tradiționale | sodă, carbonat de sodiu; decahidrat - sifon de spălat | ||
Chim. formulă | Na2CO3 _ _ _ _ | ||
Proprietăți fizice | |||
Masă molară | 105,99 g/ mol | ||
Densitate | 2,53 g/cm³ | ||
Proprietati termice | |||
Temperatura | |||
• topirea | 854°C | ||
• descompunere | 1000°C | ||
Entalpie | |||
• educaţie | -1130,7 kJ/mol | ||
Proprietăți chimice | |||
Constanta de disociere a acidului | 10.33 | ||
Solubilitate | |||
• în apă la 20 °C | 21,8 g/100 ml | ||
Clasificare | |||
Reg. numar CAS | 497-19-8 | ||
PubChem | 10340 | ||
Reg. numărul EINECS | 207-838-8 | ||
ZÂMBETE | C(=O)([O-])[O-].[Na+].[Na+] | ||
InChI | InChI=1S/CH2O3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L | ||
Codex Alimentarius | E500(i) și E500 | ||
RTECS | VZ4050000 | ||
CHEBI | 29377 | ||
ChemSpider | 9916 | ||
Siguranță | |||
LD 50 | 4 g/kg (șobolani, oral) | ||
Pictograme GHS |
![]() |
||
NFPA 704 |
![]() |
||
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel. | |||
Fișiere media la Wikimedia Commons |
Carbonatul de sodiu (cenusa de sodiu) este un compus anorganic , sare de sodiu a acidului carbonic cu formula chimica Na 2 CO 3 . Cristale incolore sau pulbere albă, solubilă în apă. Soda este un produs higroscopic; absoarbe vaporii de apă și dioxidul de carbon în aer pentru a forma o sare acidă a bicarbonatului de sodiu și prăjituri atunci când sunt depozitate în aer liber [1] . Ei produc carbon de sodiu grad A (granulat), grad B (pulbere) și din minereu de nefelină ( GOST 10689-75 ) [1] .
În industrie, se obține în principal din clorură de sodiu conform metodei Solvay. Se folosește la fabricarea sticlei, la producerea detergenților, se folosește în procesul de obținere a aluminiului din bauxită și în rafinarea petrolului.
Apare sub formă de cristale incolore sau pulbere albă. Există în mai multe modificări diferite: modificarea α cu o rețea cristalină monoclinică se formează la temperaturi de până la 350°C, apoi, atunci când este încălzită peste această temperatură și până la 479°C, trece în modificarea β, care de asemenea are o rețea cristalină monoclinică. Duritatea Mohs a carbonatului de sodiu monohidrat este de 1,3 [2] Pe măsură ce temperatura crește peste 479°C, compusul suferă o modificare γ cu o rețea hexagonală. Se topește la 854°C, când este încălzită peste 1000°C, se descompune formând oxid de sodiu și dioxid de carbon [3] [4] .
Hidrații cristalini ai carbonatului de sodiu există sub diferite forme: Na 2 CO 3 10H 2 O monoclinic incolor, la 32,017 ° C se transformă în Na 2 CO 3 7H 2 O incolor rombic, acesta din urmă, la încălzire la 35,27 ° C, incolor se transformă în rombic Na 2 CO 3 H 2 O. În intervalul 100−120 °C, monohidratul pierde apă.
parametru | carbonat de sodiu anhidru | decahidrat Na2CO310H2O _ _ _ _ _ |
---|---|---|
masa moleculara | 105,99 amu | 286,14 amu |
temperatură de topire | 854°C | 32°C |
solubilitate | insolubil în acetonă și disulfură de carbon ; puțin solubil în etanol ; foarte solubil în glicerină și apă | |
densitate | 2,53 g/cm³ (la 20°C) | 1,446 g/cm³ (la 17°C) |
entalpia standard de formare ΔH | −1131 kJ/mol (t) (la 297 K) | -4083,5 kJ/mol ((t) (la 297K) |
energia Gibbs standard de formare G | −1047,5 kJ/mol (t) (la 297 K) | -3242,3 kJ/mol ((t) (la 297K) |
entropia standard a educației S | 136,4 J/mol K (t) (la 297K) | |
capacitate termică molară standard C p | 109,2 J/mol K (g) (la 297K) |
temperatura , °C | 0 | zece | douăzeci | 25 | treizeci | 40 | cincizeci | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 |
solubilitate , g Na2CO3la 100 g H2O | 7 | 12.2 | 21.8 | 29.4 | 39,7 | 48,8 | 47.3 | 46.4 | 45.1 | 44,7 | 42.7 | 39.3 |
Într-o soluție apoasă, carbonatul de sodiu este hidrolizat , ceea ce asigură o reacție alcalină a mediului. Ecuația hidrolizei (în formă ionică):
Prima constantă de disociere a acidului carbonic este 4,5⋅10 −7 . Toți acizii mai puternici decât carbonicul îl înlocuiesc în reacția cu carbonatul de sodiu. Deoarece acidul carbonic este extrem de instabil, se descompune imediat în apă și dioxid de carbon:
Carbonatul de sodiu poate fi izolat ca trei hidrați diferiți și o sare anhidră:
Decahidratul se formează din soluții apoase care cristalizează în intervalul de temperatură de la -2,1 la +32,0 °C, heptahidratul în intervalul îngust de 32,0 la 35,4 °C, iar peste această temperatură se formează monohidratul . [5]
În aer uscat, decahidratul și heptahidratul pierd apă pentru a forma monohidrat. Au fost raportați alți hidrați, cum ar fi cu 2,5 unități de apă per unitate de carbonat de sodiu ("pentahemihidrat"). [6]
În natură, sifonul se găsește în cenușa unor alge marine, precum și sub formă de minerale:
Lacuri moderne de sifon mineral cunoscut în Transbaikalia [7] și în Siberia de Vest ; Lacul Natron din Tanzania și Lacul Searles din California sunt foarte faimoase [8] . Trona , care este de importanță industrială, a fost descoperită în 1938 ca parte a straturilor eocene ale râului Green ( Wyoming , SUA ). Împreună cu tronul, în acest strat sedimentar au fost găsite multe minerale considerate anterior, inclusiv dawsonita , care este considerată materie primă pentru producerea de sifon și alumină . În SUA, soda naturală este extrasă de 4 companii din Wyoming și una din California, aproximativ jumătate este exportată [9] . Aproximativ un sfert din sifonul folosit la nivel mondial provine din surse naturale, din care 90% provine din SUA [10] .
Până la începutul secolului al XIX-lea, carbonatul de sodiu se obținea în principal din cenușa unor alge marine, plantelor de coastă și saline prin recristalizarea NaHCO3 relativ slab solubil din leșie .
Unele specii de plante halofite și alge marine pot fi procesate pentru a produce forma brută de carbonat de sodiu. Această sursă industrială de carbon de sodiu a dominat Europa și alte țări până la începutul secolului al XIX-lea.
Au fost colectate, uscate și arse plante terestre (de obicei saline englezești ) sau alge (de obicei specii Fucus ) . Cenușa a fost apoi „leșiată” (spălată cu apă) pentru a forma o soluție alcalină. Această soluție a fost fiartă până la uscare pentru a crea produsul final, care a fost numit „sodă carbonică”; acest nume foarte vechi provine de la cuvântul arab „Soda”, care la rândul său este aplicat „sat soda” – unul dintre numeroasele tipuri de plante de coastă recoltate pentru cultivare. „ Barilla ” este un termen comercial aplicat formei tehnice a carbonatului de sodiu obținut din cenușa plantelor de coastă sau algelor [11] . [12]
Concentrația de carbonat de sodiu în soda a variat foarte mult, de la 2-3 la sută pentru forma derivată din alge marine („kelp”) la 30 la sută pentru cea mai fină barilla derivată din sărată din Spania. Sursele de sodă și leșia asociată „de potasiu” din plante și alge marine au devenit din ce în ce mai puțin decât surse adecvate până la sfârșitul secolului al XVIII-lea și a început căutarea unor modalități viabile comercial de a sintetiza soda din sare de masă și alte substanțe chimice comune. .
Oamenii de știință ruși au dezvoltat un proces de obținere a aluminei din concentratul de nefelină , a cărui caracteristică este absența subproduselor [1] . În timpul procesării , din nefeline și calcar se obțin ciment , sodă, potasiu și alumină . Nefelina este sinterizată cu calcar și produsul este procesat pentru a extrage alumină , sodă și oxid de potasiu. Apoi, după levigare , nămolul de belite este folosit pentru a produce ciment [1] . Nefelinele sunt asociate cu depozite de apatită , din care se extrage uraniul , și minereuri de titan-niobiu.
Trona , hidrogen dicarbonat trisodic dihidrat (Na 3 HCO 3 CO 3 2H 2 O) este extras în Turcia . Eti Soda , care face parte din grupul Ciner Holding , dezvoltă cel mai bogat zăcământ de trona din Beypazari , lângă Ankara . două milioane de tone de carbon de sodiu au fost recuperate dintr-un depozit de lângă Ankara.
De asemenea, este extras din unele lacuri alcaline, cum ar fi Lacul Magadi din Kenya , prin dragare. Izvoarele calde sărate completează în mod constant aprovizionarea cu sare a lacului, așa că atâta timp cât rata de dragare nu depășește rata de reaprovizionare, izvorul este complet durabil. Este exploatat în mai multe zone ale Statelor Unite și asigură aproape tot consumul intern de carbonat de sodiu. Depozitele naturale mari descoperite în 1938, precum cel de lângă Green River, Wyoming, au făcut ca dezvoltarea tronei ca mineral să fie mai economică decât producția industrială din America de Nord.
În 1791, chimistul francez Nicolas Leblanc a primit un brevet pentru „Metoda de transformare a sării Glauber în sifon”. Conform acestei metode, un amestec de sulfat de sodiu („sare Glauber”), cretă sau calcar ( carbonat de calciu ) și cărbune este copt la o temperatură de aproximativ 1000 ° C. Cărbunele [13] reduce sulfatul de sodiu la sulfură:
Sulfura de sodiu reacţionează cu carbonatul de calciu:
Topitura rezultată este tratată cu apă, în timp ce carbonatul de sodiu intră în soluție, sulfura de calciu este filtrată, apoi soluția de carbonat de sodiu este evaporată. Soda brută este purificată prin recristalizare . Procesul Leblanc produce sifon sub forma unui hidrat cristalin (vezi mai sus), astfel încât sifonul rezultat este deshidratat prin calcinare.
Sulfatul de sodiu a fost obținut prin tratarea sării geme ( clorură de sodiu ) cu acid sulfuric :
Clorura de hidrogen eliberată în timpul reacției a fost parțial captată de apă pentru a forma acid clorhidric , dar acidul clorhidric în sine a rămas principala sursă de poluare a aerului.
Prima fabrică de sifon de acest tip din Rusia a fost fondată de către industriașul M. Prang și a apărut la Barnaul în 1864 .
După apariția unei metode Solvay mai economice (nu rămân cantități mari de produs secundar sulfură de calciu) și tehnologică, fabricile care funcționează conform metodei Leblanc au început să se închidă. Până în 1900, 90% dintre fabrici produceau sifon folosind metoda Solvay, iar ultimele fabrici care foloseau metoda Leblanc s-au închis la începutul anilor 1920 [14] [15] .
În 1861, inginerul chimist belgian Ernest Solvay a brevetat o metodă de producere a sodei, care este folosită și astăzi [16] .
Cantități echimolare de amoniac gazos și dioxid de carbon sunt trecute într-o soluție saturată de clorură de sodiu , adică ca și cum s-ar introduce bicarbonat de amoniu NH4HCO3 :
Reziduul precipitat de bicarbonat de sodiu ușor solubil (9,6 g la 100 g de apă la 20 ° C) este filtrat și calcinat (deshidratat) prin încălzire la 140-160 ° C, în timp ce trece în carbonat de sodiu:
CO2 rezultat este returnat la ciclul de producție . Clorura de amoniu NH 4 Cl este tratată cu hidroxid de calciu Ca (OH) 2 :
NH3 rezultat este, de asemenea, returnat la ciclul de producție.
Astfel, singurul deșeu de producție este clorura de calciu .
Prima fabrică de sifon de acest tip din lume a fost deschisă în 1863 în Belgia ; Prima fabrică de acest tip din Rusia a fost fondată în zona orașului Ural Berezniki de către Lyubimov, Solvay și Co. în 1883 [17] . Productivitatea sa a fost de 20 de mii de tone de sifon pe an.
Până acum, această metodă rămâne principala metodă de obținere a sifonului în toate țările.
Dezvoltat de chimistul chinez Hou Debang în anii 1930. Diferă de procesul Solvay prin faptul că nu utilizează hidroxid de calciu.
Conform metodei lui Howe, dioxidul de carbon și amoniacul sunt furnizate unei soluții de clorură de sodiu la o temperatură de 40 de grade. Bicarbonatul de sodiu mai puțin solubil precipită în timpul reacției (ca în metoda Solvay). Apoi soluția este răcită la 10 grade. În acest caz, clorura de amoniu precipită, iar soluția este reutilizată pentru a produce următoarele porții de sifon.
Comparație de moduriConform metodei Howe, NH4Cl se formează ca produs secundar în loc de CaCl2 conform metodei Solvay.
Procesul Solvay a fost dezvoltat înainte de apariția procesului Haber , la acea vreme amoniacul era insuficient, așa că era necesară regenerarea acestuia din NH4Cl . Metoda lui Howe a apărut mai târziu, nevoia de regenerare a amoniacului nu mai era atât de acută, respectiv amoniacul nu putea fi extras, ci folosit ca îngrășământ cu azot sub formă de compus NH 4 Cl.
Cu toate acestea, NH 4 Cl conține clor, al cărui exces este dăunător pentru multe plante, astfel încât utilizarea NH 4 Cl ca îngrășământ este limitată. La rândul său, orezul tolerează bine excesul de clor, iar în China, unde NH 4 Cl este folosit pentru cultivarea orezului, metoda Hou, care produce NH 4 Cl ca produs secundar, este mai răspândită decât în alte regiuni.
În prezent, într-o serie de țări, aproape tot carbonatul de sodiu produs artificial este produs prin metoda Solvay (inclusiv metoda Howe ca modificare), și anume în Europa 94% din sifonul produs artificial, la nivel mondial - 84% (2000) [18] .
Fabricarea de săpun și producerea de pulberi de spălat și de curățare ; emailuri pentru a obtine ultramarin . Este, de asemenea, utilizat pentru degresarea metalelor și desulfatarea fontei de furnal . Carbonatul de sodiu este produsul de pornire pentru obţinerea NaOH , Na2B4O7 , Na2HP04 . Poate fi folosit în filtrele de țigări [19] .
În industria alimentară, carbonații de sodiu sunt înregistrați ca aditiv alimentar E500 , un regulator de aciditate, praf de copt care previne aglomerarea și aglomerarea. Carbonatul de sodiu (carbonat de sodiu, Na 2 CO 3 ) are codul 500i, bicarbonatul de sodiu (bicarbonat de sodiu, NaHCO 3 ) - 500ii, amestecul lor - 500iii.
Una dintre cele mai noi tehnologii pentru recuperarea îmbunătățită a petrolului este inundarea ASP, care utilizează sodă în combinație cu agenți tensioactivi pentru a reduce tensiunea interfacială dintre apă și ulei .
În fotografie, este folosit ca parte a dezvoltatorilor ca agent de accelerare [20] .
Este adăugat independent în uleiul de motor pentru a preveni polimerizarea. Concentrație 2 g la 1 litru de ulei.
Carbonatul de sodiu este utilizat în producția de sticlă . Carbonatul de sodiu servește ca flux pentru silice, scăzând punctul de topire al silicei de la +2500 °C la +500 °C. Sticla rezultată este ușor solubilă în apă, așa că se adaugă încă ~10% carbonat de calciu la amestecul topit pentru a face sticla insolubilă.
Sticla pentru sticla și geam (sticlă soda-calcică) se realizează prin topirea acestor amestecuri de carbonat de sodiu, carbonat de calciu și nisip de cuarț (dioxid de siliciu (SiO 2 )). Când componentele amestecului sunt încălzite, carbonații se descompun în oxizi metalici (Na 2 O și CaO) și dioxid de carbon (CO 2 ). Astfel, carbonatul de sodiu este în mod tradițional sursa de oxid de sodiu . Sticla de sodă a fost cea mai comună formă de sticlă de secole [13] .
Carbonatul de sodiu este folosit pentru a înmuia apa în cazanele cu abur și, în general, pentru a reduce duritatea apei . Apa tare conține compuși dizolvați, de obicei compuși de calciu sau magneziu. Carbonatul de sodiu este folosit pentru a îndepărta duritatea temporară și permanentă a apei. [21]
Carbonatul de sodiu este o sursă solubilă în apă de ioni de carbonat pentru cationii de magneziu Mg 2+ și calciu Ca 2+ . Acești ioni formează precipitate solide insolubile atunci când sunt tratați cu ioni de carbonat:
În mod similar, apa se înmoaie, deoarece nu mai conține ioni de calciu și magneziu dizolvați. [21]
Concentrația maximă admisă de aerosoli de sodă în aerul spațiilor industriale este de 2 mg/m 3 [3] . Cenușa de sodiu aparține substanțelor din clasa a 3-a de pericol. Un aerosol de sodă, dacă intră în contact cu pielea umedă și membranele mucoase ale ochilor și nasului, poate provoca iritații, iar cu expunere prelungită - dermatită .
Soda este denumirea comună pentru sărurile tehnice de sodiu ale acidului carbonic .
„Soda” în limbile europene provine probabil din arabă „suwwad” - denumirea comună pentru diferite tipuri de sărată , plante, din cenușa cărora a fost extrasă în Evul Mediu; există și alte versiuni [22] . Cenușa de sodiu (carbonat de sodiu) se numește așa deoarece pentru a-l obține din bicarbonat, acesta din urmă este „calcinat” ( latină calcinatio , din calx, similar cu procesul de ardere a varului ), adică se calcinează.
![]() |
|
---|---|
În cataloagele bibliografice |
Suplimente nutritive | |
---|---|
|
Reactivi fotografici | |||||
---|---|---|---|---|---|
Agenți în curs de dezvoltare |
| ||||
Antivoaluri | |||||
regulatoare de pH |
| ||||
Substante conservante | |||||
Dedurizatoare de apă | |||||
Albire | |||||
Componente fixatoare | |||||
Componente care formează culoarea |
| ||||
Componentele tonerului | nitrat de uranil | ||||
Componentele amplificatorului | |||||
Desensibilizante | |||||
Sensibilizatori |
Compuși de sodiu | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
anorganic |
| ||||||||||||||
organic |
| ||||||||||||||
Formule chimice |