Na2co3 что это
Na2co3 что это
Карбонат натрия: способы получения и химические свойства
Карбонат натрия Na2CO3 — соль щелочного металла натрия и угольной кислоты. Белое вещество, плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается.
Относительная молекулярная масса Mr = 105,99; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,539; tпл = 851º C;
Способ получения
1. Карбонат натрия можно получить путем взаимодействия оксида натрия и углекислого газа:
2. В результате взаимодействия концентрированного раствора гидроксида натрия и углекислого газа образуется карбонат натрия и вода:
3. При взаимодействии гидрокарбоната натрия и концентрированного раствора гидроксида натрия образуется карбонат натрия и вода:
Качественная реакция
Качественная реакция на карбонат натрия — взаимодействие его с раствором сильных кислот. В результате реакции происходит бурное выделение углекислого газа, образование которого можно проверить, если пропустить его через известковую воду, которая мутнеет из-за образования осадка:
1. При взаимодействии с хлороводородной кислотой, карбонат натрия образует хлорид натрия, углекислый газ и воду:
2. Взаимодействуя с серной кислотой, карбонат натрия образует углекислый газ и воду, а также сульфат натрия:
Химические свойства
1. Карбонат натрия может реагировать с простыми веществами :
Na2CO3 + 2C(кокс) = Na + 3CO
1.2. С хлором концентрированный и горячий раствор карбоната натрия реагирует с образованием хлорида натрия, хлората натрия и углекислого газа:
2. Карбонат натрия вступает в реакцию со многими сложными веществами :
2.1. Насыщенный карбонат натрия реагирует при 30–40º C с водой и углекислым газом, образуя осадок гидрокарбоната натрия:
2.2. Карбонат натрия может реагировать с насыщенным гидроксидом кальция с образованием гидроксида натрия и карбоната кальция:
2.3. При взаимодействии с разбавленной хлороводородной кислотой карбонат натрия образует хлорид натрия, углекислый газ и воду:
Натрия карбонат
Натрия карбонат
| Карбонат натрия | |
 | |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | карбонат натрия |
| Традиционные названия | кальцинированная сода |
| Химическая формула | Na2CO3 |
| Отн. молек. масса | 106 а. е. м. |
| Молярная масса | 105.99 г/моль |
| Физические свойства | |
| Плотность вещества | 2.53 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 852 °C |
| Температура кипения | 1600 °C |
| Химические свойства | |
| pKa | 3.67 |
| Растворимость в воде при при 20 °C | 21,8 г/100 мл |
| Классификация | |
| номер CAS | 497-19-8 |
| номер EINECS | 207-838-8 |
Содержание
Тривиальные названия
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
| Вид | Для Na | Для С |
|---|---|---|
| Гидроксид | NaOH | H2CO3 |
| Оксид | Na2O | CO2 |
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. 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:
Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:
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:
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:
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.
| Параметр | Безводный карбонат натрия | Декагидрат Na2CO3·10H2O |
|---|---|---|
| Молекулярная масса | 105,99 а.е.м. | 286,14 а.е.м. |
| Температура плавления | 852°C (по другим источникам, 853°C) | 32°С |
| Растворимость | Не 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 ρ | 2,53 г/см 3 (при 20°C) | 1,446 г/см 3 (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 S | 136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К) | |
| Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К) |
| Температура, °C | 0 | 10 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 |
| Растворимость, г Na2CO3 на 100 г H2O | 7 | 12,2 | 21,8 | 29,4 | 39,7 | 48,8 | 47,3 | 46,4 | 45,1 | 44,7 | 42,7 | 39,3 |
В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):
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
Разное: Воск (E900-909) • Глазурь (E910-919) • Восстановитель (E920-929) • Газ для упаковки (E930-949) • Заменители сахара (E950-969) • Вспениватель (E990-999)
Полезное
Смотреть что такое «Натрия карбонат» в других словарях:
НАТРИЯ КАРБОНАТ — Natrii carbonas. Синонимы: натрий углекислый, сода неочищенная, угленатриевая соль. Свойства. Белый рыхлый порошок, хорошо поглощающий воду, щелочной реакции. Легко растворяется в воде, частично распадается с образованием едкой щелочи и гидрокар … Отечественные ветеринарные препараты
НАТРИЯ КАРБОНАТ — то же, что кальцинированная сода … Большой Энциклопедический словарь
натрия карбонат — то же, что кальцинированная сода. * * * НАТРИЯ КАРБОНАТ НАТРИЯ КАРБОНАТ, то же, что кальцинированная сода (см. СОДА) … Энциклопедический словарь
натрия карбонат — natrio karbonatas statusas T sritis chemija formulė Na₂CO₃ atitikmenys: angl. calcined soda; soda ash; sodium carbonate rus. кальцинированная сода; натрий углекислый; натрия карбонат ryšiai: sinonimas – dinatrio trioksokarbonatas sinonimas –… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
НАТРИЯ КАРБОНАТ — (кальцинир. сода) Na2CO3, бесцв. кристаллы; до 350 °С существует а модификация (см. табл.), в интервале 350 479 °С b с моноклинной кристаллич. решеткой, а выше 479 °С гексагoн. модификация g ( а =0,5215 нм, с =0,6584 нм, z = 2,… … Химическая энциклопедия
Натрия карбонат — углекислый натрий, Na2CO3, кальцинированная Сода … Большая советская энциклопедия
НАТРИЯ КАРБОНАТ — то же, что кальцинированная сода … Естествознание. Энциклопедический словарь
НАТРИЯ КАРБОНАТ — (Natrii carbonas), сода, дезинфицирующее средство. Белый рыхлый кристаллический порошок, хорошо растворим в воде. Применяют 0,1% ный раствор наружно перед противочесоточными обработками, 12% ные растворы для стерилизации инструментов … Ветеринарный энциклопедический словарь
Карбонат калия — Карбонат калия … Википедия
Карбонат натрия
| Карбонат натрия | |
   | |
 | |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | динатрий триоксокарбонат [1] |
| Традиционные названия | кальцинированная сода, углекислый натрий |
| Химическая формула | Na 2 C O 3 |
| Физические свойства | |
| Отн. молек. масса | 106 а. е. м. |
| Молярная масса | 105,99 г/моль |
| Плотность | 2,53 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 852 °C |
| Температура кипения | 1600 °C |
| Химические свойства | |
| pKa | 10,33 |
| Растворимость в воде при 20 °C | 21,8 г/100 мл |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 497-19-8 |
| Рег. номер EINECS | 207-838-8 |
Содержание
Тривиальные названия
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
| Вид | Для Na | Для С |
|---|---|---|
| Гидроксид | NaOH | H2CO3 |
| Оксид | Na2O | CO2 |
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:
Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:
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:
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:
Образовавшийся CO2 возвращают в производственный цикл. Хлорид аммония NH4Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)2:
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.
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.
| Параметр | Безводный карбонат натрия | Декагидрат Na2CO3·10H2O |
|---|---|---|
| Молекулярная масса | 105,99 а. е. м. | 286,14 а. е. м. |
| Температура плавления | 852 °C (по другим источникам, 853 °C) | 32 °C |
| Растворимость | Не 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 ρ | 2,53 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 S | 136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К) | |
| Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К) |
| Температура, °C | 0 | 10 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 |
| Растворимость, г Na2CO3 на 100 г H2O | 7 | 12,2 | 21,8 | 29,4 | 39,7 | 48,8 | 47,3 | 46,4 | 45,1 | 44,7 | 42,7 | 39,3 |
В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):
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
| H + | Li + | K + | Na + | NH4 + | Ba 2+ | Ca 2+ | Mg 2+ | Sr 2+ | Al 3+ | Cr 3+ | Fe 2+ | Fe 3+ | Ni 2+ | Co 2+ | Mn 2+ | Zn 2+ | Ag + | Hg 2+ | Hg2 2+ | Pb 2+ | Sn 2+ | Cu + | Cu 2+ | |
| OH − | P | P | P | — | P | М | Н | М | Н | Н | Н | — | Н | Н | Н | Н | Н | — | — | Н | Н | Н | Н | |
| F − | P | Н | P | P | Р | М | Н | Н | М | Р | Н | Н | Н | Р | Р | М | Р | Р | М | М | Н | Р | Н | Р |
| Cl − | P | P | P | P | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Н | Р | Н | М | — | Н | Р |
| Br − | P | P | P | P | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Н | М | Н | М | Р | H | Р |
| I − | P | P | P | P | Р | Р | Р | Р | Р | Р | ? | Р | — | Р | Р | Р | Р | Н | Н | Н | Н | М | Н | — |
| S 2− | P | P | P | P | — | Р | М | Н | Р | — | — | Н | — | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н |
| SO3 2− | P | P | P | P | Р | М | М | М | Н | ? | ? | М | ? | Н | Н | Н | М | Н | Н | Н | Н | ? | Н | ? |
| SO4 2− | P | P | P | P | Р | Н | М | Р | Н | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | М | — | Н | Н | Р | Р | Р |
| NO3 − | P | P | P | P | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | — | Р | — | Р | Р |
| NO2 − | P | P | P | P | Р | Р | Р | Р | Р | ? | ? | ? | ? | Р | М | ? | ? | М | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| PO4 3− | P | Н | P | P | — | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | Н | ? | Н | Н | Н | Н |
| CO3 2− | М | Р | P | P | Р | Н | Н | Н | Н | — | — | Н | — | Н | Н | — | Н | Н | — | Н | — | — | ? | — |
| CH3COO − | P | Р | P | P | Р | Р | Р | Р | Р | — | Р | Р | — | Р | Р | Р | Р | Р | Р | М | Р | — | Р | Р |
| CN − | P | Р | P | P | Р | Р | Р | Р | Р | ? | Н | Н | — | Н | Н | Н | Н | Н | Р | Н | Р | — | — | Н |
| SiO3 2− | H | Н | P | P | ? | Н | Н | Н | Н | ? | ? | Н | ? | ? | ? | Н | Н | ? | ? | ? | Н | ? | ? | ? |
Прочие: Воск (E900—909) • Глазурь (E910—919) • Восстановитель (E920—929) • Газ для упаковки (E930—949) • Заменители сахара (E950—969) • Вспениватель (E990—999)
Полезное
Смотреть что такое «Карбонат натрия» в других словарях:
КАРБОНАТ НАТРИЯ — (сода, стиральная сода), белая кристаллическая соль (Na2CO3 ) обычно получаемая из хлорида натрия (поваренной соли, NaCL), и АММИАКА При помощи ПРОЦЕССА СОЛЬВЕ. Дегидратированная (безводная) форма (На2СО3) известна как кальцинированная сода,… … Научно-технический энциклопедический словарь
карбонат натрия — углекислый натрий … Cловарь химических синонимов I
Натрия карбонат — Карбонат натрия Общие Систематическое наименование карбонат натрия Традиционные названия кальцинированная сода Химическая формула Na2C … Википедия
Карбонат серебра(I) — Общие Систематическое наименование … Википедия
Карбонат калия — Карбонат калия … Википедия
Натрия гидроксид — Гидроксид натрия [править] Наименование едкий натр, каустик, каустическая сода, едкая щелочь Химическая формула Na OH Молярная масса 39.9971 г/моль … Википедия
Натрия гидрокарбонат — Гидрокарбонат натрия NaHCO3 (другие названия: питьевая сода, пищевая сода, бикарбонат натрия, натрий двууглекислый) кристаллическая соль, однако чаще всего она встречается в виде порошка тонкого помола белого цвета. Химическая формула Содержание… … Википедия
Натрия фосфаты — Известны следующие фосфаты натрия: Дигидрофосфат натрия NaH2PO4 Гидрофосфат натрия Na2HPO4 Ортофосфат натрия Na3PO4 Применение Употребляются для буферных растворов различного назначения, как эмульгаторы в пищевой промышленности … Википедия
НАТРИЯ КАРБОНАТ — Natrii carbonas. Синонимы: натрий углекислый, сода неочищенная, угленатриевая соль. Свойства. Белый рыхлый порошок, хорошо поглощающий воду, щелочной реакции. Легко растворяется в воде, частично распадается с образованием едкой щелочи и гидрокар … Отечественные ветеринарные препараты
Карбонат марганца(II) — Карбонат марганца(II) … Википедия
Карбонат натрия
| Карбонат натрия | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Систематическое наименование | Карбонат натрия | ||
| Традиционные названия | кальцинированная сода, углекислый натрий | ||
| Хим. формула | Na 2 CO 3 | ||
| Молярная масса | 105,99 г/моль | ||
| Плотность | 2,53 г/см³ | ||
| Температура | |||
| • плавления | 854 °C | ||
| • разложения | 1000 °C | ||
| Константа диссоциации кислоты pKa | 10,33 | ||
| Растворимость | |||
| • в воде при 20 °C | 21,8 г/100 мл | ||
| ГОСТ | ГОСТ 5100-85 | ||
| Рег. номер CAS | 497-19-8 | ||
| PubChem | 10340 | ||
| Рег. номер EINECS | 207-838-8 | ||
| SMILES | |||
| Кодекс Алиментариус | E500(i) | ||
| RTECS | VZ4050000 | ||
| ChEBI | 29377 | ||
| ChemSpider | 9916 | ||
| ЛД50 | 4 г/кг (крысы, орально) | ||
| Пиктограммы СГС |  | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Карбонат натрия (кальцинированная сода) — неорганическое соединение, натриевая соль угольной кислоты с химической формулой Na 2 CO 3. Бесцветные кристаллы или белый порошок, хорошо растворимый в воде. В промышленности в основном получают из хлорида натрия по методу Солвэ. Применяют при изготовлении стекла, для производства моющих средств, используют в процессе получения алюминия из бокситов и при очистке нефти.
Содержание
Свойства
Имеет вид бесцветных кристаллов или белого порошка. Существует в нескольких разных модификациях: α-модификация с моноклинной кристаллической решеткой образуется при температуре до 350 °C, затем, при нагреве выше этой температуры и до 479 °C осуществляется переход в β-модификацию, также имеющую моноклинную кристаллическую решетку. При увеличении температуры выше 479 °C соединение переходит γ-модификацию с гексагональной решеткой. Плавится при 854 °C, при нагреве выше 1000 °C разлагается с образованием оксида натрия и диоксида углерода.
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. В интервале 100—120 °C моногидрат теряет воду.
| Параметр | Безводный карбонат натрия | Декагидрат Na2CO3·10H2O |
|---|---|---|
| Молекулярная масса | 105,99 а. е. м. | 286,14 а. е. м. |
| Температура плавления | 854 °C | 32 °C |
| Растворимость | Не растворим в ацетоне, и сероуглероде, малорастворим в этаноле, хорошо растворим в глицерине и воде | |
| Плотность ρ | 2,53 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 S | 136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К) | |
| Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К) |
| Температура, °C | 0 | 10 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 |
| Растворимость, г Na2CO3 на 100 г H2O | 7 | 12,2 | 21,8 | 29,4 | 39,7 | 48,8 | 47,3 | 46,4 | 45,1 | 44,7 | 42,7 | 39,3 |
В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):
Нахождение в природе
В природе сода встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде 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, прибрежных и солончаковых растений путём перекристаллизации относительно малорастворимого NaHCO3 из щёлока.
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:
Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:
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:
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 году 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:
Образовавшийся CO2 возвращают в производственный цикл. Хлорид аммония NH4Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)2:
Полученный NH3 также возвращают в производственный цикл.
Таким образом, единственным отходом производства является хлорид кальция.
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 отказала фирме Solvay в покупке этого завода, разрешив покупку группе Башкирская химия (ей также принадлежит завод Сода).
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).
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 уменьшения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4. Может использоваться в сигаретных фильтрах.
В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки E500, — регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию. Карбонат натрия (кальцинированная сода, Na2CO3) имеет код 500i, гидрокарбонат натрия (пищевая сода, NaHCO3) — 500ii, их смесь — 500iii.
Одна из новейших технологий повышения нефтеотдачи пластов — АСП заводнение, в котором применяется сода в сочетании с ПАВ для снижения межфазного натяжения между водой и нефтью.
В фотографии используется в составе проявителей как ускоряющее средство.
Самостоятельно добавляется в моторное масло для предотвращения полимеризации. Концентрация 2 г на 1 л масла.
Безопасность
Тривиальные названия
Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.
«Сода» в европейских языках происходит, вероятно, от арабского «suwwad» — общего названия различных видов солянок, растений, из золы которых её добывали в средние века; существуют и другие версии. Кальцинированная сода (карбонат натрия) называется так потому, что для получения её из бикарбоната последний «кальцинируют» (лат. calcinatio, от calx, по сходству с процессом обжига извести), то есть прокаливают.
Карбонат натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции
Карбонат натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции.
Карбонат натрия – неорганическое вещество, имеет химическую формулу Na2CO3.
Краткая характеристика карбоната натрия:
Карбонат натрия (кальцинированная сода) – неорганическое вещество белого цвета.
Химическая формула карбоната кальция Na2CO3.
Карбонат натрия (кальцинированная сода) – неорганическое соединение, натриевая соль угольной кислоты.
Карбонат натрия не следует путать с гидрокарбонатом натрия (пищевой содой) NaHCO3 и с гидроксидом натрия (каустической содой) NaOH.
Карбонат натрия – бесцветные кристаллы, в обычных условиях представляет собой порошок белого цвета, которые плавятся при температуре 854 °C без разложения и разлагаются при дальнейшем нагревании – при температуре свыше 1000 °C.
Карбонат натрия имеет три модификации:
– α-модификация. Имеет моноклинную кристаллическую решетку, образуется при температуре до 350 °C;
– β-модификация. Образуется при нагреве свыше 350 °C и до 479 °C. Также имеет моноклинную кристаллическую решетку;
– γ-модификация. Образуется при нагреве свыше 479 °C. Имеет гексагональную кристаллическую решетку.
В природе карбонат натрия встречается в виде минералов:
– нахколита, имеющего химическую формулу NaHCO3. Нахколит – минерал подкласса карбонатов, кристаллическая форма бикарбоната натрия. Название образовано по первым буквам символов химических элементов, входящих в его состав: Na, H, C и О;
– трона, имеющего химическую формулу Na2CO3·NaHCO3·2H2O. Название трон происходит от арабского названия природной соли. Другое название трона – египетская соль;
– натрита, имеющего химическую формулу Na2CO3·10H2O. Натрит – это декагидрат карбоната натрия. Другое название натрита – натрон, кристаллическая сода или сода;
– термонатрита, имеющего химическую формулу Na2CO3·Н2O. Термонатрит – моногидрат карбоната натрия. Образуется при дегидратации декагидрата карбоната натрия Na2CO3·10H2O. Другое название термонатрита – сода или кристаллическая сода.
Карбонат натрия также встречается в золе некоторых морских водорослей.
В пищевой промышленности используется 3 типа карбоната натрия:
– добавка Е500(i) – карбонат натрия (Sodium Carbonate) с химической формулой Na2CO3;
– добавка Е500(ii) – гидрокарбонат натрия (Sodium bicarbonate, Sodium hydrogen carbonate) с химической формулой NaHCO3. Гидрокарбонат натрия именуется также питьевой содой, пищевой содой, двууглекислой содой, натрием двууглекислым, бикарбонатом натрия.
– добавка Е500(iii) – смесь карбоната и гидрокарбоната натрия (Sodium Sesquicarbonate).
Физические свойства карбоната натрия:
Получение карбоната натрия:
В промышленности карбонат натрия получают несколькими способами:
Образовавшийся CO2 возвращают в производственный цикл.
Хлорид аммония NH4Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)2:
Полученный NH3 также возвращают в производственный цикл.
Таким образом, единственным отходом производства является хлорид кальция.
Способ Хоу отличается от процесса Сольве тем, что не используется гидроксид кальция.
В лаборатории карбонат натрия получают:
Химические свойства карбоната натрия. Химические реакции карбоната натрия:
Карбонат натрия – это средняя соль, образованная слабой кислотой – угольной (H2CO3) и сильным основанием – гидроксидом натрия (NaOH).
Водные растворы Na2CO3 имеют щелочную реакцию.
Для карбоната натрия характерны следующие химические реакции:
1. реакция карбоната натрия и углерода:
Na2CO3 + 2C → 2Na + 3CO (t = 900-1000 o С).
В результате реакции образуются оксид углерода и натрий.
2. реакция карбоната натрия и брома:
В результате реакции образуются бромид натрия, бромат натрия и углекислый газ. В ходе реакции карбонат натрия используется в виде концентрированного горячего раствора.
3. реакция карбоната натрия и йода:
В результате реакции образуются йодид натрия, йодат натрия и углекислый газ. В ходе реакции карбонат натрия используется в виде концентрированного горячего раствора.
4. реакция карбоната натрия и хлора:
В результате реакции образуются хлорид натрия, хлорат натрия и углекислый газ. В ходе реакции карбонат натрия используется в виде концентрированного горячего раствора.
5. реакция карбоната натрия и азотной кислоты:
6. реакция карбоната натрия и угольной кислоты:
В результате реакции образуется гидрокарбонат натрия.
7. реакция карбоната натрия и ортофосфорной кислоты:
Аналогичные реакции протекают и с другими кислотами.
8. реакция карбоната натрия и фтороводорода:
9. реакция карбоната натрия и оксида кремния:
10. реакция карбоната натрия и оксида серы:
В первом случае в результате реакции образуются углекислый газ и дисульфит натрия. В ходе реакции карбонат натрия используется в виде концентрированного раствора. Реакция протекает при температуре 40-60 o С.
11. реакция карбоната натрия и оксида алюминия:
12. реакция карбоната натрия и оксида железа:
В результате реакции образуются углекислый газ и феррит натрия.
13. реакция карбоната натрия и воды (гидролиза карбоната натрия):
В результате реакции образуются гидрокарбонат натрия и гидроксид натрия. Реакция носит обратимый характер.
14. реакция карбоната натрия, оксида кальция и воды:
В результате реакции образуются карбонат кальция и гидроксид натрия.
15. реакция карбоната натрия, оксида углерода и воды:
В результате реакции образуется гидрокарбонат натрия. Данная реакция представляет собой способ получения питьевой соды путем пропускания оксида углерода через холодный раствор карбоната натрия.
16. реакция карбоната натрия и гидроксида кальция (каустификации соды):
17. реакция термического разложения карбоната натрия:
Применение и использование карбоната натрия:
Карбонат натрия используется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:
– в бытовой химии: в стиральных и чистящих порошках;
– в производстве эмалей для получения ультрамарина;
– для смягчения воды паровых котлов;
– для уменьшения жёсткости воды ;
– для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна;
– в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки E500 – регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию;
– в нефтяной промышленности в сочетании с поверхностно-активными веществами для снижения межфазного натяжения между водой и нефтью ;
– в химической промышленности как исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4;
– в табачной промышленности (в сигаретных фильтрах);
– в фотографии в составе проявителей как ускоряющее средство;
– в моторном масле для предотвращения полимеризации (концентрация 2 г на 1 л масла).
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
карбонат натрия реагирует кислота 1 2 3 4 5 вода
уравнение реакций соединения масса взаимодействие карбоната натрия
реакции
Карбонат натрия
Характеристики и физические свойства карбоната натрия
Хорошо растворяется в воде создавая сильнощелочную среду.
Рис. 1. Карбонат натрия. Внешний вид.
Основные характеристики карбоната натрия приведены в таблице ниже:
Молярная масса, г/моль
Плотность, г/см 3
Температура плавления, o С
Температура разложения, o С
Растворимость в воде (25 o С), г/100 мл
Получение карбоната натрия
В промышленных масштабах карбонат натрия получают по следующей схеме: через насыщенный раствор хлорида натрия пропускают смесь газов, состоящую из аммиака и оксида углерода (IV), в результате чего этого образуется малорастворимый гидрокарбонат натрия, который затем нагревают до температуры 140 – 160 o C:
В лабораторной же практике, наиболее распространенным является реакция взаимодействия карбоната кальция с сульфидом натрия, протекающая при нагревании (1200 o С):
Химические свойства карбоната натрия
Карбонат натрия – это средняя соль, образованная слабой кислотой – угольной (H2CO3) и сильным основанием – гидроксидом натрия (NaOH). В водном растворе она гидролизуется. Гидролиз протекает по аниону. Наличие анионов OH — свидетельствует о щелочном характере среды.
Нагревание до температуры свыше 1000 o С приводит к разложению этой соли:
Как и любая другая соль, карбонат натрия способен взаимодействовать с кислотами (1), неметаллами (2) и их оксидами (3):
Применение карбоната натрия
Карбонат натрия используется при производстве стекла, предметов бытовой химии (стиральный порошок), эмалей, мыла, а также в пищевой промышленности (добавка Е500 – разрыхлитель, который препятствует комкованию и слеживанию продуктов).
Примеры решения задач
| Задание | Рассчитайте массовую долю натрия в карбонате натрия (Na2CO3). |
| Решение | Массовая доля элемента в соединении рассчитывается по следующей формуле: |
ω= n × Ar(Э) / Mr × 100%.
Молекулярная масса карбоната натрия равна 106. Значит, массовая доля натрия в нем будет равна:
ω (Na) = 1 × 23 / 106 × 100% = 21,70%.
| Задание | Какой объем диоксида углерода выделится в ходе реакции разложения гидрокарбоната натрия, если в неё вступило 10 г соли? |
| Решение | Запишем уравнение реакции разложения гидрокарбоната натрия: |
Рассчитаем количество гидрокарбоната натрия, вступившего в реакцию (молярная масса равна 84 г/моль):
n (NaHCO3) = 10 / 84 = 0,12моль.
Согласно уравнению, n(NaHCO3):n(CO2) = 1:1, значит,
Тогда, объем выделяющегося диоксида углерода будет равен:
V (CO2) = 0,12 × 22,4 = 2,688 л.
Что такое карбонат натрия
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.
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.
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.
Карбонат натрия в быту
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 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.
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.
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.
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.
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
Чрезмерное использование NaHCO3 (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.
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.
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!
Карбонат натрия
Na2CO3
Карбонат натрия технический
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
| Параметр | Безводный карбонат натрия | Декагидрат Na2CO3·10H2O |
|---|---|---|
| Молекулярная масса | 105,99 а. е. м. | 286,14 а. е. м. |
| Температура плавления | 852 °C (по другим источникам, 853 °C) | 32 °C |
| Растворимость | Не 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 ρ | 2,53 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 S | 136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К) | |
| Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К) |
Растворимость карбоната натрия в воде
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
Нахождение в природе
Вплоть до начала 19 в. главным источником для добывания соды служила зола некоторых морских водорослей и прибрежных растений.
Кальцинированная сода встречается в природе в больших количествах, главным образом в соляных пластах в виде подземных грунтовых рассолов, рапы в соляных озерах и минералов. Также карбонат натрия встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде следующих минералов:
— нахколит NaHCO3;
— трона Na2CO3•NaHCO3•2H2O;
— натрон (сода) Na2CO3•10H2O;
— термонатрит Na2CO3•H2O.
На Земле известны более 60 таких месторождений.
Крупные запасы натрия карбоната сосредоточены в США, Канаде, Кении, Мексике, ЮАР и др. Современные содовые озера 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 [NaAICO3(OH)2], который рассматривается как сырье для получения соды и глинозема. В США природная сода удовлетворяет более 40% потребности страны в этом полезном ископаемом. В нашей стране из-за отсутствия крупных месторождений карбонат натрия из минералов не добывается.
Промышленное производство карбоната натрия.
Применение кальцинированной соды.
Данные потребления кальцинированной соды.
Карбонаты натрия (Е500)
Вещества относятся к ненастоящим разрыхлителям, имеют незначительную опасность. Е500 – элементы, которые используют в разных качествах. Сода препятствует комкованию. В жизни карбонат натрия именуют содой. По химическим составляющим это ни что другое, как обычные производные угольной кислоты.
Раствор чаще всего применяют при готовке блюд в виде карбоната натрия, гидрокарбоната, их смеси.
Краткие сведения
Название походит из латыни, от наименования растения. В прошлые века ее усердно получали из золы. Кальцинированная сода была создана в конце 18-го века Лебланом, однако пищевая – в 1861 г. Сольвэ.
Карбонат натрия кислота получается несколькими способами. Наиболее распространенный из них – методика Сольве. Так добывают более 90% всех объемов промышленного вещества. Для этого нужен хлорид натрия, аммиак.
Вещество получается в процессе кальцинирования (увеличение температурных значений). От этого оно именуется кальцинированным. Ряд стран получает из месторождений. Также изготавливается промышленным способом в тех регионах, где отсутствуют залежи минералов.
Методики синтеза
Используют «сухой» и «мокрый» способы. В основе процесса – карбонизация (присоединение углекислоты). Отмечают перекристаллизационные преображения. Методики отличаются готовкой раствора. При сухом – кальцинированные элементы растворяются водой, а при мокром применяют технический бикарбонат.
Разложение вещества при постепенном возрастании температуры именуют декарбонизацией.
Содовые элементы раствора под влиянием диоксида углерода осаждаются. Чистая пищевая содовая часть отделяется, а маточные компоненты вновь идут на получение первичного раствора.
Главные свойства
| Систематическое наименование | Карбонат натрия |
|---|---|
| Традиционные наименования | Кальцинированная сода |
| Молекулярная масса | 105,99 г/моль |
| Плотность | 2,53 г/см3 |
| Растворимость | 21,8 г/100 мл |
Масса уникальных характеристик определила ценную роль элемента для человека. Внешний облик являет собой бесцветные кристаллические элементы. Иногда встречаются формы порошкообразного элемента беловатого окраса.
По общеобразовательным качествам пищевой эмульгатор отличается немаленькой температурой плавления (853 градуса).
Вещество не теряет своей способности отменно растворяться в водных структурах (в отличие от этанола). Особенность кроется в способности поглощать углекислоту.
Применение
Массовая доля карбоната натрия довольно весомая в кондитерстве и в кулинарии в целом. Ведь вещество просто незаменимо при приготовлении выпечки. Зачастую Е500 входит как в готовую продукцию, так и в смеси.
Соду можно встретить в:
Сода также применяется в различных секторах промышленности. Больше всего ее применяют в стекольной промышленности, цветной металлургии, химическом производстве.
Особенности использования в кулинарии
Пищевая сода – незаменимый элемент добавки, который используется в составе изделий в роли разрыхлителя. Обнаружить ее возможно в сгущенном молоке, мармеладе, джеме, маргарине.
Взаимодействие карбоната натрия с продуктами используется во время приготовления брецелей и рулетов. Технология подобной нестандартной обработки разведенным щелочным веществом целиком оправдана. Так можно безопасно изменить кислотность продукции. В итоге это приводит к возникновению необычайно хрусткой корочки на поверхности продукции. Карбонат натрия — незаменимый элемент. Без него никогда не получится идеальная лапша. Все дело в том, что нежность содового элемента в рассоле сохраняет вкусовое качество макарон. Добавка используется при готовке шербета. Так действует карбонат и несильные кислотные элементы. При этом образуется углекислота из-за слюны.
Карбонат натрия серная кислота содержится в большинстве паст по уходу за ротовой полостью и зубными элементами. Это пенообразователь, абразив, который на время минимизирует кислотность во рту. Подобным образом предупреждаются многие недуги.
Влияние
По итогам численных мировых исследований, реакции карбоната натрия не причиняют никакого вреда клеткам организма. То есть вещество числится в категории неопасных добавок. Без передозировки никогда и никому не наносит вред.
Но определенный вред кислота карбоната все же несет.
Существуют доказанные факты, согласно которым чувствительный организм плохо переносит вещество. Возникает затруднение дыхания, обмороки.
В экспериментах показано, что формула данного вещества неблагоприятно влияет на печень и мозг живого организма. Длительное потребление продуктов с Е500 увеличивает риски появления аллергических реакций на руках и голове.
Карбонат натрия и соляная кислота – самые известные антагонисты. Об их противоположном влиянии ведомо давно. Существует даже старинный способ победить изжогу – размешать в воде соду. «Пожар» исчезнет в считанные минуты. Это никак не методика терапии. Методика действенно и скоро позволяет избавиться от изжоги на непродолжительный период. Переизбыток соды способен провоцировать рези, даже аллергические признаки.
На территории многих стран разрешено применение Е500 в качестве пищевой добавки.
Упаковка, транспортировка
Перемещают данное вещество любым транспортом, но исключительно в плотно закрытых объектах. Элемент совершенно безопасен, поскольку лишен даже минимальной токсичности. Сохраняется содовый элемент только в закрытых упаковках. Крайне важно не допустить присутствия влаги в данной структуре. На протяжении года истекает гарантийный срок на сохранение содового раствора. При этом общий срок пригодности не лимитирован.
Содовый элемент можно по праву назвать главным разрыхлителем при выпечке. Данное вещество при нагревании выделяет углекислоту. За счет этого тесто становится мягким, пушистым. Сода выступает как самостоятельное вещество для разрыхления либо в комплексном составе пекарского порошка. При этом важно не переусердствовать с дозировкой. Содовый элемент оставляет в готовом продукте довольно неприятный, но безвкусный привкус. Соду важно добавлять в муку, кислые компоненты – только в жидкость.
Кальцинированная сода
Кальцинированная сода
| Карбонат натрия | |
| |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | карбонат натрия |
| Традиционные названия | кальцинированная сода |
| Химическая формула | Na2CO3 |
| Отн. молек. масса | 106 а. е. м. |
| Молярная масса | 105.99 г/моль |
| Физические свойства | |
| Плотность вещества | 2.53 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 852 °C |
| Температура кипения | 1600 °C |
| Химические свойства | |
| pKa | 3.67 |
| Растворимость в воде при при 20 °C | 21,8 г/100 мл |
| Классификация | |
| номер CAS | 497-19-8 |
| номер EINECS | 207-838-8 |
Содержание
Тривиальные названия
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
| Вид | Для Na | Для С |
|---|---|---|
| Гидроксид | NaOH | H2CO3 |
| Оксид | Na2O | CO2 |
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. 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:
Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:
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:
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:
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.
| Параметр | Безводный карбонат натрия | Декагидрат Na2CO3·10H2O |
|---|---|---|
| Молекулярная масса | 105,99 а.е.м. | 286,14 а.е.м. |
| Температура плавления | 852°C (по другим источникам, 853°C) | 32°С |
| Растворимость | Не 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 ρ | 2,53 г/см 3 (при 20°C) | 1,446 г/см 3 (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 S | 136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К) | |
| Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К) |
| Температура, °C | 0 | 10 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 |
| Растворимость, г Na2CO3 на 100 г H2O | 7 | 12,2 | 21,8 | 29,4 | 39,7 | 48,8 | 47,3 | 46,4 | 45,1 | 44,7 | 42,7 | 39,3 |
В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):
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
Разное: Воск (E900-909) • Глазурь (E910-919) • Восстановитель (E920-929) • Газ для упаковки (E930-949) • Заменители сахара (E950-969) • Вспениватель (E990-999)
Полезное
Смотреть что такое «Кальцинированная сода» в других словарях:
КАЛЬЦИНИРОВАННАЯ СОДА — то же, что карбонат натрия Na2CO3; см. Сода … Большой Энциклопедический словарь
Кальцинированная сода — более слабое щелочное средство в сравнении с едким натром. Представляет собой белый мелкокристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Горячие растворы кальцинированной соды хорошо омыляют жиры и гидролизуют белки. Источник: Санитарные… … Официальная терминология
кальцинированная сода — то же, что карбонат натрия Na2CO3; см. сода. * * * КАЛЬЦИНИРОВАННАЯ СОДА КАЛЬЦИНИРОВАННАЯ СОДА, то же, что карбонат натрия Na2CO3; см. Сода (см. СОДА) … Энциклопедический словарь
кальцинированная сода — natrio karbonatas statusas T sritis chemija formulė Na₂CO₃ atitikmenys: angl. calcined soda; soda ash; sodium carbonate rus. кальцинированная сода; натрий углекислый; натрия карбонат ryšiai: sinonimas – dinatrio trioksokarbonatas sinonimas –… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
кальцинированная сода с содержанием едкого натра — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN caustic ash … Справочник технического переводчика
Кальцинированная сода — то же, что Натрия карбонат Na2CO3; см. также Сода … Большая советская энциклопедия
КАЛЬЦИНИРОВАННАЯ СОДА — то же, что карбонат натрия Nа2СОз; см. Сода … Естествознание. Энциклопедический словарь
КАЛЬЦИНИРОВАННАЯ СОДА — смотри Сода … Металлургический словарь
КАЛЬЦИНИРОВАННАЯ СОДА — кальцинированная сода, см. Натрия карбонат … Ветеринарный энциклопедический словарь
Na2co3 что это
СОДА – карбонат натрия Na2CO3, бесцветное кристаллическое вещество, очень гигроскопичное, плавящееся при 858° С и хорошо растворимое в воде. При охлаждении насыщенных водных растворов соды ниже 32–35° С из них выделяются кристаллы десятиводного карбоната натрия Na2CO3·10H2O – декагидрата карбоната натрия. Если упаривать водный раствор соды, то при температуре выше 113° С будет кристаллизоваться безводный карбонат натрия Na2CO3. Безводный карбонат натрия в технике и быту называют кальцинированной содой, а десятиводный – кристаллической содой. Есть еще гидрокарбонат натрия NaHCO3, более известный в быту и в медицине как питьевая, или пищевая, сода.
Сода была известна человеку примерно за полторы-две тысячи лет до нашей эры, а может быть и раньше. Ее добывали из содовых озер и извлекали из немногочисленных месторождений в виде минералов натрона Na2CO3·10H2O, термонатрита Na2CO3·H2O и троны Na2CO3·NaHCO3·2H2O.
Первые сведения о получении соды путем упаривания воды содовых озер относятся к 64 и приведены в сочинении римского врача Диоскорида Педания о лекарственных веществах. И ему, и алхимикам всех стран вплоть до 18 в. сода представлялась неким веществом, которое шипело с выделением какого-то газа при действии на него известных к тому времени кислот – уксусной CH3COOH и серной H2SO4.
Теперь известно, что шипение – это результат выделения газообразного диоксида углерода (углекислого газа) CO2 в результате реакций
где образуются еще ацетат натрия Na(CH3COO) и гидросульфат натрия NaHSO4.
Во времена Диоскорида Педания о составе соды никто не имел понятия, ведь и диоксид углерода открыл голландский химик Ян ван Гельмонт (назвавший его «лесным газом»). только через шестьсот лет
Искусственную соду научились получать после долгих и мучительных поисков только в 18 в. Но сначала следовало определить состав этого вещества, выделив его в достаточно чистом виде. В 1736 французский химик, врач и ботаник Анри Луи Дюамель де Монсо, пользуясь водой содовых озер и применив метод перекристаллизации, впервые выделил чистую соду. Ему удалось установить, что сода содержит химический элемент «натр». Годом позже Дюамель и немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф пришли к выводу, что сода Na2CO3 и поташ (карбонат калия K2CO3) – разные вещества, а не одно и то же, как считалось ранее.
Дюамель пытался получить соду, действуя уксусной кислотой CH3COOH на сульфат натрия Na2SO4. С точки зрения современного химика, это совершенно бессмысленно, но Дюамель не знал состава ни того, ни другого из взятых им исходных веществ. Ему было также неизвестно, что сильную кислоту (серную) нельзя вытеснить из солей слабой кислотой (уксусной). Тем не менее, Дюамель сделал интересное наблюдение: при нагревании смеси сульфата натрия с уксусной кислотой начали выделяться пары, которые загорелись от пламени свечи. Это была довольно летучая и горючая уксусная кислота.
История знает немало других, иногда и опасных попыток получить соду. Так, Маргграф с этой целью смешивал нитрат натрия с углем, а потом нагревал смесь. Опыт завершился вспышкой смеси, которая обожгла ему лицо и руки. Маргграф не учел, что достаточно к смеси нитрата натрия (натриевой селитры) и угля добавить серу, как получится один из видов пороха.
Правда, при проведении реакции
удалось получить немного соды, но какой ценой!
Первый промышленный способ получения соды зародился в России. В 1764 российский химик, швед по происхождению академик Эрик Густав Лаксман сообщил, что соду можно получить спеканием природного сульфата натрия с древесным углем.
При этом протекает реакция:
Здесь помимо карбоната натрия Na2CO3 образуются два газообразныx вещества – диоксид углерода CO2 и диоксид серы SO2.
Поскольку природный сульфат натрия часто содержит примесь карбоната кальция CaCO3 (известняка), то этой реакции сопутствует вторая:
где выделяется газообразный монооксид углерода СО и получается малорастворимый сульфид кальция CaS, который при обработке смеси водой отделяется от карбоната натрия. Последняя стадия процесса – выпаривание раствора, отфильтрованного от осадка, и кристаллизация карбоната натрия.
Лаксман осуществил получение соды по своему способу в 1784 на собственном стекольном заводе в Тальцинске недалеко от Иркутска. К сожалению, дальнейшего развития этот способ не получил и вскоре был забыт. А ведь еще Петр I в 1720, отвечая на вопрос князя Голицына, зачем нужна «зода», писал: «Зодою умягчают шерсть». В 1780 российский академик Гильденштедт отмечал, что «зуду можно почесть важным товаром в российской торговле. Стекольщики и красильщики много ее издерживают, а впредь еще и больше оной расходиться будет, когда больше станут делать белых стекол».
«Зодой» или «зудой» называли в России соду. Несмотря на обилие собственного сырья для производства соды ее ввозили в Россию из-за границы вплоть до 1860.
В 1791 французский врач и химик-технолог Никола Леблан, ничего не зная о способе Лаксмана, получил патент на «Способ превращения глауберовой соли в соду» (глауберова соль – декагидрат сульфата натрия Na2SO4·10H2O). Леблан предложил для получения соды сплавлять смесь сульфата натрия, мела (карбоната кальция) и древесного угля. В описании изобретения он указывал: «Над поверхностью плавящейся массы вспыхивает множество огоньков, похожих на огни свечей. Получение соды завершается, когда эти огоньки исчезают».
При сплавлении смеси протекает восстановление сульфата натрия углем:
Образовавшийся сульфид натрия Na2S взаимодействует с карбонатом кальция CaCO3:
После полного выгорания угля и монооксида углерода CO («огоньки исчезают») расплав охлаждают и обрабатывают водой. В раствор переходит карбонат натрия, а сульфид кальция остается в осадке. Соду можно выделить упариванием раствора.
Технологию производства соды по Леблану стали использовать во многих странах Европы. Первый содовый завод такого типа в России был основан промышленником М.Прангом и появился в Барнауле в 1864. Но уже через несколько лет в районе теперешнего города Березники был построен крупный содовый завод фирмы «Любимов, Сольве и К°», где выпускалось 20 тысяч тонн соды в год. Этот завод использовал новую технологию производства соды – аммиачный способ, изобретенный бельгийским инженером-химиком Эрнестом Сольве. С этого времени заводы в России и в других странах, использовавшие метод Леблана, не выдержав конкуренции, стали постепенно закрываться: технология Сольве оказалась более экономичной.
Аммиачный способ получения соды был предложен еще в 1838–1840 английскими инженерами-химиками Г.Грей-Дьюаром и Д.Хеммингом. Они пропускали через воду газообразные аммиак NH3 и диоксид углерода CO2, которые при взаимодействии дают раствор гидрокарбоната аммония NH4HCO3:
а затем добавляли к этому раствору хлорид натрия NaCl, чтобы выделить малорастворимый на холоде гидрокарбонат натрия NaHCO3:
Гидрокарбонат натрия отфильтровывали и нагреванием превращали в соду:
Диоксид углерода CO2, необходимый для проведения процесса, получали из карбоната кальция СаСО3 – мела или известняка – при прокаливании:
а оксид кальция CaO, который при этом получался, после обработки водой давал гидроксид кальция Ca(OH)2:
необходимый для получения аммиака NH3 из хлорида аммония NH4Cl:
Таким образом, аммиак все время находился в обращении и не расходовался, отходом производства оставался только хлорид кальция CaCl2.
Эрнест Сольве не внес принципиальных новшеств в химическую основу содового процесса английских инженеров, он только технологически оформил производство, однако, это тоже непросто. В частности, он применил здесь аппараты колонного типа, которые позволили вести процесс непрерывно и достичь высокого выхода продукта.
Преимущества аммиачного метода над способом Леблана состояли в получении более чистой соды, меньшем загрязнении окружающей среды и экономии топлива (поскольку температура здесь ниже). Все вместе это привело к тому, что в 1916–1920-х закрылись почти все заводы, работавшие по методу Леблана.
Первыми в мире заводами, использующими аммиачный способ получения соды, стали бельгийский завод в Куйе, построенный по проекту самого Сольве в 1865, и Камско-Содовый завод Лихачева в России, который начал работать в 1868. Российский завод был создан полковником Иваном Лихачевым в его имении на берегу реки Камы в Казанской губернии. Лихачев добывал аммиак NH3 путем сухой перегонки отходов, которые ему поставляли почти двести кожевенных мастерских со всей округи. Диоксид углерода СО2 получали прокаливанием известняка, найденного поблизости. Завод просуществовал недолго и уже через четыре года был закрыт из-за нерентабельности: сильно подорожали и кожевенные отходы, и поваренная соль NaCl.
Сейчас в мире производится несколько млн тонн соды в год.
Карбонат натрия применяется в стеклоделии (это составная часть шихты – смеси исходных веществ, из которой выплавляется стекло), для получения мыла и других моющих средств, в целлюлозо-бумажной промышленности (для варки целлюлозы). Много соды потребляется в технологическом процессе получения алюминия, именно сода идет на обработку исходного сырья алюминиевой промышленности – бокситов. Карбонатом натрия нейтрализуют кислоты в промышленных стоках, в том числе – при очистке нефтепродуктов, осаждают из растворов солей нерастворимые карбонаты и гидроксиды, которые после прокаливания используются как пигменты:
Гидрокарбонат натрия тоже не остается без применения – он служит источником углекислого газа при выпечке хлеба и кондитерских изделий, газированных напитков, а также в огнетушителях. Кроме того, питьевая сода по-прежнему занимает свое законное место в домашней аптечке как одно из самых простых и дешевых, но очень нужных лекарственных средств.