Українська
English
Русский
Пропозиції імпорту
Карбонат натрію, Na2CO3*10H2O (також відомий як карбонат натрію, миюча сода, кальцинована сода та кристали соди) являє собою неорганічну сполуку з формулою Na2CO3 та її різними гідратами.
Всі форми є білі, без запаху, водорозчинні солі, які дають помірно лужні розчини у воді. Історично склалося так, що його витягали із золи рослин, які ростуть на багатих натрієм ґрунтах. Оскільки зола цих багатих натрієм рослин помітно відрізнялася від деревної золи (яка колись використовувалася для виробництва поташу), карбонат натрію став відомий як “кальцинована сода”. Він виробляється у великих кількостях з хлориду натрію і вапняк методом Сольвея.
Карбонат натрію одержують у вигляді трьох гідратів і у вигляді безводної солі:
- декагідрат карбонату натрію (натрон), Na2CO310H2O, який легко виводиться з утворенням моногідрату.
- гептагідрат карбонату натрію (не відомий у мінеральній формі), Na2CO37H2O.
- моногідрат карбонату натрію (термонатрит), Na2CO3H2O. Також відомий як кристалічний карбонат.
- безводний карбонат натрію, також відомий як кальцинована сода, утворюється при нагріванні гідратів. Він утворюється також при нагріванні (прожарюванні) гідрокарбонату натрію, наприклад, на заключній стадії процесу Сольвея.
Декагідрат утворюється з водних розчинів, що кристалізуються в діапазоні температур від -2,1 до +32,0 °C, гептагідрат у вузькому діапазоні від 32,0 до 35,4 °C і вище цієї температури утворюється моногідрат. У сухому повітрі декагідрат і гептагідрат втрачають воду, утворюючи моногідрат. Повідомлялося про інші гідрати, наприклад, з 2,5 одиницями води на одиницю карбонату натрію (“пентагідрат”).
Сода для миття посуду
Декагідрат карбонату натрію (Na2CO310H2O), також відомий як миюча сода, є найбільш поширеним гідратом карбонату натрію, що містить 10 молекул кристалізаційної води. Кальциновану соду розчиняють у воді і кристалізують, щоб отримати пральну соду.
- Це біла кристалічна тверда речовина;
- Це один із небагатьох карбонатів металів, розчинних у воді;
- Він лужний; він перетворює червоний лакмусовий папірець на синій;
- Він має миючі властивості завдяки процесу омилення, який робить жири і жири змішуються з водою.
Деякі поширені області застосування карбонату натрію (або пральної соди) включають:
- Карбонат натрію (або сода для прання) використовується як очищувальний засіб для побутових цілей, таких як прання одягу. Карбонат натрію входить до складу сухих мильних порошків.
- Він використовується для видалення тимчасової та постійної жорсткості води. (Див. Пом’якшення води).
- Він використовується у виробництві скла, мила та паперу. (див. Виробництво скла)
- Він використовується у виробництві натрію сполук, таких як бура.
Виробництво скла
Карбонат натрію служить флюсом для кремнезему, знижуючи температуру плавлення суміші до чогось досяжного без спеціальних матеріалів. Це “содове скло” слабо розчинне у воді, тому в суміш розплаву додають трохи карбонату кальцію, щоб зробити скло нерозчинним. Пляшкове та віконне скло (содово-вапняне скло) виготовляється шляхом плавлення таких сумішей карбонату натрію, карбонату кальцію та кварцового піску (діоксид кремнію (SiO2)). Коли матеріали нагріваються, карбонати виділяють вуглекислий газ. Таким чином, карбонат натрію є джерелом натрію оксиду. Натрієво-вапняне скло протягом століть було найпоширенішою формою скла.
Жорстка вода містить розчинені сполуки, зазвичай сполуки кальцію чи магнію. Карбонат натрію використовується для видалення тимчасової та постійної жорсткості води.
Оскільки карбонат натрію розчинний у воді, а карбонат магнію та карбонат кальцію нерозчинні, перший використовується для пом’якшення води шляхом видалення Mg 2+ та Ca 2+. Ці іони утворюють нерозчинні тверді опади під час обробки карбонат-іонами.
Вода пом’якшується, тому що вона більше не містить розчинених іонів кальцію та іонів магнію.
Карбонат натрію має кілька застосувань на кухні, в основному тому, що він є міцнішою основою, ніж харчова сода (бікарбонат натрію), але слабше лугу (який може відноситися до гідроксиду натрію або, рідше, гідроксиду калію). Лужність впливає на вироблення клейковини в тесті, що замішується, а також покращує підрум’янювання за рахунок зниження температури, при якій відбувається реакція Майяра. Щоб скористатися першим ефектом, карбонат натрію, таким чином, є одним з компонентів кансуї (kan), розчину лужних солей, що використовуються для приготування японського рамена локшина має характерний смак і жувальну текстуру; аналогічне рішення використовується у китайській кухні для приготування ламіану з аналогічних причин. Кантонські пекарі аналогічним чином використовують карбонат натрію як замінник лужної води, щоб надати місячним тістечкам їх характерну текстуру та покращити підрум’янення. У німецькій кухні (і в ширшому сенсі в центральноєвропейській кухні) хліб, такий як крендельки та булочки зі лугом, традиційно оброблені лугом для покращення підрум’янювання, можна натомість обробити карбонатом натрію; карбонат натрію не викликає такого сильного підрум’янювання, як луг, але набагато безпечніше та простіше в роботі.
Карбонат натрію використовується у виробництві порошку шербету. Відчуття охолодження та шипіння виникає в результаті ендотермічної реакції між карбонатом натрію та слабкою кислотою, зазвичай лимонною кислотою, що виділяє газоподібний діоксид вуглецю, яка відбувається, коли шербет зволожується слиною.
Карбонат натрію також знаходить застосування в харчовій промисловості як харчова добавка (Е500) в якості регулятора кислотності, засоби проти стеження, розпушувача і стабілізатора. Він також використовується у виробництві снюсу для стабілізації рН кінцевого продукту.
Хоча він менш схильний до хімічних опіків, ніж луг, все ж необхідно дотримуватися обережності при роботі з карбонатом натрію на кухні, так як він викликає корозію алюмінієвого посуду, посуду і фольги.
Карбонат натрію також використовується як відносно міцна основа в різних областях. Як звичайна луг, вона переважна в багатьох хімічних процесах, тому що вона дешевша за гідроксид натрію і набагато безпечніша в обігу. Його м’якість особливо рекомендує використовувати його в домашніх умовах.
Наприклад, він використовується як регулятор рН для підтримки стабільних лужних умов, необхідних для дії більшості проявників фотоплівки. Це також поширена добавка у басейнах та акваріумній воді для підтримки бажаного рН та карбонатної жорсткості (KH). Забарвити волоконно-реактивні барвники, карбонат натрію (часто під ім’ям, наприклад, кальцинованої соди фіксатив або кальцинованої соди активатор) служить для забезпечення належного хімічного зв’язування барвника з целюлозу (рослинні) волокна, як правило, перш ніж фарбувати (за краватку барвники), змішаного з фарбником (фарба для малювання), або після фарбування (для занурення фарбування). Він також використовується в процесі пінної флотації для підтримки сприятливого рН як поплавковий кондиціонер, крім CaO та інших слабоосновних сполук.
Попередник інших з’єднань
Бікарбонат натрію (NaHCO 3) або харчова сода, що також входить до складу вогнегасників, часто утворюється з карбонату натрію. Хоча NaHCO3 сам по собі є проміжним продуктом процесу Сольвея, нагрівання, необхідне для видалення аміаку, що забруднює його, розкладає деяку кількість NaHCO3, що робить більш економічним взаємодія готового Na2CO3 з CO2.:
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3
У зв’язаній реакції карбонат натрію використовується для отримання бісульфіту натрію (NaHSO 3), який використовується для “сульфітного” методу відокремлення лігніну від целюлози. Ця реакція використовується для видалення сірки діоксиду з димових газів на електростанціях:
Na 2 CO3 + SO 2 + H2o → NaHCO3 + NaHSO 3
Ця програма стала більш поширеною, особливо там, де станції повинні дотримуватися суворих заходів контролю за викидами.
Карбонат натрію використовується бавовняною промисловістю для нейтралізації сірчаної кислоти, необхідної для кислотного відшарування пухнастого бавовняного насіння.
Різне
Карбонат натрію використовується в цегляній промисловості як змочуючий агент для зменшення кількості води, необхідної для екструдування глини. При лиття він називається “зв’язуючою речовиною” і використовується для того, щоб вологий альгінат прилипав до жельованого альгінату. Карбонат натрію використовується в зубних пастах, де він діє як піноутворювач та абразив, а також для тимчасового підвищення рН ротової порожнини.
Карбонат натрію також використовується при обробці та дубленні шкур тварин.
Фізичні властивості
Інтегральна ентальпія розчину карбонату натрію становить -28,1 кДж/моль для 10% -ного водного розчину. Твердість моногідрату карбонату натрію Моосу становить 1,3.
Зустрічається як природний мінерал
Структура моногідрату при 346 До.
Карбонат натрію розчинний у воді і може зустрічатися природним чином у посушливих регіонах, особливо в покладах корисних копалин (евапоритах), що утворюються під час випаровування сезонних озер. Родовища мінерального натрону видобувалися на дні сухих озер в Єгипті з давніх часів, коли натрон використовувався при приготуванні мумій і ранньому виробництві скла.
Безводна мінеральна форма карбонату натрію трапляється досить рідко і називається натритом. Карбонат натрію також викидається з Ол Дойне Ленгаї, унікального вулкану Танзанії, і передбачається, що в минулому він вивергався з інших вулканів, але через нестабільність цих мінералів на поверхні землі, ймовірно, буде зруйновано. Всі три мінералогічні форми карбонату натрію, а також дигідрат гідрокарбонату натрію тринатрію також відомі з ультралужних пегматитових порід, які зустрічаються.
З позаземної погляду відомий карбонат натрію зустрічається рідко. Відкладення було ідентифіковано як джерело яскравих плям на Церері, внутрішнього матеріалу, який було піднято на поверхню. У той час як на Марсі є карбонати, і очікується, що вони будуть включати карбонат натрію, відкладення ще потрібно підтвердити, ця відсутність пояснюється тим, що деякі пояснюють глобальним переважанням низького pH в водному марсіанському грунті.
Видобуток корисних копалин
Трона, дигідрат гідрокарбонату тринатрію (Na 3 HCO 3 CO 3·2H 2 O), видобувається в кількох районах США та забезпечує майже все внутрішнє споживання карбонату натрію. Великі природні родовища, виявлені в 1938 році, такі як родовище поблизу Грін-Рівер, штат Вайомінг, зробили видобуток корисних копалин більш економічним, ніж промислове виробництво в Північній Америці. У Туреччині є значні запаси трону; із запасів поблизу Анкари було вилучено два мільйони тонн кальцинованої соди. Він також видобувається з деяких лужних озер, таких як озеро Магаді Кенії, шляхом днопоглиблювальних робіт. Гарячі солоні джерела постійно поповнюють запаси солі в озері, тому за умови, що швидкість виїмки не перевищує швидкість поповнення, джерело є повністю стійким.
Барила та келп
Декілька “галофітних” (солостійких) видів рослин і видів морських водоростей можуть бути оброблені з отриманням нечистої форми карбонату натрію, і ці джерела переважали в Європі та інших країнах до початку 19 століття. Наземні рослини (як правило, скловарні або солончаки) або морські водорості (як правило, види фукусів) були зібрані, висушені та спалені. Потім золу “вилочували” (промивали водою) з утворенням розчину лугу. Цей розчин був прокип’ячений досуха для отримання кінцевого продукту, який називався “кальцинована сода”; ця дуже стара назва походить від арабського слова сода, у свою чергу, застосовується до соди сальсола, одного з багатьох видів прибережних рослин, зібраних для виробництва. “Барила” – комерційний термін, що застосовується до нечистої форми поташу, що отримується з прибережних рослин або ламінарії.
Концентрація карбонату натрію в кальцинованій соді варіювалася в дуже широких межах: від 2-3 відсотків для форми, отриманої з морських водоростей (“ламінарія”), до 30 відсотків для кращої барили, виготовленої з рослин солянки в Іспанії. Рослинні та водоростеві джерела кальцинованої соди, а також пов’язаного з нею лужного “поташу”, до кінця 18 століття ставали дедалі неадекватнішими, і посилився пошук комерційно життєздатних шляхів синтезу кальцинованої соди із солі та інших хімічних речовин.
Процес Леблану
Основна стаття: Процес Леблана
У 1792 році французький хімік Ніколя Леблан запатентував процес отримання карбонату натрію із солі, сірчаної кислоти, вапняку та вугілля. На першому етапі хлорид натрію обробляють сірчаною кислотою в Мангеймському процесі. В результаті цієї реакції утворюється сульфат натрію (соляний осад) та хлористий водень:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
Соляний осад та подрібнений вапняк (карбонат кальцію) були зменшені шляхом нагрівання з використанням вугілля. Це перетворення включає дві частини. По-перше, це карботермічна реакція, в результаті якої вугілля, що є джерелом вуглецю, перетворює сульфат на сульфід:
Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2
Друга стадія-це реакція з утворенням карбонату натрію та сульфіду кальцію:
Na 2 S + CaCO 3 → Na 2 CO3 + CaS
Ця суміш називається чорною золою. Кальциновану соду витягають із чорної золи водою. При випаровуванні екстракту утворюється твердий карбонат натрію. Цей процес екстракції називався вилуговуванням.
Соляна кислота, отримана в результаті процесу Леблана, була основним джерелом забруднення повітря, а побічний продукт кальцію сульфіду також створював проблеми з видаленням відходів. Проте він залишався основним методом виробництва карбонату натрію до кінця 1880-х років.
Процес Сольвея
Основна стаття: Процес Сольвея
У 1861 році бельгійський промисловий хімік Ернест Сольвей розробив метод отримання карбонату натрію шляхом першої взаємодії хлориду натрію, аміаку, води та двоокису вуглецю з утворенням бікарбонату натрію та хлориду амонію:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
Отриманий бікарбонат натрію потім перетворювали на карбонат натрію шляхом його нагрівання, вивільняючи воду і вуглекислий газ:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
Тим часом аміак був регенерований з побічного продукту амонію хлориду шляхом обробки його вапном (оксидом кальцію), що залишилася після утворення вуглекислого газу:
2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O
Процес Сольвея переробляє свій аміак. Він споживає лише розсіл та вапняк, а хлорид кальцію є його єдиним відходом. Цей процес значно економічніший, ніж процес Леблана, у якому утворюються два продукту життєдіяльності-сульфид кальцію і хлористий водень. Процес Сольвея швидко став домінувати у виробництві карбонату натрію в усьому світі. До 1900 90% карбонату натрію вироблялося методом Сольвея, а останній завод з переробки Леблана закрився на початку 1920-х років.
Другий етап процесу Сольвея, нагрівання бікарбонату натрію, використовується в невеликих масштабах домашніми кухарями та в ресторанах для приготування карбонату натрію в кулінарних цілях (включаючи кренделі та лужну локшину). Метод привабливий для таких користувачів, тому що бікарбонат натрію широко продається як харчова сода, а температури, необхідні (від 250 °F (121 °C) до 300 °F (149 °C)) для перетворення харчової соди в карбонат натрію, легко досягаються у звичайних кухонних печах.
Бікарбонат натрію збирали у вигляді осаду через його низьку розчинність, а потім нагрівали приблизно до 80 °C (176 °F) або 95 °C (203 °F) для отримання чистого карбонату натрію, аналогічного останньої стадії процесу Сольвея. До розчину, що залишився, хлоридів амонію і натрію додають більше хлориду натрію; також у цей розчин закачують більше аміаку за температури 30-40 °C. Потім температуру розчину знижують до температури нижче 10 °C. Розчинність хлориду амонію вище, ніж у натрію хлориду при 30 °C, і нижче при 10 °C. Через цю залежну від температури різниці розчинності та ефекту загальних іонів хлорид амонію осаджується у розчині хлориду натрію.
Китайська назва процесу Хоу, lianhe zhijian fa (联合制碱法), означає “метод лужного виробництва у поєднанні”: процес Хоу пов’язаний з процесом Хабера і забезпечує кращу економію атомів за рахунок виключення виробництва хлориду кальцію, оскільки аміак більше не потребує регенерації. Побічний продукт хлорид амонію може продаватися як добрива.
Відгуки
Відгуків немає, поки що.