Знаходження в природі
У природі сода зустрічається в золі деяких морських водоростей, а також у вигляді наступних мінералів:- нагколіт NaHCO3
- трону Na2 CO3 · NaHCO3 · H2 O
- натрію (сода) Na2 CO3 · 10H2 O
- термонатрит Na2 CO3 · Н2 O.
До початку XIX століття карбонат натрію отримували переважно з золи деяких морських водоростей і прибережних рослин.
У 1791 році французький хімік Ніколя Леблан отримав патент на «Спосіб перетворення глауберової солі в соду». За цим способом при температурі близько 1000 ° C запікається суміш сульфату натрію ( «глауберової солі»), крейди або вапняку (карбонату кальцію) і деревного вугілля. Вугілля відновлює сульфат натрію до сульфіду: Na2 SO4 + 2C → Na2 S + 2CO2 ↑. Сульфід натрію реагує з карбонатом кальцію: Na2 S + СаСО3 → Na2 CO3 + CaS. Отриманий розплав обробляють водою. при цьому карбонат натрію переходить в розчин, сульфід кальцію відфільтровують, потім розчин карбонату натрію упаривают. Сиру соду очищають перекристалізацією. Процес Леблана дає соду у вигляді кристалогідрату (див. Вище), тому отриману соду зневоднюють кальцинуванням. Сульфат натрію отримували обробкою кам'яної солі (хлориду натрію) сірчаною кислотою. 2NaCl + H2 SO4 → Na2 SO4 + 2HCl ↑. Виділявся в ході реакції хлороводень вловлювали водою з отриманням соляної кислоти. Перший содовий завод такого типу в Росії був заснований промисловцем М. Пранг і з'явився в Барнаулі в 1864 році. Після появи більш економічного (не залишається в великих кількостях побічний сульфід кальцію) і технологічного способу Сольве, заводи, що працюють за способом Леблана, стали закриватися. До 1900 року 90% підприємств виробляли соду за методом Сольве, а останні фабрики, що працюють за методом Леблана закрилися на початку 1920-х.
Промисловий аміачний спосіб (спосіб Сольве)
У 1861 році бельгійський інженер-хімік Ернест Сольве запатентував метод виробництва соди, який використовується і до цього дня. В насичений розчин хлориду натрію пропускають еквімолярних кількості газоподібних аміаку і діоксиду вуглецю діоксиду вуглецю, тобто як би вводять гідрокарбонат амонію NH4 HCO3. NH3 + CO2 + H2 O + NaCl → NaHCO3 + NH4 Cl. Випав залишок малорастворимого (9,6 г на 100 г води при 20 ° C) бікарбонату натрію відфільтровують і КАЛЬЦИНУЮЧА (зневоднюють) нагріванням до 140-160 ° C, при цьому він переходить в карбонат натрію: 2NaHCO3 → (t) Na2 CO3 + CO2 ↑ + H2 O. Утворився CO2 повертають у виробничий цикл. Хлорид амонію NH4 Cl обробляють гідроксидом кальцію Ca (OH) 2. 2NH4Cl + Ca (OH) 2 → CaCl2 + 2NH3 ↑ + 2H2 O. і отриманий NH3 також повертають у виробничий цикл. Таким чином, єдиним відходом виробництва є хлорид кальцію, який не має широкого промислового застосування, крім використання в якості протівообледеняющего реагенту для посипання вулиць. Перший содовий завод такого типу в світі був відкритий в 1863 в Бельгії; перший завод такого типу в Росії був заснований в районі уральського міста Березники фірмою «Любимов, Сольве і Ко» в 1883 році. Його продуктивність становила 20 тисяч тонн соди в рік. До сих пір цей спосіб залишається основним способом отримання соди в усіх країнах.
Розроблено китайським хіміком Хоу (Hou Debang) в 1930-х роках. Відрізняється від процесу Сольве тим, що не використовує гідроксид кальцію. За способом Хоу в розчин хлориду натрію при температурі 40 градусів подається діоксид вуглецю і аміак. Менш розчинний гідрокарбонат натрію в ході реакції випадає в осад (як і в методі Сольве). Потім розчин охолоджують до 10 градусів. При цьому випадає в осад хлорид амонію, а розчин використовують повторно для виробництва наступних порцій соди.
Кристалогідрати карбонату натрію існують в різних формах: безбарвний моноклінний Na2 CO3 · 10H2 O. при 32,017 ° C переходить в безбарвний ромбічний Na2 CO3 · 7H2 O. останній при нагріванні до 35,27 ° C безбарвний переходить в ромбічний Na2 CO3 · H2 O. Безводний карбонат натрію являє собою безбарвний кристалічний порошок.
Властивості карбонату натрію
Безводний карбонат натрію
Декагідрат Na2 CO3 · 10H2 O Розчинність карбонату натрію в воді
У водному розчині карбонат натрію гідролізується, що забезпечує лужну реакцію середовища. Рівняння гідролізу (в іонної формі): CO3 2- + H2 O ↔ HCO3 - + OH - Перша константа дисоціації вугільної кислоти дорівнює 4,5 · 10 -7. Все кислоти. сильніші, ніж вугільна, витісняють її в реакції з карбонатом натрію. Так як вугільна кислота вкрай нестійка, вона тут же розкладається на воду і вуглекислий газ. Na2 CO3 + H2 SO4 → Na2 SO4 + CO2 ↑ + H2 O
Карбонат натрію використовують у скляному виробництві; миловарінні і виробництві пральних і чистячих порошків; емалей, для отримання ультрамарину. Також він застосовується для пом'якшення води парових котлів і взагалі зменшення жорсткості води, для знежирення металів і десульфатізаціі доменного чавуну. Карбонат натрію - вихідний продукт для отримання NaOH, Na2 B4 O7. Na2 HPO4. Може використовуватися в сигаретних фільтрах. У харчовій промисловості карбонати натрію зареєстровані в якості харчової добавки E500, - регулятора кислотності, розпушувача, що перешкоджає злежуванню і злежування. Карбонат натрію (кальцинована сода, Na2 CO3) має код 500i, гідрокарбонат натрію (харчова сода, NaHCO3) - 500ii, їх суміш - 500iii. Одна з новітніх технологій підвищення нафтовіддачі пластів - АСП заводнення, в якому застосовується сода в поєднанні з ПАР для зниження міжфазного натягу між водою і нафтою Також використовується для приготування проявника фотоматеріалів.
- Ви тут:
- Головна
- хімічні формули
- До
- Формула карбонату натрію структурна хімічна