Карбонат натрия (кальцинированная сода) — неорганическое соединение, натриевая соль угольной кислоты с химической формулой Na2CO3. 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.
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.
| 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 | 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):
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 + H2O + CO2↑
Нахождение в природе
В природе сода встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде минералов:
- нахколит NaHCO3
- трона Na2CO3·NaHCO3·2H2O
- натрит (сода) Na2CO3·10H2O
- термонатрит Na2CO3·Н2O.
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.
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:
Na2SO4 + 2 C → Na2S + 2CO2
Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:
Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS
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:
2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl
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.
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:
NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl
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:
2NaHCO3 →ot Na2CO3 + H2O + CO2↑
Образовавшийся CO2 возвращают в производственный цикл. Хлорид аммония NH4Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)2:
2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O
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.
Предельно допустимая концентрация аэрозоли кальцинированной соды в воздухе производственных помещений — 2 мг/м3. Кальцинированная сода относится к веществам 3-го класса опасности. Аэрозоль кальцинированной соды при попадании на влажную кожу и слизистые оболочки глаз и носа может вызвать раздражение, а при длительном воздействии ее — дерматит.
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.
Источник: https://chem.ru/karbonat-natrija.html
Химическая формула соды: пищевой, питьевой, кристаллической, технической
Словом «сода» называют несколько сложных химических веществ. Пищевая, питьевая, гидрокарбонат натрия, химическая формула NaHCO3, кислая натриевая соль угольной кислоты. Кальцинированная, бельевая, карбонат натрия, химическая формула Na2CO3, натриевая соль угольной кислоты.
Каустическая, гидроксид натрия, химическая формула NaOH. Есть еще некоторые технические виды соды – кристаллогидраты, содержащие карбонат натрия, и различные марки каустика. Вышеперечисленные соединения имеют различные свойства и химические формулы. Но все они хорошо растворяются в воде, а их растворы имеют более или менее выраженную щелочную реакцию. Рассмотрим их подробнее.
Формула пищевой соды
Гидрокарбонат натрия – химическое название белого кристаллического порошка белого цвета со средним размером кристаллов 0,05 — 0,20 мм. Синонимы, часто встречающиеся в научно-популярной литературе и в быту, — пищевая сода, чайная, питьевая, натрий двууглекислый, бикарбонат натрия.
Двууглекислый натрий (бикарбонат) – широко востребованное вещество в разных сферах жизни. Он применяется в химической промышленности и медицине, в легкой, пищевой отраслях, в металлургии. В пищевой промышленности сода включена в состав добавки E500.
Формула питьевой соды в химии NaHCO3 говорит о том, что это кислая натриевая соль угольной кислоты. Ее химические свойства как у соли сильного основания и слабой кислоты.
Гидрокарбонат натрия активно вступает в реакцию с кислотами. В результате образуется соль соответствующей кислоты, угольная кислота, которая в свою очередь распадается на углекислый газ и воду. Сильное образование пузырьков — это углекислый газ, высвобождающийся в процессе реакции.
- Вот как происходит реакция с соляной кислотой:
- NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3
- H2CO3 → H2O + CO2↑.
- Реакция соды пищевой с уксусной кислотой:
- NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2↑
- В результате взаимодействия соды NaHCO3 с уксусной кислотой CH3COOH образуются: CH3COONa – ацетат натрия, вода H2O и углекислый газ CO2.
Многими, наверное, замечено, что если залить пищевую соду кипятком, она так же начинает гаситься, что выражается в обильном образовании пузырьков. Это происходит реакция термического разложения.
Гидракарбонат натрия термически малоустойчив. При нагревании порошок соды пищевой разлагается с образованием карбоната натрия (соды кальцинированной) и выделением диоксида углерода, а также воды в газовую фазу.
- 2NaHCO3↔ Na2CO3 + CO2 + H2O
- Аналогично разлагаются и водные растворы бикарбоната натрия.
Растворяется ли пищевая сода в воде?
Есть 2 важные момента в растворении натрия гидрокарбоната в воде. Если мы растворяем соду притемпературе до 50 °С, происходит реакция гидролиза соли. Это обратимое взаимодействие соли с водой. Приводит к образованию слабого электролита.
А если растворяем соду в горячей воде, то уже образуется карбонат натрия, и в этом случае, водный раствор имеет сильнощелочную реакцию. Отсюда вывод: растворимость гидрокарбоната натрия в воде невелика, но при повышении температуры и она повышается.
- При взаимодействии с водой двууглекислый натрий распадается на гидроксид натрия NaOH , который придает щелочность воде, угольную кислоту H2CO3, которая, в свою очередь, сразу же распадается на воду и углекислый газ H2O + CO2.
- Химическая формула растворения соды в воде:
- NaHCO3 + H2O ↔ H2CO3 (H2O + CO2) + NaOH
- Водный раствор соды пищевой на растительные и животные ткани практически не действует.
Кальцинированная сода и ее кристаллогидраты
Карбонат натрия, или соду кальцинированную, натриевая соль угольной кислоты, не следует путать с содой пищевой. Химическая формула соды кальцинированной Na2CO3.
Еще ее называют содой бельевой, потому что применяют в изготовлении моющих и чистящих средств бытовой химии. Добывается из природных кристаллогидратов путем термического разложения.
Кальцинированная сода, безводный карбонат натрия, представляет собой бесцветный порошок.
Различные кристаллогидраты кальцинированной соды имеют свои названия:
- Натрит, натрон – декагидрат карбоната натрия. Химическая формула: Na2CO3 • 10H2O
- Термонатрит – моногидрат карбоната натрия. Химическая формула: Na2CO3 • H2O
Эти кристаллогидраты еще называют кристаллической содой, технической содой.
Каустическая сода, гидроксид натрия, химическая формула: NaOH. Ее еще называют едким натром, каустиком, едкой щелочью. Сильное основание, молекулы полностью диссоциируют в воде. Даже на воздухе то вещество начинает активно впитывать воду и «расплывается».
Опасная едкая щелочь может оставлять на коже сильные ожоги. Поэтому при работе с каустической содой необходимо соблюдать технику безопасности.
Применяется в быту, в химической, целлюлозно-бумажной промышленности, для производства мыла и био-дизельного топлива.
В России производится несколько видов технической соды – натра едкого:
- РД — раствор диафрагменный, бесцветная или окрашенная жидкость с массовой долей NaOH 44,0 % — 46,0 %;
- РХ — раствор химический с массовой долей NaOH 45,5 %, допускается небольшой осадок;
- РР — раствор ртутный, прозрачная жидкость с массовой долей NaOH 42,0 %;
- ТД — твердый диафрагменный, плавленая масса белого цвета с массовой долей NaOH 94,0 %;
- ТР — твёрдый ртутный, чешуированная масса белого цвета, с массовой долей NaOH 98,5 %.
Как видите, сода соде рознь. Принимать внутрь можно только пищевую, остальные виды — технические. Особенно осторожно необходимо обращаться с каустической содой. Это едкое агрессивное вещество оставляет долго незаживающие ожоги на коже. Поэтому, работать с растворами каустика нужно в защитной одежде, маске и резиновых перчатках.
Источник: https://sodaperekis.ru/himicheskaja-formula-sody/
Применение и реакции взаимодействия карбоната натрия
Карбонат натрия производиться в виде белого порошкообразного вещества. В простонародье это вещество называют кальцинированной содой, в международном производстве применяют название Sodium carbonate.
Соду использовали еще в древних временах, первыми ее нашли египтяне. Они использовали ее для мытья посуды и для производства стекольных изделий. Зачастую ее находили в соляных пластах, которые находились под землей. Ее месторождением также считают содовые озера. Она находится в составе некоторых минералов и водорослей. Соду можно найти в нахколитах, термонатритах и натронах.
Формула карбоната натрия Na2CO3. Также это вещество можно назвать натриевой солью угольной кислоты. Свое наименование сода получила из-за того, что в процессе ее производства гидрокарбонат натрия подвергают высокому нагреву. Современные производители изготавливают это вещество разнообразными способами. Самыми популярными считаются метод Сольве и химическая переработка минералов.
Физические свойства
Молярная масса карбоната натрия 105,9 г/моль. Данное вещество обладает небольшой плотностью – 2,54 г/см³. Кальцинированная сода быстро растворяется в водной среде, начинает кипеть при температуре 1 600°C. Этот материал имеет высокую гигроскопичность, он легко впитывает в себя запахи и влагу. Если карбонат натрия Na2CO3 хранить в открытом виде, то он начинает слеживаться.
Реакции взаимодействия карбоната натрия
- Это вещество способно реагировать с большим количеством химических соединений.
- • Гидрокарбонат аммония и хлорид натрия в своей реакции образуют осадок в виде пищевой соды.
- NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4C
- • Карбонат натрия в реакции с соляной кислотой
- Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2
- Раствор карбоната натрия и соляной кислоты в результате взаимодействия образовывают пищевую соль, воду и углекислый газ, который испаряется в воздух.
• Чтобы получить кальцинированную соду, соединяют гидроксид натрия с углекислым газом. В результате этой реакции, образуется кальцинированная сода и вода.
- 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
- • Реакция взаимодействия уксусной кислоты и карбоната натрия
- 2СН3СООН + Na2CO3 = H2O + CO2 + 2CH3COONa
- • Для получения карбоната кальция, необходимо произвести реакцию, в которой будут участвовать карбонат натрия и хлорид кальция.
- Na2(CO3)+CaCl2=2NaCl+CaCO3 (осадок)
- • Кальцинированная сода может вступать в реакцию с серной кислотой.
- Na2CO3+H2SO4=NA2SO4 + H2O +CO2
- • Обменная реакция сульфида натрия и карбоната кальция.
- Na2S + СаСО3 → Na2CO3 + CaS
- • Карбонат натрия быстро взаимодействует с водой. Водный раствор карбоната натрия разлагается следующим образом:
- Na2(CO3)+2Н2О= 2 Na+СО3+2Н +2ОН
- • Взаимодействие карбоната натрия с нитратом кальция
- Na2CO3 + Ca(NO3)2 → 2NaNO3 + CaCO3↓
Представленные уравнения реакций карбоната натрия показывают, что это вещество можно получить разными способами. Оно способно качественно взаимодействовать с кислотами и водой.
Применение кальцинированной соды
Сфера применения этого вещества достаточно широкая. Раствор карбоната натрия используют в пищевой промышленности. Пищевая сода добавляется в составы многих продуктов питания для урегулирования кислотности, повышения воздушности теста, для эмульгирования.
Технический карбонат натрия находит свое применение в сфере стекольного производства. Также это вещество вводиться в состав бумаги, мыла, различных чистящих и моющих средств. В тяжелой промышленности его используют в процессе изготовления чугунных изделий.
Большой спрос на этот материал замечен в:
- • в процессе производства цветных металлов,
- • нефтеперерабатывающей промышленности,
- • текстильном производстве.
В химической сфере с помощью реакций с карбонатом натрия получают другие натриевые соли.
За счет кальцинированной соды проходит очистка водных труб, а также понижается жесткость воды.
В результате переработки угольной кислоты с солями калия и натрия получают карбонат калия-натрия. Этот материал не имеет характерного цвета, он быстро растворяется в водной среде. Его используют в процессе производства цемента. Он способствует быстрому затвердеванию.
Техническая сода имеет разное предназначение, ее выпускают двух марок:
Водный карбонат натрия марки Б используют для приготовления различных моющих средств. Его также применяют для очищения нефтяных продуктов. В химической промышленности он помогает получать натриевые, фосфорные и хромовые соли.
Обе марки карбоната натрия входят в составы разного стекла. Их добавляют в составы:
- • стекол для оптических приборов,
- • стеклоблоков,
- • керамической плитки,
- • медицинского стекла,
- • пеноблоков.
Марка А применяется в процессе изготовления электровакуумного стекла. Для этой цели карбонат натрия должен иметь высший сорт.
Производители и стоимость
Соединенные Штаты Америки, Канада, Мексика и ЮАР считаются мировыми лидерами по производству этого материала. На их территории сосредоточены большие природные залежи. В Российской Федерации содовые озера находятся на территории Забайкалья и Сибири.
Основными промышленными компаниями, которые изготавливают карбонат натрия в России, считаются:
- • ООО Югреактив,
- • ООО ТранзитХим,
- • ООО АнгараРеактив,
- • группа компаний ХИМПЭК,
- • ООО НефтеГазХимКомплект.
Средняя цена карбоната натрия составляет 20-25 рублей за 1 кг. Фасуют кальцинированную соду в полиэтиленовые мешки и картонные упаковки.
Источник: https://promplace.ru/himicheskie-soedineniya-staty/karbonat-natriya-2292.htm
Формула Карбоната натрия структурная химическая
Структурная формула
 |
 |
Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: CNa2O3
Химический состав Карбоната натрия
| C | Углерод | 12,011 | 1 | 11,3% |
| Na | Натрий | 22,99 | 2 | 43,4% |
| O | Кислород | 15,999 | 3 | 45,3% |
- Молекулярная масса: 105,988
- Карбона́т на́трия Na2CO3 — химическое соединение, натриевая соль угольной кислоты.
- Тривиальные названия
- Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.
- Na2CO3 (карбонат натрия) — кальцинированная сода, бельевая сода
- Na2CO3·10H2O (декагидрат карбоната натрия, содержит 62,5 % кристаллизационной воды) — стиральная сода; иногда выпускается в виде Na2CO3·H2O или Na2CO3·7H2O
- NaHCO3 (гидрокарбонат натрия) — пищевая сода, натрий двууглекислый (устар.), бикарбонат натрия
Название «сода» происходит от растения солянка содоносная (лат. 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:
- нахколит NaHCO3
- трона Na2CO3·NaHCO3·H2O
- натрит (сода) Na2CO3·10H2O
- термонатрит Na2CO3·Н2O.
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: Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2↑. Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция: Na2S + СаСО3 → Na2CO3 + CaS. 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: 2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl↑.
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 углеродадиоксида углерода, то есть как бы вводят гидрокарбонат аммония NH4HCO3: NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl.
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: 2NaHCO3 →(t) Na2CO3 + CO2↑ + H2O. Образовавшийся CO2 возвращают в производственный цикл.
Хлорид аммония NH4Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)2: 2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O, 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. 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).
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.
Свойства карбоната натрия
| 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
| 7 | |
| 10 | 12,2 |
| 20 | 21,8 |
| 25 | 29,4 |
| 30 | 39,7 |
| 40 | 48,8 |
| 50 | 47,3 |
| 60 | 46,4 |
| 80 | 45,1 |
| 100 | 44,7 |
| 120 | 42,7 |
| 140 | 39,3 |
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
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 Также используется для приготовления проявителя фотоматериалов.
Источник: http://formula-info.ru/khimicheskie-formuly/k/formula-karbonata-natriya-strukturnaya-khimicheskaya
Что такое кальцинированная сода? Где купить, как правильно приготовить
В быту используется огромное количество чистящих, моющих, стиральных средств, которые существенно влияют на финансовое состояние. Большинство современных бытовых принадлежностей имеют достаточно высокую стоимость, что в итоге приводит к уменьшению бюджета. А при наличии земельного участка расходы увеличиваются в разы, ведь уход за садом/огородом требует дополнительных вложений.
Мало кто знает, что кальцинированная сода является универсальным средством, которое можно использовать в быту и садоводстве. Стоит оно недорого, а по эффективности действия превосходит многие дорогостоящие специализированные средства.
Что такое кальцинированная сода?
Химическое название кальцинированной соды – натрия карбонат. Представляет собой щёлочь, обладающую сильным действием.
Она очень востребована в быту, поскольку позволяет справиться с загрязнениями различной степени сложности. Обладает чистящими способностями, безупречно удаляет жир.
Средство очень экономичное, при этом позволяет ограничить потребность в использовании дорогостоящих бытовых, чистящих, моющих средств.
Чем отличается от пищевой?
И пищевая, и кальцинированная сода являются щёлочью, но они отличаются по силе действия. Пищевая более слабая, способная справиться с незначительными загрязнениями, но стоит дороже. Кальцинированная сода считается более мощным и универсальным средством, помогающим не только в быту, но и в садоводстве.
К остальным отличиям относятся:
- Имеют различные химические формулы: пищевая NAHCO3, кальцинированная – NA2CO3.
- Пищевая сода используется преимущественно в кулинарии. В быту она может применяться, но из-за слабых очистительных свойств считается менее эффективной по сравнению с кальцинированной.
Кальцинированная сода применяется в кулинарии в качестве пищевой добавки Е500. В чистом виде использовать её в пищу категорически недопустимо.
- Пищевая сода является безопасным продуктом для человека, обладает низким рН (8). Кальцинированная же требует особых правил использования, поскольку признана сильной щёлочью с высоким уровнем рН (11), вредным для кожных покровов и слизистых оболочек человека.
При использовании кальцинированной соды необходимо в строгости соблюдать дозировку, указанную в рецептах, поскольку в отличие от пищевой, она может причинить вред здоровью человека при неграмотном применении.
Где приобрести?
Приобрести можно в любом хозяйственном магазине или супермаркете. Обычно кальцинированная сода располагается на полке рядом со стиральными порошками или чистящими средствами.
Средняя стоимость за упаковку объёмом 0,6 кг – 30 рублей.
Применение в быту
Сфера применения очень широкая – мытье посуды, чистка сантехники (раковины, ванны, унитаза), очищение кухонных поверхностей, стирка, мытье полов, чистка стиральной машинки от накипи, удаление старой краски.
Чтобы полноценно воспользоваться универсальными свойствами кальцинированной соды, необходимо правильно приготовить раствор. Рецепты его приготовления отличаются в зависимости от того, для каких целей раствор будет использоваться.
Стирка, отбеливание и уход за стиральной машиной
Наиболее удобный и современный способ стирки белья – использование стиральной машинки. Однако многие хозяйки до сих пор стирают вещи, замачивая их в тазике или ванне. И при авторежиме, и при ручной стирке поможет усилить действие спирального порошка карбонат натрия.
- Авторежим. При стирке в стиральной машине необходимо добавить 3 столовых ложки кальцинированной соды, причём насыпать её нужно непосредственно в барабан с бельём. Если одежда сильно загрязнена, можно увеличить количество соды ещё на 1–2 ложки. Важно обратить внимание, что при такой методе стирки необходимо следить за температурным режимом – он должен быть в пределах от 50°С до 100°С.
- Ручная стирка. В ведре с горячей водой разводятся 3 столовых ложки карбоната натрия, раствор позволит усилить действие стирального порошка. Но следует помнить, что такой метод лучше не использовать при стирке деликатных тканей, поскольку это может привести к их порче.
Для замачивания одежды необходимо в 10 литрах тёплой (не горячей!) воды растворить 4 столовых ложки соды. В том случае, если вода слишком жёсткая, её можно смягчить, если добавить 2 столовых ложки карбоната натрия.
Известен интересный рецепт раствора, который подойдёт и для ручной, и для машинной стирки.
В домашних условиях можно приготовить ароматный стиральный гель, который не только справится с сильными загрязнениями, но и избавит от необходимости использовать кондиционер для белья.
К тому же может использоваться для замачивания, отбеливания и стирки вещей для новорожденных, требующих особенно деликатного подхода. Как следствие – ещё больше экономии в семейном бюджете.
Для приготовления геля потребуются:
- вода – 2 литра;
- хозяйственное мыло – 1 шт;
- кальцинированная сода – 150 гр;
- зелёный чай – 200 гр.
Воду закипятить. Мыло натереть стружкой, добавить к кипящей воде. Когда измельчённое хозяйственное мыло полностью растворится, насыпать соду, чистый зелёный чай (без добавок), перемешать и кипятить ещё в течение трёх минут. После этого снять кастрюлю с огня, добавить несколько капель любого ароматического масла, интенсивно перемешать. Гель готов к применению.
Для качественного отбеливания постельного белья, белой одежды, кухонных полотенец поможет раствор из 4 щепоток соды и стружки хозяйственного мыла. Оба компонента поместить в эмалированную посуду, которую нужно наполовину заполнить водой. Размешивать до тех пор, пока сода и мыло полностью не растворятся.
В воду с раствором поместить вещи, которые необходимо отбелить. Ёмкость поставить на медленный огонь, довести до кипения, после этого кипятить ещё в течение 20 минут. Для лучшего эффекта после кипячения в растворе вещи можно постирать в стиральной машинке.
Лёгкий в приготовлении содовый раствор позволит сделать одежду и постельное бельё не только кристально чистыми, но и ароматными в случае добавления ароматического масла.
Кальцинированная сода – отличное средство для ухода за стиральной машинкой. Одной из основных проблем при эксплуатации машин, в особенности работающих в режиме автомат, является появление накипи на деталях.
Как следствие – возникновение неприятного запаха, быстрый износ техники.
Методика правильного ухода за стиральной машинкой:
- Подготовить раствор. Размешать соду с водой в пропорции 1:1.
- Обработать раствором барабан и резиновую манжетку. Данную процедуру нужно проводить в резиновых перчатках!
- Для того, чтобы раствор подействовал, необходимо выждать полчаса.
- С помощью губки устранить загрязнения вместе с содовым раствором.
- Включить машинку на режим быстрой стирки.
На последнем этапе процедуры быструю стирку нужно проводить без вещей!
Применение на кухне
При использовании карбоната натрия для мытья посуды нужно в литре воды развести 3 столовых ложки соды, тщательно размешать. Такой раствор позволит не только очистить посуду от загрязнений, но и отлично справится с жиром. После того, как посуда полностью помыта, её необходимо хорошенько прополоснуть в чистой проточной воде.
Кальцинированная сода хорошо справляется с накипью в чайниках, как обычных, так и электрических. Для этого достаточно пару ложек карбоната натрия насыпать в чайник, налить в него воду и прокипятить несколько раз. После этого нужно очень качественно промыть чистой водой.
Пол
С помощью раствора на основе кальцинированной соды можно мыть пол по всей квартире. В пяти литрах воды развести 4 столовых ложки карбоната натрия, хорошо вымыть пол, затем протереть ещё раз тряпкой, смоченной в чистой воде. Чтобы не осталось разводов, нужно насухо протереть всю очищенную поверхность.
Сантехника
Для очищения сантехники в литре воды развести 2 столовых ложки соды, после этого в полученном растворе смочить губку или мочалку, тщательно протереть загрязнённую поверхность. После достижения требуемого результата, необходимо тщательно промыть обработанную сантехнику чистой проточной водой. Затем протереть сухой тряпочкой, чтобы на поверхности не осталось разводов.
Удаление старой краски
С помощью содового раствора можно избавиться от старой краски, причём нанесенной не только на ровную, но и рельефную поверхность. При выполнении таких работ необходимо в обязательном порядке соблюдать меры предосторожности – надеть перчатки, защитную маску на лицо, очки. После окончания очистительных работ необходимо покинуть помещение и проветривать его не менее 12 часов.
Для приготовления раствора потребуются следующие компоненты:
- сода кальцинированная – 1 кг;
- известь гашеная – 900 гр;
- чистая вода – 4,5 л.
Поскольку раствор сильно пенится, необходимо подготовить его в ёмкости объёмом не менее 10 л.
В первую очередь в воде нужно растворить соду, затем нагреть до температуры не менее 60°. Помешивая смесь, постепенно добавлять небольшими порциями гашеную известь. Полученную смесь можно использовать на любых окрашенных поверхностях.
Использование в садоводстве
Для ухода за садом и огородом требуется использование различных удобрений, а также специализированных средств, предназначенных для избавления от вредителей, мучнистой росы, различных болезней, приводящих к гибели растений. Более экономичное и универсальное средство для садоводов – кальцинированная сода.
Обработка растений от мучнистой росы и болезней
При повышенной влажности почвы листья растений начинают желтеть, опадать, высока вероятность гибели урожая. Мучнистую росу можно победить, используя обычную кальцинированную соду.
Для обработки сада и огорода рекомендуется использовать раствор, приготовленный из следующих компонентов:
- сода кальцинированная – 50 гр;
- мыло хозяйственное – 40 гр;
- вода – 10 л.
Мыло натереть на терке, вместе с содой размешать в воде. Полученным раствором интенсивно обрызгивать растения, но не более 1 раза в неделю. Обработку сада/огорода необходимо осуществлять рано утром или вечером, желательно в безветренную погоду. Важно помнить, что нельзя проводить процедуру под палящими лучами солнца, это вызовет ожог листьев.
Обработка растений может проводиться не только при обнаружении пожелтевших листьев, но также в качестве профилактической меры.
Содовым раствором стоит воспользоваться при появлении серой гнили, которая особенно часто встречается на клубнике.
Справиться с проблемой можно с помощью слабой концентрированной смеси – в ведре воды растворить столовую ложку соды. Поливать прогнившие растения дважды в месяц.
Обработка растений от вредителей
При появлении вредителей или для профилактических мер можно воспользоваться следующим рецептом:
- Натереть брусок зелёного мыла.
- Измельченное мыло и столовую ложку соды растворить в ведре воды.
- Обрабатывать листья растений с тыльной стороны.
Такой раствор можно использовать 1 раз в неделю.
Процедура омоложения растений
Особенно востребована процедура омоложения для кустов роз, однако представленный ниже рецепт может использоваться для любых растений.
Требуемые компоненты:
- сода – 1 ч. л.;
- спирт нашатырный – 1/2 ч. л.;
- соль Эпсома – 1 ч. л.;
- вода – 5 л.
Приготовленным раствором обильно опрыскивать растения 1 раз в 10 дней. Для более молодых кустов можно приготовить раствор без добавления нашатырного спирта.
Дополнительные рекомендации для садовников и огородников
Несколько полезных рекомендаций позволят избавиться от распространённых проблем, встречаемых на дачных участках:
- Частая проблема на садовых участках – муравейники. Чтобы избавиться от муравьёв, достаточно в месте их скопления посыпать кальцинированной содой. Непрошенные гости в короткий срок покинут излюбленное место.
- При появлении мелкой травы на выложенных дорожках на участке. Избавиться от нее можно при обильном поливе высоко концентрированным содовым раствором (5 столовых ложек кальцинированной соды на ведро воды). Несколько проведённых процедур позволят в течение длительного срока поддерживать привлекательный вид дорожек на участке.
- Для обеззараживания семян перед посадкой нужно выложить их на хлопчатобумажную ткань, смоченную в содовом растворе. Готовится он путём разбавления 5 гр соды на литр воды. Длительность процедуры – 6 часов.
- Освободить сад/огород от сорняков можно с помощью раствора на основе кальцинированной соды. Для его приготовления в ведре воды разводится 500 гр соды. После обильного полива сорняков они в течение нескольких дней засохнут и их легко будет удалить.
С помощью недорогой кальцинированной соды можно с успехом позаботиться о растениях на садовом участке. Важно в точности соблюдать указанные в рецептах дозировки компонентов, тогда удастся избавиться не только от болезней и вредителей, но и ограничить приобретение дорогостоящих специализированных средств.
Где не стоит использовать?
На некоторых поверхностях использовать раствор кальцинированной соды настоятельно не рекомендуется. К их числу относятся:
- алюминиевая;
- кирпичная;
- деревянная;
- ламинированная;
- лакированная;
- стекловолоконная.
Также нельзя протирать раствором окрашенные поверхности, поскольку это приведёт к удалению краски (если в этом нет необходимости).
Меры предосторожности
При использовании карбоната натрия в быту или на садовом участке необходимо соблюдать меры предосторожности:
- Хранить соду и её раствор в недоступном для детей месте.
- При чрезмерно чувствительной коже нужно аккуратно обращаться с раствором, поскольку химический состав может негативно воздействовать на кожный покров. Рекомендуется надевать перчатки и избегать прямого контакта содового раствора с кожей.
- При попадании раствора в глаза, на слизистые оболочки или на кожу необходимо хорошенько промыть чистой проточной водой поражённый участок.
Главное правило – ни в коем случае не использовать кальцинированную соду в кулинарии!
Кальцинированная сода – мощный химический продукт, способный негативно воздействовать на человеческий организм. Для безопасного ухода за садом/огородом и использования в быту необходимо соблюдать элементарные меры предосторожности.
Кальцинированная сода – универсальное средство, умелое применение которого способно существенно уменьшить финансовые расходы.
Область использования достаточно широка, а простота приготовления растворов позволит без особых проблем самостоятельно создать качественное уходовое средство.
Оригинал статьи размещен здесь: https://welady.ru/kaltsinirovannaya-soda
Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5be1b978fd677a00ab130823/5c04d02ca2925700aa73d901
Загрузка...
