Натрия карбонат

Натрия карбонат
Карбонат натрия
Карбонат натрия: химическая формула
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

Карбона́т на́трияхимическое соединение Na2CO3, натриевая соль угольной кислоты.

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:

  • нахколит NaHCO3
  • трона Na2CO3·NaHCO3·2H2O
  • натрон (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. 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:

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 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:

NH3 + CO2 + H2O + NaClNaHCO3 + 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 диоксид углерода и аммиак, выделенный из маточного раствора на первой стадии процесса по реакции:

2NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O

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.

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°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/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
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):

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 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


Wikimedia Foundation. 2010.

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, 1—2% ные растворы — для стерилизации инструментов …   Ветеринарный энциклопедический словарь

  • Натриум карбоникум - Natrium carbonicum, Натрия карбонат — Na2CO3 карбонат натрия, в виде бесцветных кристаллов. Хорошо растворяется в воде. Водные растворы имеют щелочную реакцию.Вдыхание пыли карбоната натрия и контакт кожи с кальцинированной содой вызывает у рабочих на производстве разрыхление кожи,… …   Справочник по гомеопатии

  • Карбонат калия — Карбонат калия …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»