Кристаллическая сода: что это такое, чем отличается от обычной и как ее применять

Что такое кристаллическая сода

Кристаллическая сода – вещество минеральной природы, состоящее из молекул карбонатов натрия Na2CO3, NaHCO3. В природе сода существует в виде трех основных форм:

• Пищевая – гидрокарбонат натрия NaHCO3, который представляет собой мелкодисперсный порошок белого цвета без специфического запаха. С электролитической точки зрения, вещество имеет ионную кристаллическую решетку, поэтому изображается в виде ионной пары:

• Каустическая – щелочь NaOH (едкий натр), представляет собой крупные кристаллы белого цвета.

• Кальцинированная – карбонат натрия Na2CO3, существует в виде крупных белых кристаллов.

С химической точки зрения формулу кристаллической соды определяют как кристаллогидрат Na2CO3*10H2O.

Способы получения карбоната натрия

Потребность в кальцинированной соде невозможно удовлетворить, используя только природные источники. Для получения в промышленных объемах разработаны следующие способы:

1. Метод Сольве.
2. Метод Хоу.

Первый метод запатентовал бельгийский химик Эрнест Сольве. Этот вариант считается более экономичным и менее трудозатратным, чем способы, применяемые ранее. Процесс получения готового продукта включает несколько стадий.

Образование гидрокарбоната натрия:

NH3 + CO2 + H2O + NaCI → NaHCO3 + NH4Cl

Отделение осадка натриевой соли и последующее изменение отметки на термометре до 140-160˚C.

NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

Продукты, образующиеся в ходе описанных реакций, используют повторно. Углекислый газ улавливают, а хлористый аммоний предварительно обрабатывают гидроксидом кальция для разложения на аммиак и воду.

NH4Cl + Ca(ОН)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O

Хлористый кальций (CaCl2) – единственный продукт, который выводится из системы.

Метод Хоу считается модификацией предыдущего способа. Он отличается тем, что хлорид аммония не используют для регенерации аммиака, а выводят из процесса.

Продукт широко применяют в качестве удобрения для выращивания риса, так-как избыток хлора не оказывает отрицательного влияния на этот злак. Процесс получения вещества описывается следующими уравнениями:

NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl

NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

Раствор хлорида натрия нагревают до 40C, пропускают через него углекислый газ и аммиак в газообразном виде. Полупродукт гидрокарбонат натрия выделяют из охлажденного раствора (10˚C) благодаря низкой растворимости соединения и подвергают нагреву до 140-160˚C. В результате происходит обезвоживание и удаление избыточного количества оксида углерода (IV).

В лабораторной практике используют и другие способы получения:

• Na2O + CO2 → Na2CO3 – смешивание оксида натрия с окисью углерода (IV);
• 2NaOH + CO 2 → Na2CO3↓ + H2O – пропускания диоксида углерода через раствор гидроксида натрия, рассматриваемое соединение остается на дне колбы;
• NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O – взаимодействие пищевой соды с гидроксидом натрия, приводящее к дегидратации;
• Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS – смешивание сульфида натрия с мелом приводит к образованию углекислого натрия и сульфида кальция.

Химические свойства

Пищевая сода – NaHCO3 (Молярная масса M = 84 г/моль)

К химическим свойствам гидрокарбоната натрия относят:

• хорошую растворимость в воде (9,59 г/ 100 г воды), при которой водный раствор называют буферным (концентрация вещества не влияет на значение pH);
• взаимодействует с сильными кислотами с образованием новых солей;
• при высоких температурах (от 60°С) разлагается с образованием CO2, H2O, Na2CO3.

Пищевую соду применяют в выпечке

Каустическая сода – NaOH (Молярная масса M = 40 г/моль)

К химическим свойствам гидроксида натрия относят:

• Взаимодействие с кислотами по реакции нейтрализации с образованием солей.
• Взаимодействие с кислотными оксидами.
• Полностью растворяется в воде с выделением большого количества тепла (высоко экзотермическая реакция).

Кальцинированная сода – Na2CO3 (Молярная масса M = 106 г/моль)

К химическим свойствам карбоната натрия относят:

• нерастворимость в ацетоне, сероуглероде, этаноле; хорошая растворимость в глицериновом сырье, воде;
• взаимодействует с более сильными кислотами с образованием солей, CO2, H2O, так как угольной кислоты в свободном виде не существует.

Молярная масса

Кристаллическая сода, образованная катионом натрия и анионом угольной кислоты, имеет молекулярную массу, равную 106 атомным единицам. Данный показатель рассчитывается из суммы масс химических элементов – атомов натрия, кислорода и углерода. Молярная же масса вещества составляет 105,99 г/моль, что практически идентично показателю молекулярной массы.

Натриевые соли угольной кислоты занимают важное место в жизни человека. Благодаря химическим свойствам, за счёт которых происходит процесс гидролиза и образование щелочной реакции воды, кристаллическая сода находит своё применение в разных областях, что делает её весьма уникальным средством.

Химические параметры кристаллической соды

Если рассматривать натрий двууглекислый как кристаллогидрат, то его физико-химические свойства, равно как и структура, находятся в прямой зависимости от температуры. Переход от 32°С до 35°С вызовет необратимую деформацию структуры молекулы:

Na2CO3*10H2O → Na2CO3*7H2O → Na2CO3*H2O

К главным физико-химическим показателям вещества относят:

Сырье, используемое в производстве кальцинированной соды

Производственное предприятие, независимо от того, к какой отрасли оно принадлежит, сможет лишь тогда развиваться и приносить прибыль, когда оно построено на здоровой основе. Для этого необходимо, прежде всего, чтобы оно было расположено в таком пункте, где легче всего достать сырье и материалы производства, а также хороших рабочих, и где, равным образом, лучше и выгоднее сбывать продукты производства, не нуждаясь для этого в особых сложных перевозочных средствах. Это основное положение для организации рационально работающего предприятия в особенности должно быть отнесено к содовым заводам, так как экономичность работы их определяется главным образом стоимостью основных видов сырья и топлива, в частности соли, известняка или мела, аммиачной воды, каменного угля и кокса. Ввиду значительных расходных величин этих продуктов, содовые заводы строятся обычно или непосредственно на данном сырье и топливе, или вблизи последних, чтобы стоимость транспорта этих сырьевых материалов не ложилась тяжелым накладным расходом на стоимость их добычи.

Соль (рассол)

В аммиачном способе производства соды применяют не твердую соль, а рассол, что является большим преимуществом, так как добыча рассола путем подземного выщелачивания соли водой значительно дешевле добычи твердой соли обычным шахтным способом. Использование для приготовления рассола твердой соли, поднятой на поверхность земли, допустимо только в тех случаях, когда поваренная соль является отходом производства. Рассол при подземном выщелачивании соли имеет температуру порядка 15ºС. При этой температуре насыщенный раствор содержит около 317 г/л NaCl. Однако получать насыщенный раствор довольно трудно. Для этого требуется длительное время, так как с приближением к состоянию насыщения скорость растворения NaCl сильно уменьшается. Практически можно получать рассол с концентрацией 305 – 310 г/л. Различают рассолы естественные и искусственные:

• естественные получаются в результате растворения пластов каменной соли подпочвенными водами. Соль залегает обычно на глубине 200 – 300 м. наличность грунтовых вод приводит иногда к тому, что размывание соляных пластов происходит под землей естественным образом, в результате чего под землей образуются большие озера с насыщенным рассолом.
• Искусственный способ:
• С целью увеличения крепости рассола, производят углубление скважин, при чем естественный рассол, опускаясь вниз и омывая нижележащие слои, донасыщается (каждые 10 м углубления повышают крепость рассола примерно на 1г в литре и выше)
• Рассол добывается из подземных глубин с помощью буровых скважин.
• Скважину бурят до основания соляного пласта. Для защиты ее от обвалов осадочных пород вставляют так называемую обсадную трубу. Для предохранения соляного пласта от проникновения подпочвенных вод у нижней поверхности осадочных пород кольцевое пространство между обсадной трубой и почвой заливают цементом. Внутри обсадной трубы вставляют центральную трубу почти до основания соляного пласта.
• Образующийся слабый рассол выдавливается на поверхность через кольцевое пространство между внутренней и обсадочной трубой (стадия Ι). Его используют вместо свежей воды, закачиваемой в нормально работающие скважины.

Когда в пласте соли образуется достаточно большая размытая камера, приступают к нормальной эксплуатации скважины. На рисунке показана схема скважины для получения искусственного рассола: Ι−ΙΙΙ – стадии выщелачивания. При этом направление потоков воды и рассола обычно меняют – воду подают по кольцевому пространству в верхнюю часть камеры, а концентрированный рассол поднимается по центральной трубе (стадия ΙΙ). При таком направлении потоков из скважины откачивается имеющий большую плотность, а поэтому находящийся в нижних слоях камеры, концентрированный рассол. С наибольшей скоростью соль растворяется в верхней части поверхности размытой камеры – у ее потолка, куда поступает свежая, обладающая наибольшей растворяющей способностью вода. Медленнее всего соль растворяется в нижней части камеры, так как с ней соприкасается наиболее концентрированный рассол; кроме того, эта поверхность камеры покрывается оседающими нерастворимыми примесями, изолирующими ее от растворяющей жидкости. Скорость растворения боковых поверхностей камеры имеет промежуточное значение, она уменьшается с глубиной погружения. При таком характере растворения камера приобретает форму опрокинутого конуса с вершиной у основания центральной трубы (стадия ΙΙΙ). Когда растворяющийся потолок камеры достигает нерастворимых осадочных пород, выщелачивание соли продолжается по боковой поверхности. Поверхность оголяемых осадочных пород увеличивается, часть их вымывается рассолом, и они, падая вниз, покрывают расположенную ниже поверхность камеры, затрудняя ее растворения. Наклон боковой поверхности к горизонту постепенно уменьшается. В результате нижняя часть пласта практически не растворяется, что приводит к постепенному уменьшению производительности скважины. Если при эксплуатации скважины оседающая на дно камеры грязь забивает центральную трубу, то для ее очистки изменяют направление потоков, подавая воду по центральной трубе. Более совершенным способом добычи рассола является так называемый метод гидровруба, при котором у основания соляного пласта при помощи воды создают вруб, т.е. размыв пласта в ширину до диаметра 100 – 10 м и высотой 1,5 – 2 м. Чтобы обеспечить растворение пласта соли вширь и предохранить от растворения потолок образующейся камеры, в скважину вводят воздух или нефтяные продукты, например мазут, которые, всплывая, образуют между потолком камеры и водой изолирующей слой, препятствующий растворению соли. Управление процессом образования гидровруба при помощи мазута легче и надежнее, чем при помощи воздуха. Слой мазута или нефти поддерживают около 1 см. Таким образом, соль будет растворяться только с боков камеры. Такая предварительная подготовка камеры длится 1,5 – 2 года, после чего начинается нормальная ее эксплуатация. Защитный слой нефти или воздуха убирают, и начинается растворение соли и высокая производительность скважины. На рисунке показана схема скважины, работающей по методу гидровруба. Схема скважины для разработки пласта методом гидровруба: 1 – 5 – вентили на трубах для воды, нефти и рассола; 6 – первая обсадная труба; 7 – вторая обсадная труба. В ствол скважины, проходящий через осадочные породы и пласт соли, опускают три концентрически расположенные стальные трубы. Наружная – первая обсадная – труба 6 диаметром 250 мм проходит слой осадочных пород и служит для предохранения от осыпания ствола скважины и от проникновения подпочвенных вод в пласт соли. Вторая обсадная труба 7 имеет диаметр 200 мм и входит в пласт соли. Кольцевое пространство между обеими обсадными трубами цементируют. Во вторую обсадную трубу вставляют концентрически еще две трубы диаметрами 150 и 75 – 100 мм. По кольцевым пространствам поступают нефть и вода, по центральной трубе выдавливается на поверхность земли рассол. Две внутренние трубы соединены вне скважины системой вентилей 1 – 4. если надо промыть рассольную трубу водой, вентили 2 и 4 закрывают, а 1 и 3 открывают. Для удаления нефти из скважины путем вытеснения ее рассолом открывают вентили 4 и 5 и закрывают 1,2 и 3. На заводе рассол хранят в стальных резервуарах емкостью 2000 – 3000 м3. Для защиты от коррозии эти резервуары внутри футеруют слоем бетона, армированного стальной сеткой. Рассол хранят также в бревенчатых срубах, которые могут служить многие годы.

Известняк и мел

Вторым основным сырьевым материалом для производства соды служит известняк или мел. Более предпочтительным сырьем является известняк. Недостатком мела является его пористая порода, он легко впитывает влагу, нарушающая нормальный ход обжига его в известковых печах. Обычно считается, что наилучшим сырьем является известняк с содержанием от 92% CaCO3, влаги от 1 до 5% и минимальным количеством силикатов, хотя возможны отступления от этих условий, в зависимости от характера производств. Работа на одном меле вызывает дополнительные расходы топлива или предварительно на сушку его, или в самой печи, а также разбавление печного газа (содержание CO2). Работать на одном меле, благодаря его высокой влажности не экономично, и в связи с этим готовят для известковых печей смеси известняка и мела в пропорции примерно 1:1. Наличие такой пропорции приводит работу печи к нормальным условиям как в смысле расхода топлива, так и концентрации получаемого печного газа. Основные требования, предъявляемые практикой в отношении размеров кусков мела или известняка, это – иметь материал в кусках величиной примерно около 60 — 150 мм. Процент CaCO3 в меле не должен быть ниже 80, при чем на меле с низшим содержанием CaCO3 работать уже не выгодно. Необходимо также иметь определенный и минимальный процент примесей, в особенности SiO2, благодаря которому в печах образуются легкоплавкие силикаты (печь «течет»), и который внизу печи застывает в большие куски – так называемый «козел». Процент влаги в меле должен быть не выше 5%, дабы не иметь разбавления печного газа, а также чтобы не тратить излишнего количества топлива для подсушки его. Добыча известняка и мела ведется в карьерах методом открытых разработок. При тонком слое верхних порывающих пород шахтные разработки не применяют. Удаление верхних наносных слоев и непосредственную добычу известняка и мела производят при помощи экскаваторов. Вдоль простирания пластов нарезают несколько уступов, в которых бурят небольшие цилиндрические отверстия – шпуры, куда закладывают взрывчатое вещество. Взорванную раздробленную породу грузят экскаваторами в вагонетки и отвозят на дробильно – сортировочную установку, находящуюся при карьерах. Куски размерами 40 – 120 мм отделяют и, в зависимости от расстояния от карьера до завода, транспортируют либо по канатной подвесной, либо по железной дороге. В первом случае вагонетки с карбонатным сырьем подают непосредственно на известковые печи, во втором случае известняк или мел поступает сначала на склад, откуда вагонетками подвесной дороги или элеватором его транспортируют на печи. Куски, имеющие размер меньше 40 мм, составляют отход, который может быть использован для других целей, например на строительных работах, в производстве цемента, в металлургической промышленности или же для получения извести в специально выделенных для обжига мелочи печах.

Вспомогательные материалы

• Аммиак. В производстве соды аммиак после регенерации в отделении дистилляции возвращают обратно в производственный цикл. Неизбежные при этом потери компенсируются введением аммиачной воды. Аммиачная вода поступает с заводов синтетического аммиака, а также с коксохимических заводов. Свойства аммиака и его солей играют важную роль в содовом производстве. При обычных условиях аммиак является бесцветным остро пахнущим газом, вызывающим слезы и удушье. Аммиак хорошо растворяется в воде и рассоле. При этом плотность раствора понижается, а объем его увеличивается. Растворимость аммиака увеличивается с понижением температуры и повышением давления.
• Топливо. В производстве кальцинированной соды топливо применяют в известковых печах при получении извести и в содовых печах при кальцинации бикарбоната натрия. Основным видом топлива обжига известняка или мела следует считать кокс; вполне достаточно иметь кокс второго сорта и даже в смеси с коксом третьего сорта со средним анализом: влажность до 0,095%, летучих веществ до 6,37%, постоянного углерода 76,71%, золы от 7 до 15%. Такой кокс имеет теплотворную способность 6421 кал. К топливу, также как и к известняку, предъявляются практикой определенные требования: 1) определенная величина кусков, примерно около 6 – 7 см; 2) минимальный процент зольности; 3) определенная влажность ( не выше одного процента); 4) содержание углерода в коксе от 75%; 5) содержание летучих веществ в коксе не выше 5 – 6,5%. Не исключена возможность применения в качестве топлива для обжига карбонатного сырья природного газа. Он – наиболее дешевое беззольное высококалорийное топливо.
• Вода. На содовых заводах воду расходуют в основном для охлаждения жидкостей и газов. Сравнительно меньше ее расходуют на чисто технологические нужды, например на приготовление рассола, известкового молока и т.д. Воду расходуют также на питание паровых котлов, производящих пар для отгонки аммиака в отделении дистилляции, для паровых машин, если они имеются на заводе, и для отопления помещений. Качество воды характеризуется содержанием растворенных в ней солей и газов. Особое внимание уделяется так называемым «солям жесткости», т.е. солям кальция и магния, которые всегда содержаться в природных наземных и подземных источниках воды. Различают временную и постоянную жесткость воды. Первая обусловливается растворенными в воде бикарбонатами кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2, которые при нагревании воды до температуры кипения разлагаются с выделением в осадок углекислых солей. Например, Ca(HCO3)2→CaCO3↓+ CO2+H2O. Соли постоянной жесткости, например CaCl2, CaSO4 и др., при нагревании из воды не удаляются. Они выделяются в осадок при испарении воды, образуя на стенках аппаратов трудно удаляемую плотную накипь. Жесткую воду можно использовать только в тех случаях, когда условия ее применения не вызывают выделения твердых осадков. В котельных установках недопустимы ни первый, ни второй тип жесткости. Поэтому воду для них предварительно очищают от солей кальция и магния химическим способом на специальных установках. На заводах, расходующих большие количества воды, используют так называемую «оборотную воду», получаемую охлаждением уже использованной нагретой воды в специальных установках Говоря о воде, следует отметить, что отброс содовых заводов CaCl2 служит причиной повышения жесткости воды в близлежащих водоемах и делает иногда ее непригодной для использования.
• Водяной пар. Для получения пара воду нагревают до температуры кипения, которая зависит от давления получаемого пара. При давлении 760 мм рт. ст. чистая вода кипит при 100ºС. С повышением давления повышается температура кипения, а следовательно и температура получаемого пара. В присутствии кипящей воды каждому давлению будет соответствовать вполне определенная температура пара. Такой пар называют насыщенным. Если насыщенный пар нагреть в отсутствии воды, то получится перегретый пар. Давление такого пара в замкнутом пространстве будет зависеть уже не только от температуры, но и от занимаемого паром объема. При получении пара расходуется тепло на подогрев воды до температуры кипения и на ее испарение. Температура воды, нагретой до кипения, при дальнейшем подводе тепла не повышается. Все подводимое тепло будет расходоваться на испарение воды, поэтому оно называется «скрытой теплотой испарения». При обратной конденсации пара израсходованное на испарение тепло выделяется, что делает пар хорошим средством для нагревания. Для конденсации насыщенного пара достаточно небольшой разницы температур между паром и нагреваемым продуктом. Если пар непосредственно соприкасается с нагреваемой жидкостью, такое нагревание называют «нагреванием острым паром», а если передача тепла идет через стенку – «нагреванием глухим паром». Перегретый пар при охлаждении не будет конденсироваться до тех пор, пока он не станет насыщенным. Поэтому для целей нагревания, где используется главным образом теплота конденсации, применяют, как правило, насыщенный пар. При передаче пара по трубопроводам используют перегретый пар, который при охлаждении в трубопроводе не конденсируется, следовательно, не теряет тепла конденсации. Перегретым паром пользуются также для приведения в движение паровых турбин и машин.

Нахождение в природе

Кристаллический натрий двууглекислый – природное ископаемое, образованное из отложений морских водорослей. В природе ее можно найти в нескольких формах кристаллогидратов. Так, гидрокарбонат натрия известен как нахколит, кристаллогидрат с 2 молекулами воды (Na2CO3*NaHCO3*2H2O) – трона, с 10 молекулами воды – натрит, а с одной молекулой воды – термонатрит.

По словам геологов, основные российские запасы соды находятся в Западной Сибири и Забайкальском крае. Также известны соленые озера в Танзании (Натрон) и Калифорнии (Сирлс).

Впервые упоминание троны происходит в Вайоминге, штате США. Геологоразведочная экспедиция открыла содовое месторождение в Грин-Ривере в середине XX века (1938 год).

Вредное воздействие карбоната натрия на организм человека

Реагент, находящийся в порошкообразном состоянии, способен вызывать раздражение кожи, органов дыхания, глаз. Особенно важно не допускать соприкосновения карбоната натрия со слизистыми оболочками глаз и рта.

Раствор кальцинированной соды имеет сильно щелочную среду, поэтому при работе с ним желательно использовать перчатки. Они защитят кожу от покраснения и возможного химического ожога.

Употребление в пищу чрезмерного количества карбоната натрия может вызывать следующие последствия:

• резкое повышение кровяного давления;
• неприятные ощущения в области желудка;
• отек всего тела;
• уменьшение уровня калия в организме и, как следствие, быструю утомляемость, мышечные судороги и нарушение сердечного ритма.

Применение

Благодаря антисептическому действию, NaHCO3 используют в медицине при лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта (изжога, отрыжка), ожогах (устраняет болевые ощущения).

Техническая, или кальцинированная сода, применяется в быту как пятновыводитель, а также в садоводстве для борьбы с вредителями.

Гидроксид натрия применяют на химическом и нефтехимическом производстве в качестве реагента (производство биодизеля), а также нейтрализатора кислых примесей в системе стоков. В целлюлозно-бумажной промышленности едкий натр – главное звено сульфатной варки. Актуально применение щелочи в мыловарении – свойство NaOH омывать жиры и масла используется для производства моющих средств.

Каустическая сода применяется только в быту

Краткая история развития содовой промышленности

Сода была известна еще в глубокой древности в качестве вещества, применявшегося для чистки и шипевшего при соприкосновении с уксусом. Добывалась она до конца 18 века преимущественно из естественных месторождений Венгрии, Египта и других частей Африки и из золы морских растений, преимущественно в Испании. Сода того времени не отличалась чистотой. В 1775 г. французская академия объявила премию в 12 тыс. ливров за лучший способ приготовления соды из поваренной соли. Однако удачного разрешении задачи в то время найти не удалось. И только, когда наступила французская революция 1789 – 1794гг., и Франция, испытавшая блокаду и окруженная войсками коалиции, была отрезана от подвоза иностранного сырья и товаров, Комитетом общественного спасения вновь был объявлен призыв ко всем гражданам – найти путь освобождения отечественной промышленности от зависимости от заграничных товаров и материалов. Ответом на призыв явились 16 предложений фабрикации соды, из коих первенство отдано было методу, автором которого был врач Николай Леблан.

Метод Леблана

Способ Леблана состоял в приготовлении из поваренной соли при помощи серной кислоты сульфата и дальнейшей переработке последнего с углем и углекислым кальцием (мелом или известняком) на соду. Способ Леблана привился в промышленности, и долгое время был единственным в содовой технике. Наибольшее развитие способ Леблана получил в Англии.

Метод Сольвея

В семидесятых годах ΧΙΧ столетия выступил на сцену новый способ приготовления соды, предложенный бельгийским инженером Эрнестом Сольвэ. Этот способ произвел полный переворот в содовой технике. Сущность этого метода состояла в насыщении природных соляных растворов аммиаком и углекислым газом и переработке получающегося при этом осадка бикарбоната на кальцинированную соду посредством простого прокаливания. Отличительною особенностью разработанного Сольвэ способа фабрикации является непрерывность процесса во всех его стадиях. Изобретательности Сольвэ содовая техника обязана введением в практику знаменитых сольвеевских колонн для насыщения аммиачного рассола углекислым газом, для получения аммиачного рассола и для отгонки аммиака из маточных жидкостей при фильтрации бикарбоната.

Метод Гонигмана

После Сольвэ наибольший успех в производстве кальцинированной соды путем аммиачного процесса выпал на Морица Гонигмана, который удачно разрешил задачу насыщении аммиачного рассола не в колоннах, а в последовательно соединенных цилиндрических резервуарах. Однако неблагоприятным отличием способа Гонигмана является периодичность процесса.

Содовая промышленность в России

Содовая промышленность в России начала свое развитие с леблановского способа. Первый содовый завод в России был построен в 1884 г. в Сибири на базе природного сульфата натрия. Попытка осуществить аммиачный способ в России независимо от Сольвэ была предпринята инженером Лихачевым, в 1868 г. построившим небольшой завод по аммиачному способу в Казанской губернии на базе привозной поваренной соли. Однако из – за больших потерь соли и аммиака при их высокой стоимости завод просуществовал только 4 года. Аммиачный способ утвердился в России, когда в 1883 г. был построен фирмой Сольвэ при участии русских капиталовложений содовый завод в г. Березники на базе Соликамского месторождения поваренной соли. В 1893 г. был построен второй – Донецкий содовый завод, а в 1899 г – в г. Славянске.

Встречается как природный минерал

Структура моногидрата при 346 К.
Карбонат натрия растворим в воде и может встречаться в естественных условиях в засушливых регионах, особенно в месторождениях полезных ископаемых (эвапориты

) образуется при испарении сезонных озер. Месторождения минерала Натрон были добыты из высохшего дна озер в Египте с древних времен, когда натрон использовался для приготовления мумии и в раннем производстве стекла.

Безводная минеральная форма карбоната натрия встречается довольно редко и называется натритом. Карбонат натрия также выделяется из Ол Доиньо Ленгаи, Уникальный вулкан Танзании, и предполагается, что он извергался из других вулканов в прошлом, но из-за нестабильности этих минералов на поверхности земли, вероятно, подвергнется эрозии. Все три минералогические формы карбоната натрия, а также трона, дигидрат тринатрийгидрокарбоната, также известны из сверхщелочных пегматитовые породы, которые встречаются, например, в Кольский полуостров в России.

Карбонат натрия из других источников встречается редко. Депозиты были определены как источник яркие пятна на Церере, интерьерный материал, вынесенный на поверхность.[19] Пока есть карбонаты на Марсе, и ожидается, что они будут включать карбонат натрия,[20] депозиты еще не подтверждены. Некоторые объясняют это отсутствие глобальным преобладанием низких в ранее водном Марсианский грунт.[21]

Содержание

• 1 Увлажняет 1.1 Стиральная сода

Приложения

Некоторые распространенные применения карбоната натрия (или стиральной соды) включают:

• Карбонат натрия (или стиральная сода) используется в качестве очищающего средства в домашних целях, например, для стирки одежды. Карбонат натрия входит в состав многих сухих мыльных порошков.
• Используется для удаления временных и постоянных жесткость воды.[15](увидеть умягчение воды).
• Используется при изготовлении стекло, мыло и бумага. (увидеть производство стекла)
• Он используется в производстве соединений натрия, таких как бура

Производство стекла

Карбонат натрия служит поток для кремнезем, снижая температуру плавления смеси до чего-то достижимого без использования специальных материалов. Этот «содовый стакан» слаборастворим в воде, поэтому некоторые карбонат кальция добавляется к расплавленной смеси, чтобы стекло стало нерастворимым. Бутылка и оконное стекло (натриево-известковое стекло) получают путем плавления таких смесей карбоната натрия, карбоната кальция и кварцевого песка (диоксид кремния (SiO2)). Когда эти материалы нагреваются, карбонаты выделяют диоксид углерода. Таким образом, карбонат натрия является источником оксида натрия. Натриево-известковое стекло на протяжении веков было самой распространенной формой стекла.[16]

Умягчение воды

Жесткость воды в Соединенные Штаты
Жесткая вода содержит растворенные соединения, обычно соединения кальция или магния. Карбонат натрия используется для устранения временной и постоянной жесткости воды.[15]

Поскольку карбонат натрия водорастворим и карбонат магния и карбонат кальция нерастворимы, поэтому его используют для смягчить воду удалив Mg2+ и Ca2+. Эти ионы образуют нерастворимые твердые осадки при обработке карбонат ионы:

Ca 2 + + CO 3 2 − ⟶ CaCO 3 { displaystyle { ce {Ca ^ 2 + + CO3 ^ 2- -> CaCO3}}}

Ca 2 + ( водный ) + Na 2 CO 3 ( водный ) ⟶ CaCO 3 ( s ) + 2 Na + ( водный ) { Displaystyle { ce {Ca ^ 2 + (водный раствор) + Na2CO3 (водный раствор) -> CaCO3 (s) + 2Na + (водный раствор)}}}

Так же, Mg 2 + ( водный ) + Na 2 CO 3 ( водный ) ⟶ MgCO 3 ( s ) + 2 Na + ( водный ) { Displaystyle { ce {Mg ^ ​​2 + (водн.) + Na2CO3 (водн.) -> MgCO3 (s) + 2Na + (водн.)}}}

Вода смягчается, поскольку она больше не содержит растворенных ионов кальция и ионов магния.[15]

Пищевая добавка и приготовление пищи

Карбонат натрия — это пищевая добавка (E500), используемая в качестве регулятора кислотности, агента против слеживания, разрыхлителя и стабилизатора. Это один из компонентов Кансуи

(か ん 水), раствор щелочных солей, используемых для получения рамэн лапша своим характерным вкусом и текстурой. Используется в производстве
снюс
для стабилизации pH конечного продукта. Карбонат натрия используется в производстве шербет порошок. Ощущение охлаждения и шипения возникает в результате эндотермической реакции между карбонатом натрия и слабой кислотой, обычно лимонная кислота, выделяя углекислый газ, который возникает, когда щербет смачивается слюной. В Китае он используется для замены щелочной воды в корке традиционных кантонских блюд. лунные тортыи многие другие китайские булочки и лапша, приготовленные на пару. В кулинарии его иногда используют вместо гидроксид натрия для щёлок, особенно с Немецкие крендели и щелочные рулеты. Эти блюда обрабатывают раствором щелочного вещества, чтобы изменить pH поверхности продуктов и улучшить потемнение. Карбонат натрия вызывает коррозию алюминиевой посуды, посуды и фольги. [17]

Недорого, слабая база

Карбонат натрия также используется как относительно сильный база в различных сферах. Как обычная щелочь, ее предпочитают во многих химических процессах, потому что она дешевле, чем NaOH и намного безопаснее в обращении. Его мягкость особенно рекомендует использовать его в домашних условиях.

Например, он используется как регулятор для поддержания стабильных щелочных условий, необходимых для работы большинства фотографических проявка пленки агенты. Это также обычная добавка в бассейны и аквариум вода для поддержания желаемого pH и карбонатной жесткости (KH). В крашение с красителями, реагирующими с волокнами, карбонат натрия (часто под названием, например, фиксатор кальцинированной соды или активатор кальцинированной соды) используется для обеспечения надлежащего химического связывания красителя с целлюлозными (растительными) волокнами, обычно перед окрашиванием (для связующих красок), смешанный с красителем (для окрашивания краской) или после окрашивания (для окрашивания иммерсией). Он также используется в процесс пенной флотации поддерживать благоприятный в качестве поплавкового кондиционера кроме CaO и другие слабощелочные соединения.

Предшественник других соединений

Натрий бикарбонат (NaHCO3) или пищевая сода, также входящая в состав огнетушителей, часто образуется из карбоната натрия. Хотя NaHCO3 сам по себе является промежуточным продуктом процесса Solvay, нагревание, необходимое для удаления аммиака, который загрязняет его, разлагает некоторое количество NaHCO3, что делает более экономичным реагирование готового Na2CO3 с СО2:

Na2CO3 + CO2 + H2О → 2NaHCO3

В родственной реакции карбонат натрия используется для получения бисульфит натрия (NaHSO3), который используется для «сульфитного» метода разделения лигнин из целлюлозы. Эта реакция используется для удаления диоксид серы от дымовых газов на электростанциях:

Na2CO3 + ТАК2 + H2O → NaHCO3 + NaHSO3

Это приложение стало более распространенным, особенно там, где станции должны соответствовать строгим ограничениям выбросов.

Карбонат натрия используется в хлопковой промышленности для нейтрализации серной кислоты, необходимой для кислотной очистки пушистых семян хлопка.

Разное

Карбонат натрия используется в кирпичной промышленности в качестве смачивающего агента для уменьшения количества воды, необходимой для экструзии глины. При литье его называют «связующим веществом», и он используется для обеспечения влажной альгинат придерживаться гелеобразного альгината. Карбонат натрия используется в зубных пастах, где он действует как пенообразователь и абразив, а также для временного повышения pH во рту.

Карбонат натрия также используется при обработке и дублении шкур животных.[нужна цитата

]