Nátrium-karbonát | |||
---|---|---|---|
| |||
Tábornok | |||
Szisztematikus név |
Nátrium-karbonát | ||
Hagyományos nevek | szóda, nátrium-karbonát; dekahidrát - mosószóda | ||
Chem. képlet | Na 2 C O 3 | ||
Fizikai tulajdonságok | |||
Moláris tömeg | 105,99 g/ mol | ||
Sűrűség | 2,53 g/cm³ | ||
Termikus tulajdonságok | |||
Hőfok | |||
• olvadás | 854 °C | ||
• bomlás | 1000°C | ||
Entalpia | |||
• oktatás | -1130,7 kJ/mol | ||
Kémiai tulajdonságok | |||
Sav disszociációs állandó | 10.33 | ||
Oldhatóság | |||
• 20 °C-os vízben | 21,8 g/100 ml | ||
Osztályozás | |||
Reg. CAS szám | 497-19-8 | ||
PubChem | 10340 | ||
Reg. EINECS szám | 207-838-8 | ||
MOSOLYOK | C(=O)([O-])[O-].[Na+].[Na+] | ||
InChI | InChI=1S/CH203.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L | ||
Codex Alimentarius | E500(i) és E500 | ||
RTECS | VZ4050000 | ||
CHEBI | 29377 | ||
ChemSpider | 9916 | ||
Biztonság | |||
LD 50 | 4 g/kg (patkányok, szájon át) | ||
GHS piktogramok | |||
NFPA 704 | 0 egy 0 | ||
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve. | |||
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A nátrium-karbonát (szóda) egy szervetlen vegyület , a szénsav nátriumsója , amelynek kémiai képlete Na 2 CO 3 . Színtelen kristályok vagy fehér por, vízben oldódik. A szódabikarbóna higroszkópos termék; a levegőben lévő vízgőzt és szén-dioxidot felszívja, így a nátrium-hidrogén-karbonát savas sóját képezi , szabadban tárolva pedig lerakódik [1] . A szódabikarbónát A (granulált), B osztályú (porított) és nefelinércből állítják elő ( GOST 10689-75 ) [1] .
Az iparban főként nátrium-kloridból nyerik a Solvay-módszer szerint. Üveggyártáshoz, detergensek gyártásához használják, alumínium bauxitból történő előállításához és olajfinomításhoz használják.
Színtelen kristályok vagy fehér por formájában jelenik meg. Többféle változatban létezik: a monoklin kristályrácsos α-módosítás 350°C-ig képződik, majd e hőmérséklet fölé hevítve 479°C-ig átmegy a β-módosításba, amely szintén monoklin kristályrácsa van. A nátrium-karbonát-monohidrát Mohs-keménysége 1,3 [2] Ahogy a hőmérséklet 479 °C fölé emelkedik, a vegyület hatszögletű ráccsal γ-módosításon megy keresztül. 854°C-on olvad, 1000°C fölé hevítve lebomlik, nátrium-oxidot és szén-dioxidot képezve [3] [4] .
A nátrium-karbonát kristályos hidrátjai különböző formákban léteznek: a színtelen monoklin Na 2 CO 3 10H 2 O 32,017 ° C-on színtelen rombuszos Na 2 CO 3 7H 2 O-dá alakul, az utóbbi 35,27 ° C-ra melegítve színtelen rombossá válik. Na 2 CO 3 H 2 O. 100−120 °C tartományban a monohidrát vizet veszít.
paraméter | vízmentes nátrium-karbonát | dekahidrát Na 2 CO 3 10H 2 O |
---|---|---|
molekulatömeg | 105,99 amu | 286,14 amu |
olvadási hőmérséklet | 854 °C | 32°C |
oldhatóság | acetonban és szén-diszulfidban nem oldódik ; etanolban mérsékelten oldódik ; nagyon jól oldódik glicerinben és vízben | |
sűrűség | 2,53 g/cm³ (20°C-on) | 1,446 g/cm³ (17°C-on) |
standard képződésentalpia ΔH | −1131 kJ/mol (t) (297 K-en) | –4083,5 kJ/mol ((t) (297 K-nál) |
szabványos Gibbs-energia a képződés G | −1047,5 kJ/mol (t) (297 K-en) | –3242,3 kJ/mol ((t) (297 K-nál) |
az oktatás standard entrópiája S | 136,4 J/mol K (t) (297 K-nál) | |
szabvány moláris hőkapacitás C p | 109,2 J/mol K (g) (297 K-n) |
hőmérséklet , °C | 0 | tíz | húsz | 25 | harminc | 40 | ötven | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 |
oldhatóság , g Na 2 CO 3 / 100 g H 2 O | 7 | 12.2 | 21.8 | 29.4 | 39.7 | 48.8 | 47.3 | 46.4 | 45.1 | 44.7 | 42.7 | 39.3 |
Vizes oldatban a nátrium-karbonát hidrolizál , ami a környezet lúgos reakcióját eredményezi. Hidrolízis egyenlet (ionos formában):
A szénsav első disszociációs állandója 4,5⋅10 −7 . A szénnél erősebb sav a nátrium-karbonáttal reagálva kiszorítja. Mivel a szénsav rendkívül instabil, azonnal vízzé és szén-dioxiddá bomlik:
A nátrium-karbonát három különböző hidrátként és egy vízmentes sóként izolálható:
A dekahidrát -2,1 és +32,0 °C közötti hőmérséklet-tartományban kristályosodó vizes oldatokból, a heptahidrát a szűk 32,0-35,4 °C-os tartományban kristályosodik ki, és e felett a monohidrát képződik . [5]
Száraz levegőben a dekahidrát és a heptahidrát vizet veszít és monohidrátot képez. Más hidrátokról is beszámoltak, például 2,5 egység vízzel egységnyi nátrium-karbonáttal ("pentahemihidrát"). [6]
A természetben a szóda egyes hínárok hamujában , valamint ásványi anyagok formájában található:
Modern ásványi szódatavakismert Transbajkáliában [7] és Nyugat-Szibériában ; A tanzániai Natron - tó és a kaliforniai Searles -tó nagyon híresek [8] . Az ipari jelentőségű Tronát 1938 -ban fedezték fel a Green River ( Wyoming , USA ) eocén rétegeinek részeként . A trónnal együtt számos korábban ritka ásványt találtak ebben az üledékes rétegben, köztük a dawsonitot , amelyet a szóda és a timföldgyártás nyersanyagaként tartanak számon . Az Egyesült Államokban 4 wyomingi és egy kaliforniai vállalat bányászik a természetes szódát, körülbelül a felét exportálják [9] . A világszerte felhasznált szóda körülbelül egynegyede természetes forrásból származik, ennek 90%-a az Egyesült Államokból származik [10] .
A 19. század elejéig a nátrium-karbonátot főként egyes hínárok , tengerparti és szikes növények hamvaiból nyerték a viszonylag rosszul oldódó NaHCO 3 lúgból történő átkristályosításával .
A halofita növények és tengeri moszatok egyes fajait feldolgozhatják a nátrium-karbonát nyers formájának előállítására. Ez az ipari szódaforrás egészen a 19. század elejéig uralta Európát és más országokat.
A szárazföldi növényeket (általában az angol saltwort ) vagy az algákat (általában Fucus fajokat ) összegyűjtötték, szárították és elégették. A hamut ezután "kioldották" (vízzel mostuk), hogy lúgos oldatot képezzenek. Ezt az oldatot szárazra forraltuk, hogy megkapjuk a végterméket, amelyet "szóda hamunak" neveztek; ez a nagyon régi név az arab "szóda" szóból származik, amelyet viszont a "sószóda"-ra alkalmaznak, amely a sokféle, termesztésre betakarított tengerparti növény egyike. A „ barilla ” a tengerparti növények vagy algák hamvaiból nyert nátrium-karbonát technikai formájára vonatkozó kereskedelmi kifejezés [11] . [12]
A nátrium-karbonát koncentrációja a szódabikarbónában széles skálán változott, a tengeri moszatból származó forma ("moszat") 2-3 százalékától a spanyolországi legfinomabb sófűből származó barilla 30 százalékáig . A 18. század végére a szódabikarbóna forrásai, valamint a növényekből és hínárokból származó „káliumlúg” a 18. század végére egyre kevésbé voltak megfelelő források, és elkezdődött a kutatás a szódabikarbóna konyhasóból és más általános vegyszerekből történő előállításának kereskedelmileg életképes módjait. .
Orosz tudósok kidolgoztak egy eljárást timföld előállítására nefelin -koncentrátumból, amelynek jellemzője a melléktermékek hiánya [1] . A feldolgozás során a nefelinekből és a mészkőből cementet , szódát, hamuzsírt és timföldet nyernek . A nefelint mészkővel szinterelik, és a terméket alumínium- oxid , szóda és kálium-oxid kinyerésére dolgozzák fel. Majd kilúgozás után a belit iszapból cementet állítanak elő [1] . A nefelineket apatit -lerakódásokkal, amelyekből uránt vonják ki , és titán-nióbium ércekkel társítják.
A Trona trinátrium-hidrogén-dikarbonát-dihidrátot (Na 3 HCO 3 CO 3 2H 2 O) Törökországban bányászják . A Ciner Holding csoporthoz tartozó Eti Soda az Ankarához közeli Beypazariban fejleszti a leggazdagabb trona lelőhelyet . kétmillió tonna szódabikarbóna került elő egy Ankara melletti lelőhelyből.
Néhány lúgos tóból is bányászják, például a kenyai Magadi-tóból kotrással. A forró sóforrások folyamatosan pótolják a tó sókészletét, így amíg a kotrás mértéke nem haladja meg a feltöltődés mértékét, a forrás teljesen fenntartható. Az Egyesült Államok több területén bányászják, és szinte az összes belföldi nátrium-karbonát-fogyasztást biztosítja. Az 1938-ban felfedezett nagy természeti lelőhelyek, mint például a wyomingi Green River közelében található, gazdaságosabbá tették a trona ásványi anyagként való kifejlesztését, mint az ipari termelést Észak-Amerikában.
1791-ben Nicolas Leblanc francia kémikus szabadalmat kapott "A Glauber-só szódává való átalakításának módszere ". E módszer szerint nátrium-szulfát ("Glauber-só"), kréta vagy mészkő ( kalcium-karbonát ) és faszén keverékét körülbelül 1000 ° C -on sütik. A szén [13] a nátrium-szulfátot szulfiddá redukálja:
A nátrium-szulfid reakcióba lép a kalcium-karbonáttal:
A keletkezett olvadékot vízzel kezeljük, miközben a nátrium-karbonát feloldódik, a kalcium-szulfidot leszűrjük, majd a nátrium-karbonát oldatot bepároljuk. A nyers szódát átkristályosítással tisztítják . A Leblanc-eljárás során a szódát kristályos hidrát formájában állítják elő (lásd fent), így a keletkező szódát kalcinálással dehidratálják.
A nátrium-szulfátot kősó ( nátrium-klorid ) kénsavval történő kezelésével állították elő :
A reakció során felszabaduló hidrogén -kloridot a víz részben megfogta, így sósav keletkezett , de maga a sósav maradt a légszennyezés fő forrása.
Az első ilyen típusú szódagyárat Oroszországban M. Prang iparos alapította, és 1864 - ben jelent meg Barnaulban .
A gazdaságosabb (nem marad nagy mennyiségű kalcium-szulfid melléktermék) és technológiás Solvay-módszer megjelenése után a Leblanc-módszer szerint működő üzemek bezárni kezdtek. 1900 - ra a gyárak 90%-a Solvay-módszerrel állított elő szódát, az utolsó Leblanc-módszert alkalmazó gyárakat pedig az 1920-as évek elején zárták be [14] [15] .
Ernest Solvay belga vegyészmérnök 1861- ben szabadalmaztatott egy módszert a szóda előállítására, amelyet ma is használnak [16] .
Ekvimoláris mennyiségű gáz halmazállapotú ammóniát és szén-dioxidot vezetünk telített nátrium-klorid-oldatba , azaz mintha ammónium-hidrogén-karbonátot NH 4 HCO 3 vezetnénk be :
A gyengén oldódó (9,6 g/100 g víz 20 °C-on) nátrium-hidrogén-karbonát kicsapódott maradékát kiszűrjük és 140–160 °C-ra melegítve kalcináljuk (dehidratáljuk), miközben nátrium-karbonáttá alakul:
A keletkező CO 2 visszakerül a termelési ciklusba. Az NH 4 Cl ammónium-kloridot Ca (OH) 2 kalcium-hidroxiddal kezeljük :
A keletkező NH 3 szintén visszakerül a termelési ciklusba.
Így az egyetlen termelési hulladék a kalcium-klorid .
A világon az első ilyen típusú szódagyárat 1863 -ban nyitották meg Belgiumban ; Az első ilyen típusú üzemet Oroszországban az uráli Berezniki város környékén Lyubimov, Solvay and Co. alapította 1883 -ban [17] . Termőképessége évi 20 ezer tonna szóda volt.
Eddig ez a módszer maradt a szóda beszerzésének fő módja minden országban.
Hou Debang kínai vegyész fejlesztette ki az 1930-as években. Abban különbözik a Solvay eljárástól, hogy nem használ kalcium-hidroxidot.
Howe módszere szerint a szén-dioxidot és az ammóniát 40 fokos nátrium-klorid-oldatba vezetik. A reakció során a kevésbé oldható nátrium-hidrogén-karbonát kicsapódik (mint a Solvay-módszernél). Ezután az oldatot 10 fokra hűtjük. Ebben az esetben ammónium-klorid kicsapódik, és az oldatot újra felhasználják a következő adag szóda előállítására.
A módok összehasonlításaA Howe-módszer szerint a Solvay-módszer szerinti CaCl 2 helyett melléktermékként NH 4 Cl képződik.
A Solvay-eljárást a Haber-eljárás megjelenése előtt fejlesztették ki , akkoriban az ammónia hiánycikknek számított, ezért NH 4 Cl -ből kellett regenerálni . Howe módszere később jelent meg, az ammóniaregenerálás igénye már nem volt annyira akut, illetve az ammóniát nem lehetett kivonni, hanem nitrogén műtrágyaként NH 4 Cl vegyület formájában alkalmazták.
Az NH 4 Cl azonban klórt tartalmaz, melynek feleslege sok növény számára káros, ezért az NH 4 Cl műtrágyaként való felhasználása korlátozott. A rizs viszont jól tolerálja a klórfelesleget, és Kínában, ahol NH 4 Cl-t használnak a rizstermesztéshez, a Hou-módszer, amely melléktermékként NH 4 Cl-t termel, elterjedtebb, mint más régiókban.
Jelenleg számos országban szinte az összes mesterségesen előállított nátrium-karbonátot Solvay-módszerrel állítják elő (beleértve a Howe-módszert is, mint módosítást), nevezetesen Európában a mesterségesen előállított szóda 94%-a, világszerte 84%-a (2000) [18] .
Szappangyártás és mosó- és tisztítóporok gyártása ; zománcok ultramarin előállításához . Fémek zsírtalanítására és nagyolvasztós nyersvas szulfatálására is használják . A nátrium-karbonát a kiindulási termék a NaOH , Na 2 B 4 O 7 , Na 2 HPO 4 előállításához . Használható cigarettaszűrőben [19] .
Az élelmiszeriparban a nátrium-karbonátokat E500 élelmiszer-adalékanyagként , savasságszabályozóként, sütőporként tartják nyilván, amely megakadályozza a csomósodást és a csomósodást. A nátrium-karbonát (szódabikarbóna, Na 2 CO 3 ) kódja 500i, a nátrium-hidrogén-karbonát (szódabikarbóna, NaHCO 3 ) - 500ii, keverékük - 500iii.
A fokozott olajkinyerés egyik legújabb technológiája az ASP elárasztás, amely szódát és felületaktív anyagokat használ a víz és az olaj közötti határfelületi feszültség csökkentésére .
A fotózásban az előhívók részeként használják gyorsítószerként [20] .
A polimerizáció megelőzése érdekében önállóan adják a motorolajhoz . Koncentrációja 2 g 1 liter olajra.
A nátrium-karbonátot üveggyártásban használják . A nátrium-karbonát a szilícium-dioxid folyasztószereként szolgál, és a szilícium-dioxid olvadáspontját +2500 °C-ról +500 °C-ra csökkenti. A kapott üveg vízben gyengén oldódik, ezért az olvadt keverékhez további ~10% kalcium-karbonátot adunk , hogy az üveg oldhatatlan legyen.
A palack- és ablaküveg (szóda-mészüveg) nátrium-karbonát, kalcium-karbonát és kvarchomok (szilícium-dioxid (SiO 2 )) keverékeinek olvasztásával készül. A keverék összetevőit hevítve a karbonátok fém-oxidokra (Na 2 O és CaO) és szén-dioxidra (CO 2 ) bomlanak. Így a nátrium-karbonát hagyományosan a nátrium-oxid forrása . A szódaüveg évszázadok óta az üveg leggyakoribb formája [13] .
A nátrium-karbonátot gőzkazánokban a víz lágyítására és általában a víz keménységének csökkentésére használják . A kemény víz oldott vegyületeket tartalmaz, általában kalcium- vagy magnéziumvegyületeket. A nátrium-karbonátot a víz átmeneti és tartós keménységének eltávolítására használják. [21]
A nátrium-karbonát a magnézium-Mg 2+ és a kalcium Ca 2+ kationok karbonátionjainak vízoldható forrása . Ezek az ionok karbonátionokkal kezelve oldhatatlan szilárd csapadékot képeznek:
Hasonlóképpen a víz meglágyul, mivel már nem tartalmaz oldott kalcium- és magnéziumionokat. [21]
Az ipari helyiségek levegőjében a szóda aeroszolok megengedett legnagyobb koncentrációja 2 mg/m 3 [3] . A szóda a 3. veszélyességi osztályba tartozó anyagok közé tartozik. A szódabikarbóna aeroszol, ha nedves bőrrel, valamint a szem és az orr nyálkahártyájával érintkezik, irritációt, hosszan tartó expozíció esetén pedig bőrgyulladást okozhat .
A szóda a szénsav technikai nátriumsóinak általános neve .
A "szóda" az európai nyelvekben valószínűleg az arab "suwwad" szóból származik - a különféle sósfű , növények általános neve, amelyek hamujából a középkorban bányászták; vannak más verziók is [22] . A szódabikarbónát (nátrium-karbonát) azért nevezik így, mert a bikarbonátból való kinyeréséhez az utóbbit „égetik” ( latin calcinatio , calx szóból, hasonlóan a mészégetés folyamatához ), vagyis kalcinálják.
Szótárak és enciklopédiák |
|
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
Táplálék-kiegészítők | |
---|---|
|
Fényképészeti reagensek | |||||
---|---|---|---|---|---|
Fejlesztő szerek |
| ||||
Anti-fátyol | |||||
pH szabályozók |
| ||||
Tartósító anyagok | |||||
Vízlágyítók | |||||
Fehérítők | |||||
Rögzítő alkatrészek | |||||
Színképző komponensek |
| ||||
Toner alkatrészek | uranil-nitrát | ||||
Erősítő alkatrészek | |||||
Érzéketlenítők | |||||
Érzékenyítők |