Uhličitan sodný | |||
---|---|---|---|
| |||
Všeobecné | |||
Systematický název |
Uhličitan sodný | ||
Tradiční jména | soda, uhličitan sodný; dekahydrát - soda na praní | ||
Chem. vzorec | Na2C03 _ _ _ _ | ||
Fyzikální vlastnosti | |||
Molární hmotnost | 105,99 g/ mol | ||
Hustota | 2,53 g/cm³ | ||
Tepelné vlastnosti | |||
Teplota | |||
• tání | 854 °C | ||
• rozklad | 1000 °C | ||
Entalpie | |||
• vzdělávání | -1130,7 kJ/mol | ||
Chemické vlastnosti | |||
Disociační konstanta kyseliny | 10.33 | ||
Rozpustnost | |||
• ve vodě o teplotě 20 °C | 21,8 g/100 ml | ||
Klasifikace | |||
Reg. Číslo CAS | 497-19-8 | ||
PubChem | 10340 | ||
Reg. číslo EINECS | 207-838-8 | ||
ÚSMĚVY | C(=O)([O-])[O-].[Na+].[Na+] | ||
InChI | InChI=lS/CH203.2Na/c2-l(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L | ||
Codex Alimentarius | E500(i) a E500 | ||
RTECS | VZ4050000 | ||
CHEBI | 29377 | ||
ChemSpider | 9916 | ||
Bezpečnost | |||
LD 50 | 4 g/kg (potkan, orálně) | ||
piktogramy GHS |
![]() |
||
NFPA 704 |
![]() |
||
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |||
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Uhličitan sodný (popel sodný) je anorganická sloučenina , sodná sůl kyseliny uhličité s chemickým vzorcem Na 2 CO 3 . Bezbarvé krystaly nebo bílý prášek, rozpustný ve vodě. Soda je hygroskopický produkt; absorbuje vodní páru a oxid uhličitý ve vzduchu za vzniku kyselé soli hydrogenuhličitanu sodného a při skladování venku se hromadí [1] . Vyrábí sodu třídy A (granulovanou), třídu B (práškovou) az nefelinové rudy ( GOST 10689-75 ) [1] .
V průmyslu se získává především z chloridu sodného podle Solvayovy metody. Používá se při výrobě skla, k výrobě detergentů, používá se při procesu získávání hliníku z bauxitu a při rafinaci ropy.
Objevuje se jako bezbarvé krystaly nebo bílý prášek. Existuje v několika různých modifikacích: α-modifikace s monoklinickou krystalovou mřížkou vzniká při teplotách do 350 °C, poté při zahřátí nad tuto teplotu a do 479 °C přechází v β-modifikaci, která také má monoklinickou krystalovou mřížku. Mohsova tvrdost monohydrátu uhličitanu sodného je 1,3 [2] Jak teplota stoupá nad 479°C, sloučenina prochází γ-modifikací pomocí hexagonální mřížky. Taje při 854°C, při zahřátí nad 1000°C se rozkládá za vzniku oxidu sodného a oxidu uhličitého [3] [4] .
Krystalické hydráty uhličitanu sodného existují v různých formách: bezbarvý monoklinický Na 2 CO 3 10H 2 O, při 32,017 ° C se mění na bezbarvý kosočtverečný Na 2 CO 3 7H 2 O, druhý při zahřátí na 35,27 ° C se bezbarvý mění na kosočtverec Na 2 CO 3 H 2 O. V rozmezí 100−120 °C ztrácí monohydrát vodu.
parametr | bezvodý uhličitan sodný | dekahydrát Na 2 CO 3 10H 2 O |
---|---|---|
molekulová hmotnost | 105,99 amu | 286,14 amu |
teplota tání | 854 °C | 32 °C |
rozpustnost | nerozpustný v acetonu a sirouhlíku ; mírně rozpustný v ethanolu ; velmi dobře rozpustný v glycerinu a vodě | |
hustota | 2,53 g/cm³ (při 20 °C) | 1,446 g/cm³ (při 17 °C) |
standardní entalpie tvorby ΔH | -1131 kJ/mol (t) (při 297 K) | −4083,5 kJ/mol ((t) (při 297 K) |
standardní Gibbsova energie tvorby G | −1047,5 kJ/mol (t) (při 297 K) | −3242,3 kJ/mol ((t) (při 297 K) |
standardní entropie vzdělání S | 136,4 J/mol K (t) (při 297 K) | |
standardní molární tepelná kapacita C p | 109,2 J/mol K (g) (při 297 K) |
teplota , °C | 0 | deset | dvacet | 25 | třicet | 40 | padesáti | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 |
rozpustnost ,g Na2C03 na 100 g H20 | 7 | 12.2 | 21.8 | 29.4 | 39.7 | 48,8 | 47,3 | 46.4 | 45.1 | 44,7 | 42.7 | 39.3 |
Ve vodném roztoku se hydrolyzuje uhličitan sodný , což zajišťuje alkalickou reakci prostředí. Hydrolyzační rovnice (v iontové formě):
První disociační konstanta kyseliny uhličité je 4,5⋅10 −7 . Všechny kyseliny silnější než uhličitá jej vytěsňují v reakci s uhličitanem sodným. Protože kyselina uhličitá je extrémně nestabilní, okamžitě se rozkládá na vodu a oxid uhličitý:
Uhličitan sodný lze izolovat jako tři různé hydráty a bezvodou sůl:
Dekahydrát vzniká z vodných roztoků krystalizujících v rozmezí teplot −2,1 až +32,0 °C, heptahydrát v úzkém rozmezí 32,0 až 35,4 °C a nad touto teplotou vzniká monohydrát . [5]
V suchém vzduchu ztrácí dekahydrát a heptahydrát vodu za vzniku monohydrátu. Byly popsány další hydráty, jako například s 2,5 jednotkami vody na jednotku uhličitanu sodného ("pentahemihydrát"). [6]
V přírodě se soda nachází v popelu některých mořských řas a také ve formě minerálů:
Moderní minerální soda jezeraznámý v Zabajkalsku [7] a na západní Sibiři ; Jezero Natron v Tanzanii a jezero Searles v Kalifornii jsou velmi známé [8] . Trona , která má průmyslový význam, byla objevena v roce 1938 jako součást eocénních vrstev Green River ( Wyoming , USA ). Spolu s trůnem bylo v této sedimentární vrstvě nalezeno mnoho dříve považovaných za vzácné minerály, včetně dawsonitu , který je považován za surovinu pro výrobu sody a oxidu hlinitého . V USA přírodní sodu těží 4 společnosti ve Wyomingu a jedna v Kalifornii, zhruba polovina jde na export [9] . Přibližně čtvrtina celosvětově používané sody pochází z přírodních zdrojů, z nichž 90 % pochází z USA [10] .
Až do počátku 19. století se uhličitan sodný získával především z popela některých mořských řas, pobřežních a slaných rostlin rekrystalizací relativně špatně rozpustného NaHCO 3 z louhu .
Některé druhy halofytních rostlin a mořských řas lze zpracovat na surovou formu uhličitanu sodného. Tento průmyslový zdroj uhličitanu sodného ovládal Evropu a další země až do počátku 19. století.
Suchozemské rostliny (obvykle anglický saltwort ) nebo řasy (obvykle druhy Fucus ) byly shromážděny, vysušeny a spáleny. Popel byl následně „vyluhován“ (promýván vodou) za vzniku alkalického roztoku. Tento roztok byl vařen do sucha, aby vznikl konečný produkt, který se nazýval „popel sodný“; tento velmi starý název pochází z arabského slova "Soda", které se zase používá pro "solnou sodu" - jeden z mnoha druhů pobřežních rostlin sklízených pro pěstování. " Barilla " je obchodní termín používaný pro technickou formu uhličitanu sodného získaného z popela pobřežních rostlin nebo řas [11] . [12]
Koncentrace uhličitanu sodného v sodovém popílku se velmi lišila, od 2-3 procent pro formu získanou z mořských řas ("kelp") do 30 procent pro nejjemnější slanoplodou barilu ve Španělsku. Zdroje sody a souvisejícího „draselného“ louhu z rostlin a mořských řas byly koncem 18. století stále méně než adekvátními zdroji a začalo se hledat komerčně životaschopné způsoby syntézy sodové soli z kuchyňské soli a dalších běžných chemikálií. .
Ruští vědci vyvinuli postup získávání oxidu hlinitého z koncentrátu nefelinů , jehož rysem je absence vedlejších produktů [1] . Při zpracování se z nefelinů a vápence získává cement , soda, potaš a oxid hlinitý . Nefelín je spékán s vápencem a produkt je zpracováván na extrakci oxidu hlinitého , uhličitanu sodného a oxidu draselného. Po vyluhování se pak belitový kal používá k výrobě cementu [1] . Nefeliny jsou spojeny s ložisky apatitu , ze kterého se získává uran , a titan-niobových rud.
Trona , dihydrát hydrogenuhličitanu sodného (Na 3 HCO 3 CO 3 2H 2 O) se těží v Turecku . Eti Soda , která je součástí skupiny Ciner Holding , vyvíjí nejbohatší ložisko trona v Beypazari poblíž Ankary . dva miliony tun sody byly získány z ložiska poblíž Ankary.
Těží se také z některých alkalických jezer, jako je jezero Magadi v Keni bagrováním. Horké slané prameny neustále doplňují zásoby soli v jezeře, takže pokud rychlost bagrování nepřekročí rychlost doplňování, pramen je zcela udržitelný. Těží se v několika oblastech Spojených států a zajišťuje téměř veškerou domácí spotřebu uhličitanu sodného. Velká přírodní ložiska objevená v roce 1938, jako například ta poblíž Green River ve Wyomingu, učinila vývoj trona jako nerostu ekonomičtějším než průmyslová výroba v Severní Americe.
V roce 1791 získal francouzský chemik Nicolas Leblanc patent na „Metodu přeměny Glauberovy soli na sodu“. Podle této metody se směs síranu sodného ("Glauberova sůl"), křídy nebo vápence ( uhličitan vápenatý ) a dřevěného uhlí vypaluje při teplotě asi 1000 ° C. Uhlí [13] redukuje síran sodný na sulfid:
Sulfid sodný reaguje s uhličitanem vápenatým:
Na výslednou taveninu se působí vodou, přičemž uhličitan sodný přechází do roztoku, sulfid vápenatý se odfiltruje a roztok uhličitanu sodného se odpaří. Surová soda se čistí rekrystalizací . Proces Leblanc produkuje sodu ve formě krystalického hydrátu (viz výše), takže výsledná soda je dehydratována kalcinací.
Síran sodný byl vyroben zpracováním kamenné soli ( chlorid sodný ) s kyselinou sírovou :
Chlorovodík uvolněný během reakce byl částečně zachycen vodou za vzniku kyseliny chlorovodíkové , ale samotná kyselina chlorovodíková zůstala hlavním zdrojem znečištění ovzduší.
První sodovkárnu tohoto typu v Rusku založil průmyslník M. Prang a objevila se v Barnaulu v roce 1864 .
Po nástupu ekonomičtější (nezůstává velké množství vedlejšího produktu sulfidu vápenatého) a technologické Solvayovy metody se závody pracující podle Leblancovy metody začaly zavírat. V roce 1900 vyrábělo 90 % továren sodu metodou Solvay a poslední továrny používající metodu Leblanc se uzavřely na počátku 20. let 20. století [14] [15] .
V roce 1861 si belgický chemický inženýr Ernest Solvay nechal patentovat způsob výroby sody, který se používá dodnes [16] .
Ekvimolární množství plynného amoniaku a oxidu uhličitého se převede do nasyceného roztoku chloridu sodného , to znamená, jako by se zavedl hydrogenuhličitan amonný NH 4 HCO 3 :
Vysrážený zbytek mírně rozpustného (9,6 g na 100 g vody při 20 °C) hydrogenuhličitanu sodného se odfiltruje a kalcinuje (dehydratuje) zahřátím na 140–160 °C, přičemž přechází na uhličitan sodný:
Výsledný CO 2 se vrací do výrobního cyklu. Na chlorid amonný NH4Cl se působí hydroxidem vápenatým Ca (OH ) 2 :
Výsledný NH3 se také vrací do výrobního cyklu.
Jediným výrobním odpadem je tedy chlorid vápenatý .
První závod na výrobu sody tohoto typu na světě byl otevřen v roce 1863 v Belgii ; První závod tohoto typu v Rusku založili Ljubimov, Solvay a spol . v oblasti uralského města Berezniki v roce 1883 [17] . Jeho produktivita byla 20 tisíc tun sody ročně.
Až dosud zůstává tato metoda hlavní metodou získávání sody ve všech zemích.
Vyvinutý čínským chemikem Hou Debangem ve 30. letech 20. století. Od Solvayova procesu se liší tím, že nepoužívá hydroxid vápenatý.
Podle Howeovy metody se oxid uhličitý a amoniak přivádějí do roztoku chloridu sodného o teplotě 40 stupňů. Méně rozpustný hydrogenuhličitan sodný se během reakce vysráží (jako u Solvayovy metody). Poté se roztok ochladí na 10 stupňů. V tomto případě se chlorid amonný vysráží a roztok se znovu použije k výrobě dalších porcí sody.
Srovnání způsobůPodle Howeovy metody vzniká NH 4 Cl jako vedlejší produkt místo CaCl 2 podle Solvayovy metody.
Solvayův proces byl vyvinut před nástupem Haberova procesu , v té době byl čpavek nedostatkový, takže bylo nutné jej regenerovat z NH 4 Cl . Howeova metoda se objevila později, potřeba regenerace čpavku již nebyla tak akutní, respektive čpavek nebylo možné extrahovat, ale použít jako dusíkaté hnojivo ve formě sloučeniny NH 4 Cl.
NH 4 Cl však obsahuje chlor, jehož nadbytek škodí mnoha rostlinám, proto je použití NH 4 Cl jako hnojiva omezené. Rýže zase dobře snáší přebytek chlóru a v Číně, kde se pro pěstování rýže používá NH 4 Cl, je Houova metoda, která produkuje NH 4 Cl jako vedlejší produkt, rozšířenější než v jiných regionech.
V současné době se v řadě zemí téměř veškerý uměle vyrobený uhličitan sodný vyrábí Solvayovou metodou (včetně Howeovy metody jako modifikace), a to v Evropě 94 % uměle vyrobené sody, celosvětově - 84 % (2000) [18] .
Výroba mýdla a pracích a čisticích prášků ; smalty získat ultramarín . Používá se také k odmašťování kovů a desulfataci vysokopecního surového železa . Uhličitan sodný je výchozím produktem pro získání NaOH , Na2B407 , Na2HP04 . _ _ Lze použít do cigaretových filtrů [19] .
V potravinářském průmyslu jsou uhličitany sodné registrovány jako potravinářská přísada E500 , regulátor kyselosti, prášek do pečiva, který zabraňuje hrudkování a spékání. Uhličitan sodný (popel sodný, Na 2 CO 3 ) má kód 500i, hydrogenuhličitan sodný (jedlá soda, NaHCO 3 ) - 500ii, jejich směs - 500iii.
Jednou z nejnovějších technologií pro lepší regeneraci ropy je ASP záplava, která využívá sodu v kombinaci s povrchově aktivními látkami ke snížení mezifázového napětí mezi vodou a ropou .
Ve fotografii se používá jako součást vývojek jako urychlovač [20] .
Nezávisle se přidává do motorového oleje , aby se zabránilo polymeraci. Koncentrace 2 g na 1 litr oleje.
Uhličitan sodný se používá při výrobě skla . Uhličitan sodný slouží jako tavidlo pro oxid křemičitý, snižuje bod tání oxidu křemičitého z +2500 °C na +500 °C. Výsledné sklo je mírně rozpustné ve vodě, takže se do roztavené směsi přidá dalších ~10% uhličitanu vápenatého , aby se sklo nerozpustilo.
Lahvové a okenní sklo (sodnovápenaté sklo) se vyrábí tavením těchto směsí uhličitanu sodného, uhličitanu vápenatého a křemičitého písku (oxid křemičitý (SiO 2 )). Při zahřívání složek směsi se uhličitany rozkládají na oxidy kovů (Na 2 O a CaO) a oxid uhličitý (CO 2 ). Uhličitan sodný je tedy tradičně zdrojem oxidu sodného . Sodné sklo bylo po staletí nejběžnější formou skla [13] .
Uhličitan sodný se používá ke změkčení vody v parních kotlích a obecně ke snížení tvrdosti vody . Tvrdá voda obsahuje rozpuštěné sloučeniny, obvykle sloučeniny vápníku nebo hořčíku. Uhličitan sodný se používá k odstranění dočasné a trvalé tvrdosti vody. [21]
Uhličitan sodný je ve vodě rozpustný zdroj uhličitanových iontů pro kationty hořčíku Mg 2+ a vápníku Ca 2+ . Tyto ionty tvoří nerozpustné pevné sraženiny, když jsou ošetřeny uhličitanovými ionty:
Podobně voda změkčuje, protože již neobsahuje rozpuštěné ionty vápníku a hořčíku. [21]
Maximální přípustná koncentrace aerosolů sody ve vzduchu průmyslových prostor je 2 mg/m 3 [3] . Soda patří k látkám 3. třídy nebezpečnosti. Aerosol uhličitanu sodného, pokud se dostane do kontaktu s vlhkou kůží a sliznicemi očí a nosu, může způsobit podráždění a při dlouhodobé expozici - dermatitidu .
Soda je obecný název pro technické sodné soli kyseliny uhličité .
„Soda“ v evropských jazycích pravděpodobně pochází z arabského „suwwad“ – běžného názvu pro různé druhy slaniny , rostlin, z jejichž popela se ve středověku těžila; existují i jiné verze [22] . Soda (uhličitan sodný) se tak nazývá proto, že se získává z hydrogenuhličitanu, ten se „kalcinuje“ ( lat . calcinatio , z calx, podobně jako proces pálení vápna ), to znamená, že se kalcinuje.
![]() |
|
---|---|
V bibliografických katalozích |
Výživové doplňky | |
---|---|
|
Fotografická činidla | |||||
---|---|---|---|---|---|
Vyvíjecí agenti |
| ||||
Anti-závoje | |||||
regulátory pH |
| ||||
Konzervační látky | |||||
Změkčovače vody | |||||
tribuny | |||||
Fixační komponenty | |||||
Barvotvorné komponenty |
| ||||
Součásti toneru | dusičnan uranylu | ||||
Komponenty zesilovače | |||||
Desenzibilizátory | |||||
Senzibilizátory |
Sloučeniny sodíku | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
anorganické |
| ||||||||||||||
organické |
| ||||||||||||||
Chemické vzorce |