В природе это полезное ископаемое в золе морских водорослей
Na2CO3
Карбонат натрия технический
(натрий углекислый) – порошок или гранулы белого цвета. Сода кальцинированная, в безводном состоянии представляющий собой бесцветный кристаллический порошок, выпускается посредством аммиачно-содового процесса (метода Сольве), а также в ходе комплексной переработки нефелинов.
Гигроскопичный продукт, на воздухе поглощает влагу и углекислоту с образованием кислой соли NaHCO3, при хранении на открытом воздухе слеживается. Водные растворы карбоната натрия имеют сильно щелочную реакцию. Выпускают карбонат натрия технический (натрий углекислый) марки А (гранулированный) и марки Б (порошкообразный).
Сода – общее название технических натриевых солей угольной кислоты. Карбонат натрия (кальцинированная сода, натрий углекислый) – химическое соединение Na2CO3, натриевая соль угольной кислоты.
Карбонат натрия – соль, образованная катионом натрия и анионом угольной кислоты.
Кальцинированной содой называется безводный карбонат натрия Na2CO3. Кальцинированной она называется потому, что получают ее прокаливанием (кальцинированием) гидрокарбоната натрия NaHCO3 или кристаллогидрата карбоната натрия, например, Na2CO3•10H2O.
Международное название: Sodium carbonate.
Сода – общее название технических натриевых солей угольной кислоты.
– Na2CO3 (карбонат натрия) – кальцинированная сода.
– Na2CO3•10H2O (декагидрат карбоната натрия, содержит 62,5% кристаллизационной воды) – кристаллическая сода; иногда выпускается в виде Na2CO3•H2O или Na2CO3•7H2O.
– NaHCO3 (гидрокарбонат натрия) – питьевая или пищевая сода, натрий двууглекислый, бикарбонат натрияНазвание «сода» происходит от растения Salsola Soda, из золы которого ее добывали, кальцинированной соду называли потому, что для получения ее из кристаллогидрата приходилось его кальцинировать (то есть нагревать до высокой температуры).
Сода была известна с давних времен. Еще древние египтяне применяли природную С. (из озерных вод) как моющее средство, а также для варки стекла. До 18 в. карбонаты натрия и калия называли «алкали», т. е. щелочью. В 1736 французский ученый А. Л. Дюамель дю Монсо впервые различил эти два вещества: первое стали называть содой (по растению Salsola Soda, из золы которого ее добывали), а второе – поташом.
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
| 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 °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
| 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 + CO2↑ + H2O
Нахождение в природе
Вплоть до начала 19 в. главным источником для добывания соды служила зола некоторых морских водорослей и прибрежных растений.
Кальцинированная сода встречается в природе в больших количествах, главным образом в соляных пластах в виде подземных грунтовых рассолов, рапы в соляных озерах и минералов. Также карбонат натрия встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде следующих минералов:
– нахколит NaHCO3;
– трона Na2CO3•NaHCO3•2H2O;
– натрон (сода) Na2CO3•10H2O;
– термонатрит Na2CO3•H2O.
На Земле известны более 60 таких месторождений.
Крупные запасы натрия карбоната сосредоточены в США, Канаде, Кении, Мексике, ЮАР и др. Современные содовые озера известны в Забайкалье и в Западной Сибири; большой известностью пользуется озеро Натрон в Танзании и озеро Серлс 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 [NaAICO3(OH)2], который рассматривается как сырье для получения соды и глинозема. В США природная сода удовлетворяет более 40% потребности страны в этом полезном ископаемом. В нашей стране из-за отсутствия крупных месторождений карбонат натрия из минералов не добывается.
Промышленное производство карбоната натрия.
До начала XIX века соду кальцинированную (карбонат натрия) получали преимущественно из золы некоторых морских водорослей и прибрежных растений.Производство соды в наши дни осуществляется четырьмя способами:- аммиачным (из хлорида натрия), – на основе природной соды, – переработкой нефелинов, – а также карбонизацией гидрооксида натрия. Главенство до сих пор принадлежит первому способу производства соды, хотя его удельный вес, еще недавно составлявший 100%, понемногу снижается. Преимущества аммиачного способа производства соды: относительная дешевизна, широкая распространенность и доступность извлечения необходимого сырья; незначительность температур (до 100 градусов С), при которых осуществляются основные реакции процесса; достаточная отлаженность способа производства соды; невысокая себестоимость кальцинированной соды. В XX в. в Японии этот метод был модернизирован, и предложенный в результате способ Асахи позволил экономить энергию на протяжении всего производственного цикла и снизить расход сырья.
Производство кальцинированной соды из природного сырья – отрасль сравнительно новая, возникшая в конце 1940-х гг. и ставшая в настоящее время основным конкурентом аммиачного способа производства соды за счет большей экономической выгодности и высокой экологической чистоты.
Комплексная переработка нефелинов на глинозем, кальцинированную соду, поташ и цемент стала третьим по значимости способом производства соды, который был разработан в СССР и применяется только в нашей стране, позволяя экономить до 15% капиталовложений.
Карбонизация гидрооксида натрия как промышленный способ производства соды получила некоторое развитие в конце 1960-х – начале 1970-х гг., когда спрос на кальцинированную соду был высок, а каустическая сода имелась в избытке. В настоящее время этот способ производства соды потерял практическое значение.
Применение кальцинированной соды.
Основные направления использования:
– пищевая промышленность (используется как регулятор кислотности);
– кожевенная промышленность;
– производство стекла;
– целлюлозно-бумажная промышленность;
– производство мыла;
– химическая промышленность (производство синтетических моющих средств и лакокрасочных материалов);
– черная металлургия (производство чугуна).
Применение кальцинированной соды в различных секторах промышленности чрезвычайно многообразно. В наибольших количествах она применяется в стекольной промышленности. Кроме того, карбонат натрия широко используется в цветной металлургии, химической и нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности, электронной, мыловаренной, жировой, пищевой, текстильной, целлюлозно-бумажной отрасли отечественной экономики, а также в производстве товаров бытового назначения и поставки на экспорт.Кальцинированная сода является одним из важнейших продуктов химической промышленности. В наибольших количествах продукт применяется в качестве компонента шихты при производстве стекла, при выпуске мыла и других моющих средств, эмалей, для получения ультрамарина, а также в процессах производства каустической соды и других натриевых солей (например, Na2B4O7). Карбонат натрия – исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4.
Карбонат натрия находит широкое применение при обезжиривании и рафинировании металлов, десульфуризации доменного чугуна и обработке бокситов в производстве алюминия, химводоочистке, производстве пластмасс и синтетических смол, при обработке золотоносных и урановых руд, для производства моющих средств и в быту. Используется соединение и при варке целлюлозы, дублении кожи и умягчении воды паровых котлов и вообще устранения жесткости воды, а также для нейтрализации кислых компонентов в промышленных стоках и при очистке нефтепродуктов, для получения пигментов, напр. Fe2O3 из FeCl3. Удобный в использовании, карбонат натрия применяется при обработке и обезжиривании пищевого оборудования.
В пищевой промышленности используется в качестве эмульгатора (пищевая добавка E500), регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слеживанию.
В зависимости от назначения техническая кальцинированная сода должна изготовляться марок А и Б. Продукт марки А используется для производства электровакуумного стекла и других целей, марки Б – в химической, стекольной и других отраслях промышленности.
Сода кальцинированная марок А и Б используется в производстве стекла всех видов, в том числе: хрусталя, оптического и медицинского стекла, стеклоблоков, пеностекла, силиката натрия растворимого, керамических плиток, компонента фритт для глазурей; черной и цветной металлургии: для производства свинца, цинка, вольфрама, стронция, хрома, для десульфуризации и дефосфации чугуна, в очистке отходящих газов, для нейтрализации сред.
Для производства электровакуумного стекла используется сода кальцинированная марки А высшего сорта со строго нормированным гранулометрическим составом.
Сода кальцинированная марки Б применяется в химической промышленности для производства синтетических моющих средств и жирных кислот, при очистке рассолов, в производстве фосфорных, хромовых, бариевых, натриевых солей как карбонатсодержащее сырье, в производстве глицеринов, аллилового спирта; целлюлозно-бумажной, анилино-красочной и лакокрасочной и нефтяной промышленностях.
Сода кальцинированная используется также как моющее средство, хорошо удаляет жир, ко всем плюсам соды кальцинированной добавляется способность смягчать воду. Она так же применяется для смягчения воды при стирке и кипячении тканей, мытья фарфоровой, фаянсовой, эмалированной посуды и других хозяйственно-бытовых целей. Входит в рецептуру стиральных порошков. Широко рекламируемое средство “Калгон” -от накипи в стиральных машинах – состоит из триполийфосфата натрия и соды кальцинированной.
Данные потребления кальцинированной соды.
Применение кальцинированной соды в различных секторах российской промышленности чрезвычайно многообразно. Анализ структуры потребления продукции позволяет заключить, что в наибольших количествах она применяется в стекольной промышленности, на долю которой приходится 38% суммарного объема российского потребления данной продукции. Кроме того, карбонат натрия широко используется в цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, а также в целлюлозно-бумажной отрасли отечественной экономики. Около половины кальцинированной соды идет на изготовление стекла, около четверти – химикатов, 13% – мыла и моющих средств, 11% употребляется на такие цели, как изготовление целлюлозы и бумаги, рафинирование металлов и нефти, дубление кожи и очистка воды, а остальное поступает в продажу.
Не нашли что искали? Вы можете оставить заявку, в форме обратной связи.
Портал Gosstanart.info не осуществляет коммерческой деятельности, не сотрудничает с рекламодателями, производителями товаров и компаниями предоставляющими услуги. Просьба, не обращаться с коммерческими предложениями! Вся информация, представленная на портале, результат независимых исследований и является свободно распространяемой информацией.
Главная Новости портала Черный список Архив Обратная связь
Мы привыкли к тому, что пищевая сода всегда «под рукой». И для приготовления выпечки она нужна, и любые пятна на кухне очистит, отполирует серебро, уничтожит плесень. А почему бы не использовать ее в медицинских целях: подышать над горячим раствором при простуде, принять от изжоги, когда лекарства нет. Даже иногда шипучий напиток из нее делаем.
В цивилизованном Европейском мире соду знали издавна, она применялась как для производства мыла, стекла, так и для различных красок и даже лекарств
Неприметная бумажная белая пачка стоит на кухонной полочке и может выручить в любой момент. Содовый порошок способен заменить целый ряд химических соединений. Мы к нему привыкли и просто не задумываемся, откуда он берется, и как выглядит производство соды.
Как начали производить соду?
Человек сталкивался с этим веществом еще в глубокой древности. Ей пользовались, извлекая из содовых озер и небольших минеральных месторождений. В Европе с ее помощью выпускали мыло, краски, стекло и даже лекарства. Зола морских водорослей была источником этого белого порошкообразного вещества. Но для промышленности такого ее количества было недостаточно.
В природе существуют содовые озера в Забайкалье и Западной Сибири.
Известно озеро Натрон в Танзании и озеро Серлс в Калифорнии. Большими запасами этого природного вещества владеет США: на свои потребности она использует 40% природной соды и истощения запасов в ближайшие десятилетия не предвидится. Россия не обладает большими месторождениями, поэтому вещество получают только химическими методами.
Одним из первых стал применяться промышленный способ, изобретенный французским химиком Лебланом в 1791 году. Метод основывался на извлечении карбоната натрия из каменной соли. Технология не отличалась совершенством: оставалось значительное количество отходов. Но начало было положено: цена на «белое вещество» снизилась, а необходимость в приобретении − возросла.
Методом Леблана пользовались широко, но он позволял производить только кальцинированную соду. Следующим изобретателем стал француз Огюстен Жан Френель, который в 1810 году провел реакцию получения содового порошка, пропустив каменную соль через аммиачный раствор и углекислый газ. Но в производстве эта разработка оказалась неприбыльной. Было неизвестно, как восстановить аммиак, нужный в циклическом процессе производства.
На сегодняшний день производство очищенного бикарбоната натрия происходит двумя способами, «сухим» и «мокрым»
И только в 1861 году бельгиец Эрнест Сольве, опираясь на труды Френеля, провел реакцию по восстановлению аммиака, сделав производство дешевым и заменив метод Леблана. Особенность метода состояла в том, что он позволял помимо кальцинированной, получать соду пищевую.
В России о «белом веществе» узнали во время правления Петра Первого. До 1860 года она была импортной и называлась «зодой» или «зудой». А 1864 году было налажено свое производство этого продукта.
Состав пищевой соды
Разновидностей «белого вещества» не так уж и мало:
- существует кальцинированная сода или углекислый натрий: Nа2СО3;
- есть еще двууглекислая сода (питьевая сода) или бикарбонат натрия NаНСО3;
- кристаллическая сода Nа2СО3*10Н2О;
- каустическая сода, которая к пищевой имеет весьма отдаленное отношение, это NаОН.
Исходя из метода синтеза, она делится на леблановскую и аммиачную, вторая получается более чистой.
«Белое вещество» в природе встречается редко и к тому же не в чистом виде. Этого количества недостаточно, чтобы удовлетворить мировые потребности. В год производство соды достигает нескольких миллионов тонн.
Пищевая сода имеет химическое название − двууглекислый натрий или гидрокарбонат натрия с формулой NаНСО3. Она содержится в виде растворенного вещества в примесях соленых озер и морской воде, есть в составе горных пород.
Процесс производства из поваренной соли
Получение соды по настоящий день базируется на методе Сольве. По-другому этот метод называют аммиачно-хлоридным. Концентрированный раствор хлорида натрия насыщают аммиаком, затем воздействуют на него углекислым газом.
Образовавшийся гидрокарбонат натрия плохо растворим в холодной воде и его можно легко выделить фильтрованием. Затем проводят процесс кальцинирования с образованием содового порошка.
Производство кальцинированной соды осуществляется аммиачным методом путем взаимодействия насыщенного водного раствора хлористого натрия и углекислого газа в присутствии аммиака с образованием бикарбоната натрия и последующей его кальцинацией
Поэтапно процесс выглядит так:
- NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 +NH4Cl (образование конечного продукта идет в воде при t=+30 − +40 градусов).
- 2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O (СО2 не выводится из циклически повторяющегося процесса). Это реакция кальцинирования соды.
- 2NH4Cl +CaO = CaCl2 + H2O + 2NH3. Так восстанавливается аммиак. Он продолжает участвовать в производстве снова и снова, находя применение в дальнейшем производстве.
По этому методу получают как кальцинированную, так и пищевую соду. Оба вещества востребованы в получении различных продуктов. Метод Сольве дает возможность синтезировать два вида содового порошка одновременно. Теперь становится понятно, из чего делают соду, и какие компоненты участвуют в химических реакциях.
В России вещество производится на двух предприятиях – на заводе «Сода» в г. Стерлитамаке (Республика Башкортостан) и предприятии «Крымский содовый завод» в г. Красноперекопске (Республика Крым). Это продукты высокого качества, соответствующие требованиям ГОСТа.
Процесс производства из природных минералов
Поскольку существуют страны, богатые минералами, в состав которых входит интересующее нас вещество (например, США, Уганда, Турция, Мексика), то известен и более простой способ производства соды из минералов нахколита и трона. Из них можно сделать кальцинированный содовый порошок, а затем превратить его в пищевой.
Трон добывают разными способами:
- Вырезают подземные комнаты, которые поддерживаются специальными приспособлениями. Минерал берут на стенках комнат, а затем по конвейеру перемещают наверх.
- Под землю заливается горячая вода, чтобы растворить минерал. Откачанную жидкость выпаривают и полученные деминерализованные кристаллы обрабатывают.
Кристаллы дробят, нагревают, чтобы удалить ненужные газы, и превращают минерал в содовый порошок. Но в нем еще много примесей, которые удаляют путем добавления воды и последующим фильтрованием. Полученное вещество просушивают, просеивают и уже на предприятии фасуют в подготовленную тару.
Применение кальцинированного содового порошка достаточно широкое. Он нужен для изготовления стекла, мыла, бумаги. С его помощью очищают воду. Использование гидрокарбоната натрия необходимо в медицине и пищевой индустрии.
Как и при любом химическом производстве, получение содового порошка не является экологически чистым. Но разрушительное воздействие на природу было бы значительно более сильным, если бы начали производить те синтетические вещества, которые с успехом может заменить сода.