Сода - загальна назва технічних натрієвих солей вугільної кислоти.
- Na2 CO3 (карбонат натрію) - кальцинована сода, Білизна сода
- Na2 CO3 · 10H2 O (декагідрат карбонату натрію, містить 62,5% кристалізаційної води) - пральна сода; іноді випускається у вигляді Na2 CO3 · H2 O або Na2 CO3 · 7H2 O
- NaHCO3 (гідрокарбонат натрію) - харчова сода, натрій двовуглекислий (устар.), Бікарбонат натрію
Назва «сода» походить від рослини солянка содоносная [en] (лат. Salsola soda), з золи якого її добували. Кальцинованої соду називали тому, що для отримання її з кристаллогидрата доводилося його кальцинованої (тобто нагрівати до високої температури).
Каустичною содою називають гідроксид натрію (NaOH).
Оксиди і гідроксиди
Знаходження в природі
У природі сода зустрічається в золі деяких морських водоростей, а також у вигляді наступних мінералів:
Сучасні содові озера відомі в Забайкаллі і в Західному Сибіру; великою популярністю користується озеро Натрон в Танзанії і озеро Сірлс в Каліфорнії. Трону, що має промислове значення, відкрита в 1938 в складі еоценову товщі Грін-Рівер (Вайомінг. США). Разом з трону в цій осадової товщі виявлено багато раніше вважалися рідкісними мінералів, в тому числі Давсон, який розглядається як сировину для отримання соди і глинозему. У США природна сода задовольняє більше 40% потреби країни в цій корисній копалині.
До початку XIX століття карбонат натрію отримували переважно з золи деяких морських водоростей і прибережних рослин.
спосіб Леблана
У 1791 році французький хімік Ніколя Леблан отримав патент на «Спосіб перетворення глауберової солі в соду». За цим способом при температурі близько 1000 ° C запікається суміш сульфату натрію ( «глауберової солі»), крейди або вапняку (карбонату кальцію) і деревного вугілля. Вугілля відновлює сульфат натрію до сульфіду:
Сульфід натрію реагує з карбонатом кальцію:
Отриманий розплав обробляють водою, при цьому карбонат натрію переходить в розчин, сульфід кальцію відфільтровують, потім розчин карбонату натрію упаривают. Сиру соду очищають перекристалізацією. Процес Леблана дає соду у вигляді кристалогідрату (див. Вище), тому отриману соду зневоднюють кальцинуванням.
Виділявся в ході реакції хлороводень вловлювали водою з отриманням соляної кислоти.
Перший содовий завод такого типу в Росії був заснований промисловцем М. Пранг і з'явився в Барнаулі в 1864 році.
Після появи більш економічного (не залишається в великих кількостях побічний сульфід кальцію) і технологічного способу Сольве, заводи, що працюють за способом Леблана, стали закриватися. До 1900 року 90% підприємств виробляли соду за методом Сольве, а останні фабрики, що працюють за методом Леблана закрилися на початку 1920-х.
Промисловий аміачний спосіб (спосіб Сольве)
У 1861 році бельгійський інженер-хімік Ернест Сольве запатентував метод виробництва соди, який використовується і до цього дня.
В насичений розчин хлориду натрію пропускають еквімолярних кількості газоподібних аміаку і діоксиду вуглецю. тобто як би вводять гідрокарбонат амонію NH4 HCO3:
Випав залишок малорастворимого (9,6 г на 100 г води при 20 ° C) бікарбонату натрію відфільтровують і КАЛЬЦИНУЮЧА (зневоднюють) нагріванням до 140-160 ° C, при цьому він переходить в карбонат натрію:
Утворився CO2 повертають у виробничий цикл. Хлорид амонію NH4 Cl обробляють гідроксидом кальцію Ca (OH) 2:
і отриманий NH3 також повертають у виробничий цикл.
Таким чином, єдиним відходом виробництва є хлорид кальцію. не має широкого промислового застосування, крім використання в якості протівообледеняющего реагенту для посипання вулиць.
До сих пір цей спосіб залишається основним способом отримання соди в усіх країнах.
спосіб Хоу
Розроблено китайським хіміком Хоу (Hou Debang) в 1930-х роках. Відрізняється від процесу Сольве тим, що не використовує гідроксид кальцію.
За способом Хоу в розчин хлориду натрію при температурі 40 градусів подається діоксид вуглецю і аміак. Менш розчинний гідрокарбонат натрію в ході реакції випадає в осад (як і в методі Сольве). Потім розчин охолоджують до 10 градусів. При цьому випадає в осад хлорид амонію, а розчин використовують повторно для виробництва наступних порцій соди.
порівняння способів
За методом Хоу в якості побічного продукту утворюється NH4 Cl замість CaCl2 за методом Сольве.
Спосіб Сольве був розроблений до появи процесу Габера. в той час аміак був в дефіциті, тому регенерувати його з NH4 Cl було необхідно. Метод Хоу з'явився пізніше, необхідність регенерації аміаку вже не стояла так гостро, відповідно, аміак можна було не витягувати, а використовувати його як азотне добриво у вигляді з'єднання NH4 Cl.
Проте NH4 Cl містить хлор, надлишок якого шкідливий для багатьох рослин, тому використання NH4 Cl в якості добрива обмежено. У свою чергу рис добре переносить надлишок хлору, і в Китаї, де застосовується NH4 Cl для рисівництва, метод Хоу, що дає NH4 Cl в якості побічного продукту, більш широко представлений в порівнянні з іншими регіонами.
Кристалогідрати карбонату натрію існують в різних формах: безбарвний моноклінний Na2 CO3 · 10H2 O, при 32,017 ° C переходить в безбарвний ромбічний Na2 CO3 · 7H2 O, останній при нагріванні до 35,27 ° C безбарвний переходить в ромбічний Na2 CO3 · H2 O.
Безводний карбонат натрію являє собою безбарвний кристалічний порошок.
Властивості карбонату натрію
Безводний карбонат натрію
Карбонат натрію використовують у скляному виробництві; миловарінні і виробництві пральних і чистячих порошків; емалей. для отримання ультрамарину. Також він застосовується для пом'якшення води парових котлів і взагалі зменшення жорсткості води. для знежирення металів і десульфатізаціі доменного чавуну. Карбонат натрію - вихідний продукт для отримання NaOH. Na2 B4 O7. Na2 HPO4. Може використовуватися в сигаретних фільтрах [2].
У харчовій промисловості карбонати натрію зареєстровані в якості харчової добавки E500. - регулятора кислотності, розпушувача, що перешкоджає злежуванню і злежування. Карбонат натрію (кальцинована сода, Na2 CO3) має код 500i, гідрокарбонат натрію (харчова сода, NaHCO3) - 500ii, їх суміш - 500iii.
Одна з новітніх технологій підвищення нафтовіддачі пластів - АСП заводнення, в якому застосовується сода в поєднанні з ПАР для зниження міжфазного натягу між водою і нафтою
Також використовується для приготування проявника фотоматеріалів.