Otwórz menu główne

Węglan sodu

związek chemiczny

Węglan sodu, zwycz. soda, soda kalcynowana, Na
2
CO
3
nieorganiczny związek chemiczny, sól kwasu węglowego i sodu.

Węglan sodu
Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny Na
2
CO
3
Masa molowa 105,98 g/mol
Wygląd biały lub prawie biały, higroskopijny proszek[1]
Identyfikacja
Numer CAS 497-19-8
PubChem 10340[2]
Podobne związki
Inne aniony Na
2
SO
4
Inne kationy Li
2
CO
3
, K
2
CO
3
, Rb
2
CO
3
, Cs
2
CO
3
, (NH
4
)
2
CO
3
Podobne związki NaHCO
3
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

W temperaturze pokojowej jest to biała, higroskopijna substancja, która topi się w temperaturze 852 °C i dobrze rozpuszcza się w wodzie. Z roztworu krystalizuje w postaci dużych bezbarwnych kryształów, wietrzejących na powietrzu.

W przyrodzie związek ten występuje w stanie naturalnym w tzw. jeziorach sodowych oraz w popiele roślin morskich. Stanowi też ważny składnik wielu minerałów.

ZastosowanieEdytuj

Stosuje się go do wyrobu szkła oraz papieru. Wykorzystuje się go również w produkcji mydła i środków piorących. Jest stosowany do zmiękczania wody. Ponadto jest wykorzystywany w garbarstwie, papiernictwie, w syntezach chemicznych i w laboratoriach jako odczynnik chemiczny. 5–6% roztwór sody służy do odżywiczania powierzchni drewna metodą zmydlania[potrzebny przypis].

OtrzymywanieEdytuj

Dawniej węglan sodu otrzymywano metodą Leblanca, działając na sól kamienną kwasem siarkowym, otrzymując siarczan sodu, który następnie prażono z węglem i kamieniem wapiennym. Otrzymywany roztwór ługowano wodą otrzymując roztwór sody.

2NaCl + H
2
SO
4
→ Na
2
SO
4
+ 2HCl
Na
2
SO
4
+ 2C + CaCO
3
→ Na
2
CO
3
+ CaS + 2CO
2

Ze względu jednak na zbyt duże zużycie energii, proces ten został zastąpiony metodą Solvaya, gdzie surowcami głównymi są węglan wapnia i sól kamienna.

Poprzez dekarboksylację kwasów lub soli kwasów karboksylowych:

H
3
C−COONa + NaOH → CH
4
+ Na
2
CO
3

Metoda SolvayaEdytuj

Osobny artykuł: Metoda Solvaya.
 
Schemat wytwarzania węglanu sodu metodą Solvaya

Metoda Solvaya otrzymywania węglanu sodu polega na wykorzystaniu następujących reakcji[6]:

  1. CaCO
    3
    → CaO + CO
    2
  2. 2NaCl + 2NH
    3
    + 2CO
    2
    + 2H
    2
    O → 2NaHCO
    3
    + 2NH
    4
    Cl
  3. 2NaHCO
    3
    → Na
    2
    CO
    3
    + CO
    2
    + H
    2
    O
    – (kalcynacja)
  4. 2NH
    4
    Cl + CaO → 2NH
    3
    + H
    2
    O + CaCl
    2

co sumarycznie daje:

CaCO
3
+ 2NaCl → Na
2
CO
3
+ CaCl
2

Z reakcji sumarycznej wynika, że surowcami są węglan wapnia i sól kamienna (chlorek sodu), amoniak jest surowcem pomocniczym, koks używany jako paliwo do wypalania wapna palonego z wapienia. Natomiast w procesie Leblanca surowcem głównym jest węgiel.

Do produkcji 1 t sody amoniakalnej zużywa się:

  • NaCl (w postaci solanki) 1525−1555 kg
  • CaCO
    3
    (w postaci wapniaka) 1206−1370 kg

oraz, jako materiały pomocnicze:

  • koks do wypalania wapna 98−105 kg
  • węgiel do kalcynacji NaHCO
    3
    120−140 kg
  • woda amoniakalna 4−8 kg[7]

Proces wytwarzania sody amoniakalnej składa się z następujących głównych procesów i operacji:

  • przygotowanie roztworów soli
  • nasycanie solanki amoniakiem w celu otrzymania solanki amoniakalnej
  • wypalanie wapna z kamienia wapiennego z jednoczesnym wytworzeniem gazów zawierających CO
    2
  • nasycanie solanki amoniakalnej CO
    2
    (karbonizacja)
  • oddzielenie kryształów NaHCO
    3
    od ługu macierzystego
  • suszenie wilgotnego NaHCO
    3
    i jego rozkład termiczny (kalcynacja)
  • regeneracja NH
    3
    z ługów macierzystych przez zmieszanie z mlekiem wapiennym i ogrzewanie.

PrzypisyEdytuj

  1. a b Farmakopea Polska X, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, Warszawa: Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2014, s. 4276, ISBN 978-83-63724-47-4.
  2. Węglan sodu (CID: 10340) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  3. a b Węglan sodu (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-04-10].
  4. Węglan sodu (nr 451614) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2011-06-24].
  5. Węglan sodu (nr 451614) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych (ze względu na zmianę sposobu wywołania karty charakterystyki, aby pobrać kartę dla obszaru USA, na stronie produktu należy zmienić lokalizację na "United States" i ponownie pobrać kartę). [dostęp 2011-06-24].
  6. Józef Kępiński, Technologia chemiczna nieorganiczna, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1984, ISBN 83-01-05574-X.
  7. Technologia sody, Warszawa: Państwowe Wydawnictwa Techniczne, 1958.