Карбонат натрия производиться в виде белого порошкообразного вещества. В простонародье это вещество называют кальцинированной содой, в международном производстве применяют название Sodium carbonate.

Соду использовали еще в древних временах, первыми ее нашли египтяне. Они использовали ее для мытья посуды и для производства стекольных изделий. Зачастую ее находили в соляных пластах, которые находились под землей. Ее месторождением также считают содовые озера. Она находится в составе некоторых минералов и водорослей. Соду можно найти в нахколитах, термонатритах и натронах.

Формула карбоната натрия Na2CO3. Также это вещество можно назвать натриевой солью угольной кислоты. Свое наименование сода получила из-за того, что в процессе ее производства гидрокарбонат натрия подвергают высокому нагреву. Современные производители изготавливают это вещество разнообразными способами. Самыми популярными считаются метод Сольве и химическая переработка минералов.

Физические свойства

Молярная масса карбоната натрия 105,9 г/моль. Данное вещество обладает небольшой плотностью - 2,54 г/см³. Кальцинированная сода быстро растворяется в водной среде, начинает кипеть при температуре 1 600°C. Этот материал имеет высокую гигроскопичность, он легко впитывает в себя запахи и влагу. Если карбонат натрия Na2CO3 хранить в открытом виде, то он начинает слеживаться.

Реакции взаимодействия карбоната натрия

Это вещество способно реагировать с большим количеством химических соединений.

Гидрокарбонат аммония и хлорид натрия в своей реакции образуют осадок в виде пищевой соды.

NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4C

Карбонат натрия в реакции с соляной кислотой

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2

Раствор карбоната натрия и соляной кислоты в результате взаимодействия образовывают пищевую соль, воду и углекислый газ, который испаряется в воздух.

Чтобы получить кальцинированную соду, соединяют гидроксид натрия с углекислым газом. В результате этой реакции, образуется кальцинированная сода и вода.

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

Реакция взаимодействия уксусной кислоты и карбоната натрия

2СН3СООН + Na2CO3 = H2O + CO2 + 2CH3COONa

Для получения карбоната кальция, необходимо произвести реакцию, в которой будут участвовать карбонат натрия и хлорид кальция.

Na2(CO3)+CaCl2=2NaCl+CaCO3 (осадок)

Кальцинированная сода может вступать в реакцию с серной кислотой.

Na2CO3+H2SO4=NA2SO4 + H2O +CO2

Обменная реакция сульфида натрия и карбоната кальция.

Na2S + СаСО3 → Na2CO3 + CaS

Карбонат натрия быстро взаимодействует с водой. Водный раствор карбоната натрия разлагается следующим образом:

Na2(CO3)+2Н2О= 2 Na+СО3+2Н +2ОН

Взаимодействие карбоната натрия с нитратом кальция

Na2CO3 + Ca(NO3)2 → 2NaNO3 + CaCO3↓

Представленные уравнения реакций карбоната натрия показывают, что это вещество можно получить разными способами. Оно способно качественно взаимодействовать с кислотами и водой.

Применение кальцинированной соды

Сфера применения этого вещества достаточно широкая. Раствор карбоната натрия используют в пищевой промышленности. Пищевая сода добавляется в составы многих продуктов питания для урегулирования кислотности, повышения воздушности теста, для эмульгирования.

Технический карбонат натрия находит свое применение в сфере стекольного производства. Также это вещество вводиться в состав бумаги, мыла, различных чистящих и моющих средств. В тяжелой промышленности его используют в процессе изготовления чугунных изделий.

Большой спрос на этот материал замечен в:

• . в процессе производства цветных металлов,
• . нефтеперерабатывающей промышленности,
• . текстильном производстве.

В химической сфере с помощью реакций с карбонатом натрия получают другие натриевые соли.

За счет кальцинированной соды проходит очистка водных труб, а также понижается жесткость воды.

В результате переработки угольной кислоты с солями калия и натрия получают карбонат калия-натрия. Этот материал не имеет характерного цвета, он быстро растворяется в водной среде. Его используют в процессе производства цемента. Он способствует быстрому затвердеванию.

Техническая сода имеет разное предназначение, ее выпускают двух марок:

Водный карбонат натрия марки Б используют для приготовления различных моющих средств. Его также применяют для очищения нефтяных продуктов. В химической промышленности он помогает получать натриевые, фосфорные и хромовые соли.

Обе марки карбоната натрия входят в составы разного стекла. Их добавляют в составы:

• . стекол для оптических приборов,
• . стеклоблоков,
• . керамической плитки,
• . медицинского стекла,
• . пеноблоков.

Марка А применяется в процессе изготовления электровакуумного стекла. Для этой цели карбонат натрия должен иметь высший сорт.

Производители и стоимость

Соединенные Штаты Америки, Канада, Мексика и ЮАР считаются мировыми лидерами по производству этого материала. На их территории сосредоточены большие природные залежи. В Российской Федерации содовые озера находятся на территории Забайкалья и Сибири.

Основными промышленными компаниями, которые изготавливают карбонат натрия в России, считаются:

• . ООО Югреактив,
• . ООО ТранзитХим,
• . ООО АнгараРеактив,
• . группа компаний ХИМПЭК,
• . ООО НефтеГазХимКомплект.

Средняя цена карбоната натрия составляет 20-25 рублей за 1 кг. Фасуют кальцинированную соду в полиэтиленовые мешки и картонные упаковки.

Na 2 СО 3 в безводном состоянии представляет собой белый порошок удельного веса 2,4-2,54, который плавится около 850 °С. В воде сода легко растворяется, причем вследствие образования гидратов растворение сопровождается разогреванием. Важнейший из гидратов, получаемых в твердом состоянии, кристаллическая сода, Nа 2 СО 3 ∙10Н 2 О кристаллизуется из водных растворов при температуре ниже 32 °C в виде больших бесцветных моноклинных кристаллов удельного веса 1,45, которые плавятся в своей же кристаллизационной воде при 32 °C. Водные растворы соды обнаруживают ярко выраженную щелочную реакцию, так как вследствие слабости угольной кислоты соль подвергается далеко идущему гидролитическому расщеплению.

Помимо декагидрата, существует ромбический гептагидрат, устойчивый при соприкосновении с раствором в температурном интервале 32,017-35,3 °C, а также ромбический моногидрат, который, согласно Вальдеку, находясь под раствором; при 112,5 °C и давлении 1,27 атм., переходит в безводную соль. Гептагидрат существует также еще в другой модификации, которая при соприкосновении с водным раствором не устойчива ни при какой температуре.

Сода встречается иногда в природе в водах озер, например в озере Оуэнс в шт. Калифорния, общее содержание соды в котором достигает 100 млн. т; сода, правда достаточно грязная, добывается из этого озера в результате испарения воды на солнце. Содовые озера наряду с нейтральным карбонатом содержат прежде всего гидрокарбонат. В некоторых местах осаждается двойное соединение гидрокарбоната натрия с нормальным карбонатом Nа 2 СО 3 ∙NаНСO 3 , называемое троной. В водах щелочных источников, например в Карловых Барах, такте содержатся Nа 2 СО 3 и NаНСO 3 .

Содержится в золе некоторых морских водорослей. 100 лет назад соду добывали главным образом из золы растений.

Теперь соду получают почти исключительно способом Солъве (аммиачный способ получения соды). Более старый способ Леблана теперь, по крайней мере в Германии, совершенно не используют. Производство соды путем карбонизации полученной электролизом натровой щелочи в противоположность осуществляемому таким путем производству поташа имеет ограниченное значение. Как было указано, едкий натр, наоборот, часто получают каустификацией соды. В США соду отчасти получают из криолита.

По способу Леблана каменную соль обрабатывали сначала концентрированной серной кислотой; получая сульфат натрия (называемый обычно в технике коротко сульфат) и в качество важнейшего побочного продукта соляную кислоту

2NaCl + Н 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2НС1.

Затем для получения соды сульфат смешивали с карбонатом кальция (известняк) и углем, и сплавляли в пламенной печи. При этом происходили следующие реакции:

Na 2 SO 4 + 2C = Na 2 S + 2CO 2

Na 2 S + CaCO 3 = Na 2 CO 3 + CaS

Соду извлекали из охлажденного сплава выщелачиванием водой, в то время как нерастворимый СаS оставался в качестве малоценного отброса. Способ был разработан Лебланом в 1791 г. на премию Франдузской академии. Вскоре после этого, сначала в Англии, затем в Германии и Франции, развилась содовая промышленность, которая до 1870 г. основывалась исключительно на процессе Леблана. Только в последнее время процесс Леблана был вытеснен рентабельным способом Сольве.

Способ получения соды по Сольве, или аммиачный способ, основал на образовании сравнительно трудно растворимого гидрокарбоната натрия NаНСО 3 взаимодействием хлорида натрия с гидрокарбонатом аммония в водном растворе:

NaCl + NH 4 НСO 3 = NaНСO 3 +NH 4 С1.

В технике почти в насыщенный раствор поваренной соли пропускают сначала аммиак, затем диоксид углерода. Образующийся, NaНСО 3 отфильтровывают и нагреванием (кальцинирование) переводят в Na 2 СО 3 (кальцинированная сода)

2NаHСО 3 = Nа 2 СO 3 +СO 2 + Н 2 О.

При этом выделяется половина первоначально взятого диоксида углерода, и его снова направляют в процесс. Чтобы обратно получить NН 3 , в маточный раствор, из которого осаждали гидрокарбонат, пропускают аммиак и водяной пар. Благодаря этому содержащийся там гидрокарбонат аммония переходит сначала в нейтральный карбонат и последний при температурах выше 58 °C разлагается на диоксид углерода, воду и аммиак.

NH 4 HCO 3 + NH 3 = (NH 4) 2 HCO 3

2NН 4 С1+Са(ОН) 2 = СаС1 2 + 2Н 2 O + 2NН 3 .

так что наряду с не прореагировавшим хлоридом натрия единственным отходом является хлорид кальция, который обычно спускают в реки.

Сода является одним яз важнейших продуктов химической промышленности. В больших количествах ее используют в стекольном и мыловаренном производствах. Она является также исходным продуктом для получения многих других важных соединений натрия, таких, как едкий натр. бура, фосфат натрия, растворимое стекло и др. Большое количество соды употребляют, кроме того, в прачечных, на бумажных фабриках, в красильном производстве, а также для смягчения воды паровых котлов. В домашнем хозяйстве сода применяется как средство для чистки.

В пищевой промышленности карбонат натрия зарегистрирован в качестве пищевой добавки E-500 , регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию. В быту Е-500 называют обычной содой

Карбонат натрия (Na2CO3) - соль, образованная катионом натрия и анионом угольной кислоты.

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 натрия

Название «сода» происходит от растения Salsola Soda, из золы которого её добывали, кальцинированной соду называли потому, что для получения её из кристаллогидрата приходилось его кальцинировать (то есть нагревать до высокой температуры).

Каустической содой называют гидроксид натрия (NaOH).

Применение кальцинированной соды

Карбонаты натрия или Е-500 применяются в кондитерских изделиях. Входят в состав большой части ассортимента выпечки.

В различных секторах промышленности применение кальцинированной соды чрезвычайно многообразно. В наибольших количествах она применяется в стекольной промышленности. Кроме того, карбонат натрия широко используется в цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, а также в целлюлозно-бумажной отрасли.

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, а также в процессах производства каустической соды и других натриевых солей (например, Na2B4O7). Карбонат натрия находит широкое применение при обезжиривании и рафинировании металлов, десульфуризации доменного чугуна и обработке бокситов в производстве алюминия. Используется соединение и при варке целлюлозы, дублении кожи и умягчении воды паровых котлов, а также для нейтрализации кислых компонентов при очистке нефтепродуктов.

Карбонат натрия используют в стекольном производстве, мыловарении и производстве синтетических моющих средств, эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для умягчения воды паровых котлов и вообще устранения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия - исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4.

Сода 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; целлюлознобумажной, анилинокрасочной, лакокрасочной и нефтяной промышленностях.

В химической промышленности пищевая сода (бикарбонат) применяется для производства красителей, пенопластов и других органических продуктов, фтористых реактивов, товаров бытовой химии, наполнителей в огнетушителях. В легкой промышленности – в производстве подошвенных резин и искусственных кож, кожевенном производстве (дубление и нейтрализация кож), текстильной промышленности (отделка шелковых и хлопчатобумажных тканей). В пищевой промышленности – хлебопечении, производстве кондитерских изделий, приготовлении напитков.

Сода кальцинированная - это вещество, безусловно, знакомо каждому и практически все знают хотя бы несколько примеров того, где его можно применить. Официальное название вещества - формула - Na2CO3. Внешне кальцинированная сода представляет собой белый порошок, может быть представлена и в виде гранул такого же цвета. Существует еще одно название этого соединения - кальцинированная сода, но по этому поводу не должно возникать заблуждений в том отношении, что это не та, привычная нам, в быту, сода. Так ее называют еще потому, что получение вещества связано с процессом - кальцинирования - обезвоживания кристаллогидрата натрия при высокой температуре.

Углекислая сода - одно из старейших из известных веществ в истории человечества. Еще артефакты Древнего Египта содержат сведения о веществе карбонат натрия, формула которого, конечно же, была записана гораздо позднее. Папирусы нам сообщают, что в Египте это соединение получали из озер, а также из золы, получаемой в результате сжигания растений, содержащих щелочи. Надо отметить, что Египет оставался крупнейшим производителем и поставщиком соды на мировой рынок вплоть до конца XVII века, став мировой морской державой, к Египту присоединилась Испания как ведущий поставщик кальцинированной соды. Индустриализация, развитие новых отраслей промышленности требовали все большего количества этого ценного вещества, а потому в 1775 году Французская Академия по инициативе знаменитых энциклопедистов организовала проведение открытого конкурса на предмет разработки промышленного способа получения углекислой соды. Победителем этого «химического соревнования» стал знаменитый французский фармацевт и ученый-экспериментатор Николай Леблан, который впервые в 1792 году получил промышленным способом карбонат натрия, формула которого была им записана как Na2CO3. Работа Леблана представляла собой проведение реакции получения вещества из хлорида натрия с участием природных смесей мела и В результате реакции получался плав, состоящий из Na2C03 и CaS, из которого и выщелачивали водой карбонат натрия, формула вещества - Na2CO3.

Способ Леблана на долгое время стал основным для промышленности. По мнению некоторых исследователей, строительство заводов по производству соды вело к росту городских агломераций и концентрации населения в городах. Содовое производство способствовало и развитию других направлений химической отрасли, например, таких как производство серной и

Развитие содового производства способствовало развитию сырьевых баз для добычи серного колчедана, поваренной соли, селитры.

Только спустя полвека у метода Леблана возник соперник - аммиачный способ содового производства. Он был шагом вперед, так требовал меньше трудозатрат, теплоэнергии, сырья, и, как следствие, обходился намного дешевле.

Именно удешевление производства способствовало появлению такого соединения, как гидрокарбонат натрия, получение которого способствовало расширению применения его уже в виде пищевого продукта, ныне известного под наименованием пищевой добавки Е-500 - пищевой соды.

Химические свойства углекислой соды следующие. Вещество гигроскопично, то есть очень хорошо впитывает влагу, в чем, наверняка, не единожды, убеждался каждый.

Кроме воды, она впитывает и который находиться в составе воздуха. Это следует учитывать при хранении вещества. Характер взаимодействия соды с жидкостями зависит, в основном, от уровня влажности и температуры.

При нагревании соединения оно распадается на углекислый газ и оксид. Сода взаимодействует с кислотами, так, например, карбонат натрия, в результате взаимодействия между собой образуют углекислый газ.

Натрий углекислый используется в промышленном производстве стекла, лаков и красок, мыла и моющих средств. Его свойства позволяют применять это соединение при очистке нефти, изготовлении бумаги, каустической соды и производстве натриевых солей.

Общие Систематическое
наименование Карбонат натрия Традиционные названия кальцинированная сода, углекислый натрий Хим. формула Na 2 C O 3 Физические свойства Молярная масса 105,99 г/моль Плотность 2,53 г/см³ Термические свойства Т. плав. 854 °C Т. разл. 1000 °C Химические свойства pK a 10,33 Растворимость в воде при 20 °C 21,8 г/100 мл Классификация Рег. номер CAS 497-19-8 PubChem Рег. номер EINECS 207-838-8 SMILES InChI Кодекс Алиментариус E500(i) RTECS VZ4050000 ChEBI ChemSpider Безопасность ЛД 50 4 г/кг (крысы, орально) Пиктограммы СГС NFPA 704 Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа) , если не указано иного.

Свойства

Имеет вид бесцветных кристаллов или белого порошка. Существует в нескольких разных модификациях: α-модификация с моноклинной кристаллической решеткой образуется при температуре до 350 °C, затем, при нагреве выше этой температуры и до 479 °C осуществляется переход в β-модификацию, также имеющую моноклинную кристаллическую решетку. При увеличении температуры выше 479 °C соединение переходит γ-модификацию с гексагональной решеткой. Плавится при 854 °C, при нагреве выше 1000 °C разлагается с образованием оксида натрия и диоксида углерода .

Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na 2 CO 3 ·10H 2 O, при 32,017 °C переходит в бесцветный ромбический Na 2 CO 3 ·7H 2 O, последний при нагревании до 35,27 °C бесцветный переходит в ромбический Na 2 CO 3 ·H 2 O. В интервале 100-120 °C моногидрат теряет воду.

Свойства карбоната натрия

Параметр	Безводный карбонат натрия	Декагидрат Na 2 CO 3 ·10H 2 O
Молекулярная масса	105,99 а. е. м.	286,14 а. е. м.
Температура плавления	854 °C	32 °C
Растворимость	Не растворим в ацетоне , и сероуглероде, малорастворим в этаноле , хорошо растворим в глицерине и воде
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 C p	109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К)

В водном растворе карбонат натрия гидролизуется , что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):

C O 3 2 − + H 2 O ⇄ H C O 3 − + O H − {\displaystyle {\mathsf {CO_{3}^{2-}+H_{2}O\rightleftarrows HCO_{3}^{-}+OH^{-}}}}

Способ Леблана

В 1791 году французский химик Никола Леблан получил патент на «Способ превращения глауберовой соли в соду». По этому способу при температуре около 1000 °C запекается смесь сульфата натрия («глауберовой соли»), мела или известняка (карбоната кальция) и древесного угля . Уголь восстанавливает сульфат натрия до сульфида:

N a 2 S O 4 + 2 C → N a 2 S + 2 C O 2 {\displaystyle {\mathsf {Na_{2}SO_{4}+2C\rightarrow Na_{2}S+2CO_{2}}}}

Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:

N a 2 S + C a C O 3 → N a 2 C O 3 + C a S {\displaystyle {\mathsf {Na_{2}S+CaCO_{3}\rightarrow Na_{2}CO_{3}+CaS}}}

Полученный расплав обрабатывают водой, при этом карбонат натрия переходит в раствор, сульфид кальция отфильтровывают, затем раствор карбоната натрия упаривают. Сырую соду очищают перекристаллизацией . Процесс Леблана даёт соду в виде кристаллогидрата (см. выше), поэтому полученную соду обезвоживают кальцинированием.

Сульфат натрия получали обработкой каменной соли (хлорида натрия) серной кислотой :

2 N a C l + H 2 S O 4 → N a 2 S O 4 + 2 H C l {\displaystyle {\mathsf {2NaCl+H_{2}SO_{4}\rightarrow Na_{2}SO_{4}+2HCl}}}

Выделявшийся в ходе реакции хлороводород улавливали водой с получением соляной кислоты .

Первый содовый завод такого типа в России был основан промышленником М. Прангом и появился в Барнауле в 1864 году .

После появления более экономичного (не остаётся в больших количествах побочный сульфид кальция) и технологичного способа Сольве, заводы, работающие по способу Леблана, стали закрываться. К 1900 году 90 % предприятий производили соду по методу Сольве, а последние фабрики, работающие по методу Леблана, закрылись в начале 1920-х.

Промышленный аммиачный способ (способ Сольве)

Первый содовый завод такого типа в мире был открыт в в Бельгии ; первый завод такого типа в России был основан в районе уральского города Березники фирмой «Любимов, Сольве и Ко» в 1883 году . Его производительность составляла 20 тысяч тонн соды в год. В 2010 году ФАС России отказала фирме Solvay в покупке этого завода, разрешив покупку группе Башкирская химия (ей также принадлежит завод Сода). [