Натриев карбонат

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Jump to navigation Jump to search
Натриев карбонат
Uhličitan sodný.JPG
Имена
Други калцирана сода
Идентификатори
Номер на CAS 497-19-8
PubChem 10340
ChemSpider 9918
ChEBI 29377
ChEMBL 186314
SMILES
[Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O
StdInChI
1S/CH2O3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2
StdInChI ключ CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L
InChI 1/NaHCO3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2
InChI ключ CDBYLPFSWZWCQE-NUQVWONBAP
UNII 45P3261C7T
Качества
Формула Na2CO3
Моларна маса 105,9888 g/mol
Плътност 2,54 g/cm3
Вискозитет 3,4 cP (887° C)
Точка на топене 851° C
Точка на кипене 1600° C
Разтворимост вода 21,8 g/100 ml (20° C)
Разтворимост глицерин 98,3 g/100 g (15,5° C)
Разтворимост етиленгликол 3,46 g/100 g (20° C)
pKa 10,33
Индекс на пречупване 1,485
Структура
Кристална структура моноклинна, орторомбична
Опасности
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
2
0
LD50 4090 mg/kg
Термохимия
Стандартна моларна ентропия 135 J/mol·K
Специфичен топлинен капацитет 112,3 J/mol·K
Данните са при стандартно състояние
на материалите (25°C, 100 kPa)
,
освен където е указано другояче.

Натриевият карбонат (калцинираната сода) (химична формула Na2CO3) се получава при взаимодействие на натриева основа и въглероден диоксид:

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

Калцинираната сода е основен продукт на неорганичния синтез с широко приложение. Обработената сода се използва главно в производството на стъкло, на почистващи препарати, както и в хартиената, кожарската и металургичната промишленост.

Производство[редактиране | редактиране на кода]

1. Трона[редактиране | редактиране на кода]

На няколко места в света съществува т.нар. трона Na3HCO3CO3·2H2O или наричана още естествена сода, съединение което предполага лесен добив на калцинирана сода. След първоначално филтриране от пясък и др. примеси троната се подлага на изпичане в содови пещи (или калцинатори) от които се получава готовата калцинирана сода.

Едно от най-големите находища в света се намира край град Грий Ривър в щата Уайоминг, САЩ.

2. Метод на Леблан[редактиране | редактиране на кода]

През 1791 г. френският химик Никола Леблан патентова процес, който използва като входящи суровини сол (натриев хлорид), сярна киселина, варовик и въглища.

2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl

Na2SO4 + CaCO3 + 2 C → Na2CO3 + 2 CO2 + CaS

Натриевия карбонат се извлича от пепелта чрез вода, която после бива изпарявана. Този метод вече няма промишлено приложение поради тежките условия които използва и силното замърсяване до което води.

3. Метод на Солвей[редактиране | редактиране на кода]

През 1861 г. белгийският инженер-химик Ернст Солвей открива метод, чрез който може да се получи натриев карбонат от натриевият хлорид с помощта на амоняк. Поради тази причина, този метод често е наричан „амонячен метод“ или „метод на Солвей“.

Първоначално калциевият карбонат (варовик) се изпича при което се получава калциев окис (негасена вар) и въглероден двуокис:

CaCO3 → CaO + CO2
Следва получаването на натриевия бикарбонат:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl

На практика тази реакция се провежда на два етапа – първоначално воден разтвор на натриевия хлорид се обогатява с амоняк. Това става в специални апарати, наречени абсорбери. После, амонизираният вече разтвор на натриевия хлорид се подава в други апарати, наречени карбонизационни колони. В тях въглеродният двуокис барбутира в амонизирания разтвор на NaCl при което се отделя бикарбонатна суспензия. Натриевият бикарбонат е във вид на кристал който се филтрира със специални филтри (вакуумни или лентови).
Следва изпичането (наричано още калциниране, откъдето произлиза и наименованието на содата):

2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

Паралелно с това се извършва регенерацията (възстановяването) на амоняка:

CaO + H2O → Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2 NH4Cl → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O
Добавяните в системата количества амоняк са нищожни – само за покриване на загубите.
Освен рециклирането на амоняка, методът на Солвей консумира само сол и варовик, а отделя като отпадъчен продукт само калциев хлорид. Всичко това прави метода на Солвей далеч по-ефективен от метода на Леблан. Поради тази причина той бързо се налага като технология на производство. През 1900 г. вече 90% от произведената сода е по метода на Солвей, а последния завод работещ по метода на Леблан е затворен в началото на 20-те години на 20-ти век.

Производство на калцинирана сода в България[редактиране | редактиране на кода]

Първият завод за калцинирана сода в България е построен през 50-те години на 20-ти век в гр. Девня.

През 1973 г. е построен нов, по-голям и по-модерен завод. Двата завода са в състава на държавната фирма „Соди“ АД. През 1997 г. фирмата е приватизирана от консорциум оглавяван от международния концерн Солвей. На следващата година стария завод за сода е продаден и разрушен, а новият функционира като Солвей Соди АД. В Солвей Соди са направени мащабни инвестиции, най-вече в периода 2007 – 2010 г. когато капацитетът му е увеличен от 1,2 на 1,5 милиона тона годишно производство. Това го прави един от най-големите заводи в света и извежда България на едно от челните места по производство на сода на човек от населението.