Карбонат натрію (Na 2 CO 3) являє собою неорганічну сіль натрію, лужного металу та вугільної кислоти. Він також відомий у всьому світі як кальцинована сода. Озера та вулканічні дії збагатили ґрунти натрієм, від якого рослини живилися; потім, після пожежі, ці рослини розкидають карбонатну золу.
Як ця сіль утворюється з металевого натрію? Чистий натрій має валентну конфігурацію 3s 1 . Електрон орбіталі 3s 1 легко відокремлюється від інших елементів у природі (таких як сірка, кисень, хлор, фтор тощо), утворюючи мінеральні сполуки, в яких бере участь стабільний іон Na + .
Na + супроводжується іншими іонними видами в цих твердих речовинах; З них карбонат натрію - лише один із присутніх у природі. З тих пір він застосовувався у всіх цивілізаціях протягом століть. Ці цивілізації знаходили в цьому сірувато-білому порошку корисні властивості для своїх осель та людей.
Ці властивості відзначили його використання, які сьогодні підтримують традиційні аспекти минулого, а інші пристосовуються до поточних потреб.
Карбонат натрію дуже багато в природі, а може бути, і на інших територіях поза планетою Земля, таких як деякі місяці Сонячної системи.
Формула
Хімічна формула карбонату натрію - Na 2 CO 3 . Як це трактується? Це означає, що в кристалічному твердому тілі для кожного іона CO 3 2–2 є два іони Na + .
Будова
На верхньому зображенні показана структура ангідриду Na 2 CO 3 (його також називають кальцинована сода). Фіолетові сфери відповідають іонам Na + , а чорні та червоні сфери - іонам CO 3 2– .
Карбонатні іони мають плоску тригональну структуру, у вершинах яких є атоми кисню.
Зображення забезпечує панораму, видно з вищої площини. Іони Na + оточені шістьма атомами кисню, що йдуть від іонів CO 3 2– . Тобто в ангідриді Na 2 CO 3 натрій відповідає октаедричній координаційній геометрії (він укладений у центрі октаедра).
Однак ця структура також здатна розміщувати молекули води, взаємодіючи водневими зв’язками з вершинами трикутників.
Насправді гідрати Na 2 CO 3 (Na 2 CO 3 · 10H 2 O, Na 2 CO 3 · 7H 2 O, Na 2 CO 3 · H 2 O та інші) мають більшу кількість, ніж безводна сіль.
Термонатрит (Na 2 CO 3 · H 2 O), натрон (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) і трон (Na 3 (HCO 3 ) (CO 3 ) · 2H 2 O - основні природні джерела карбонату натрію, особливо мінерального трона, представленого на першому зображенні.
Програми
Карбонат натрію виконує численні функції в людях, будинках та промисловості, серед цих функцій виділяються наступні:
- Карбонат натрію використовується в багатьох чистячих засобах. Це пояснюється його дезінфікуючою здатністю, його здатністю розчиняти жири та властивістю пом'якшувати воду. Він входить до складу миючих засобів, що використовуються в пральнях, автоматичних посудомийних машинах, очищувачах скла, засобах для виведення плям, відбілювачах тощо.
- Карбонатний дезінфікуючий засіб можна використовувати на нерівних твердих поверхнях, таких як підлоги, стіни, фарфор та ванни, за винятком склопластику та алюмінію, які можуть його подряпати.
- Він використовується в деяких продуктах, щоб уникнути злежування, яке може відбутися в них.
- Він присутній у різних засобах особистої гігієни, таких як бульбашкові ванни, зубні пасти та мило.
- Його використовують у скляній промисловості завдяки його здатності розкладати силікати.
- Застосовується для обслуговування басейнів, де він виконує функцію дезінфекції та регулювання рН.
- У людей його застосовують терапевтично при лікуванні печії та дерматиту.
- У ветеринарії застосовується при лікуванні стригучого лишаю та очищенні шкіри.
Як це робиться?
Карбонат натрію може бути виготовлений з використанням розсолу з морів та вапняків (СаСО 3 ) в процесі Сольваю. На зображенні вище показана схема процесу із зазначенням виробничих шляхів, а також реагентів, посередників та продуктів. Реагенти виписані зеленими літерами, а продукти - червоними літерами.
Відстеження цих реакцій може бути дещо складним, але загальне рівняння, яке вказує лише на реактиви та продукти:
2NaCl (aq) + CaCO 3 (s) <=> Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (aq)
CaCO 3 має дуже стійку кристалічну структуру, тому для його розкладання на CO 2 постійно потрібно багато енергії . Крім того, цей процес утворює велику кількість CaCl 2 (хлорид кальцію) та інших домішок, скиди яких впливають на якість вод та навколишнього середовища.
Існують також інші методи виробництва карбонату натрію в промислових умовах, такі як процеси Хоу та Лебланка.
Сьогодні його можна отримувати з природних мінералів, трона - найпоширеніша з них.
З іншого боку, більш традиційний метод полягав у вирощуванні та спалюванні багатих натрієм рослин та водоростей. Потім золу заливали водою і піддавали нагріванню до отримання продукту. Звідси вийшла знаменита кальцинована сода.
Властивості
Na 2 CO 3 - гігроскопічне біле тверда речовина без запаху, молекулярна маса 106 г / моль і щільність 2,54 г / мл при 25 ° С.
Його властивості змінюються, коли вона включає в себе молекулу води в свою кристалічну структуру. Оскільки вода може утворювати водневі зв’язки, а іони "роблять простір" між ними, об'єм кристала збільшується, а щільність гідрату зменшується. Наприклад, для Na 2 CO 3 · 10H 2 O його щільність становить 1,46 г / мл.
Na 2 CO 3 плавиться при 851 ºC, розкладаючись згідно з наступним рівнянням:
Na 2 CO 3 (s) => Na 2 O (s) + CO 2 (g)
Знову-таки, хоча іони CO 3 2– і Na + відрізняються між собою за розмірами, їх електростатичні взаємодії є дуже ефективними і підтримують стабільну кристалічну решітку.
Молекули води "перешкоджають" цих взаємодій, і, як результат, гідрати більш чутливі до руйнування, ніж ангідриди.
Це основна сіль; тобто, розчиняючись у воді, він утворює розчин з рН більше 7. Це пов'язано з гідролізом CO 3 2– , реакція якого виділяє ОН - у середовищі:
CO 3 2– (aq) + H 2 O (l) <=> HCO 3 - (aq) + OH - (aq)
Він дуже розчинний у воді та в полярних розчинниках, таких як гліцерин, гліцерин, ацетон, ацетати та рідкий аміак.
Список літератури
- Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. В Елементи групи 1. (Четверте видання., С. 265). Mc Graw Hill.
- scifun.org. (2018). Карбонат натрію водню та карбонат натрію. Отримано 8 квітня 2018 року з: scifun.org
- Вікіпедія. (2018). Карбонат натрію. Отримано 8 квітня 2018 року з: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Карбонат натрію. Отримано 8 квітня 2018 року з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Корпорація Ciner Resources. (2018). Газована зола. Отримано 8 квітня 2018 року з: ciner.us.com
- Qniemiec. (7 травня 2010 р.). Сольвайський процес. . Відновлено з: Wikimedia.org
- Пельтьє К. (3 липня 2018 р.). Все, що потрібно знати про карбоніт натрію. Отримано 8 квітня 2018 року з: thespruce.com
- Чисті галузі. (2018). Карбонат натрію - використання карбонату натрію. Отримано 8 квітня 2018 року з: science.jrank.org