Карбонат натрия (Na 2 CO 3) представляет собой неорганическую соль натрия, щелочного металла и угольной кислоты. Он также известен во всем мире как кальцинированная сода. Озера и вулканическая деятельность обогатили почвы натрием, которым питались растения; затем, после пожара, эти растения рассыпают карбонатную золу.
Как эта соль возникает из металлического натрия? Чистый натрий имеет валентную конфигурацию 3s 1 . Электрон орбитали 3s 1 легко отделяется от других элементов природы (таких как сера, кислород, хлор, фтор и т. Д.), Образуя минеральные соединения, в которых участвует стабильный ион Na + .
Na + сопровождается другими ионными частицами в этих твердых телах; Из них карбонат натрия - лишь один из присутствующих в природе. С тех пор он использовался во всех цивилизациях на протяжении веков. Эти цивилизации находили в этом серовато-белом порошке полезные свойства для своих домов и своих людей.
Эти свойства отметили его использование, которое сегодня сохраняет традиционные аспекты прошлого, а другие адаптируются к текущим потребностям.
Карбонат натрия очень распространен в природе и, возможно, также на других территориях за пределами планеты Земля, например, на некоторых лунах Солнечной системы.
формула
Химическая формула карбоната натрия - Na 2 CO 3 . Как это толковать? Это означает, что в кристаллическом твердом теле на каждый ион CO 3 2– приходится два иона Na + .
Структура
На верхнем изображении показана структура ангидрида Na 2 CO 3 (также называемого кальцинированной содой). Пурпурные сферы соответствуют ионам Na + , а черные и красные сферы соответствуют ионам CO 3 2– .
Карбонат-ионы имеют плоскую тригональную структуру с атомами кислорода в вершинах.
Изображение представляет собой панораму, видимую с более высокой плоскости. Ионы Na + окружены шестью атомами кислорода, исходящими от ионов CO 3 2– . То есть в ангидриде Na 2 CO 3 натрий соответствует октаэдрической координационной геометрии (он заключен в центр октаэдра).
Однако эта структура также способна вмещать молекулы воды, взаимодействующие посредством водородных связей с вершинами треугольников.
Фактически, гидраты 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 и др.) Более распространены, чем безводная соль.
Термонатрит (Na 2 CO 3 · H 2 O), натрон (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) и трон (Na 3 (HCO 3 ) (CO 3 ) · 2H 2 O - основные природные источники карбоната натрий, особенно минерал трона, представленный на первом изображении.
Приложения
Карбонат натрия выполняет множество функций в людях, домах и на производстве, среди которых выделяются следующие:
- Карбонат натрия используется во многих чистящих средствах. Это связано с его дезинфицирующими свойствами, способностью растворять жиры и свойством смягчать воду. Он входит в состав моющих средств, используемых в прачечных, автоматических посудомоечных машинах, средствах для мытья стекол, пятновыводителях, отбеливателях и т. Д.
- Карбонатное дезинфицирующее средство можно использовать на негрубых твердых поверхностях, таких как полы, стены, фарфор и ванны, за исключением стекловолокна и алюминия, которые могут поцарапаться им.
- Он используется в некоторых продуктах, чтобы избежать их слеживания.
- Он присутствует в различных средствах личной гигиены, таких как пена для ванн, зубные пасты и мыло.
- Он используется в стекольной промышленности из-за его способности разлагать силикаты.
- Он используется в обслуживании бассейнов, где он выполняет функцию дезинфекции и регулирования pH.
- У людей он используется терапевтически при лечении изжоги и дерматита.
- В ветеринарии используется для лечения стригущего лишая и очистки кожи.
Как это делается?
Карбонат натрия можно производить, используя морской раствор и известняк (CaCO 3 ) в процессе Solvay. На изображении выше показана схема процесса с указанием производственных маршрутов, а также реагентов, посредников и продуктов. Реагенты написаны зелеными буквами, а продукты - красными.
Отслеживание этих реакций может быть немного сложным, но общее уравнение, которое указывает только на реагенты и продукты, выглядит следующим образом:
2NaCl (водн.) + CaCO 3 (тв.) <=> Na 2 CO 3 (тв.) + CaCl 2 (водн.)
CaCO 3 имеет очень стабильную кристаллическую структуру, поэтому для его разложения до CO 2 постоянно требуется много энергии . Кроме того, в результате этого процесса образуются большие количества CaCl 2 (хлорида кальция) и других примесей, выбросы которых влияют на качество воды и окружающей среды.
Существуют также другие методы производства карбоната натрия в промышленных условиях, такие как процессы Хоу и Леблана.
Сегодня устойчиво получать его из природных минералов, наиболее распространенным из которых является трона.
С другой стороны, более традиционный метод заключался в выращивании и сжигании богатых натрием растений и водорослей. Затем золу промывали водой и подвергали нагреванию до получения продукта. Отсюда пошла знаменитая кальцинированная сода.
свойства
Na 2 CO 3 представляет собой гигроскопичное твердое вещество белого цвета без запаха с молекулярной массой 106 г / моль и плотностью 2,54 г / мл при 25 ºC.
Его свойства меняются, поскольку он включает молекулу воды в свою кристаллическую структуру. Поскольку вода может образовывать водородные связи, а ионы «освобождают пространство» между ними, объем кристалла увеличивается, а плотность гидрата уменьшается. Например, для Na 2 CO 3 · 10H 2 O его плотность составляет 1,46 г / мл.
Na 2 CO 3 плавится при 851 ºC, разлагаясь по следующему уравнению:
Na 2 CO 3 (тв) => Na 2 O (тв) + CO 2 (г)
Опять же, хотя ионы CO 3 2– и Na + различаются по размеру, их электростатические взаимодействия очень эффективны и поддерживают стабильную кристаллическую решетку.
Молекулы воды «мешают» этим взаимодействиям, и в результате гидраты более подвержены разрушению, чем ангидрид.
Это основная соль; то есть при растворении в воде он образует раствор с pH выше 7. Это происходит из-за гидролиза CO 3 2– , реакция которого высвобождает OH - в среде:
CO 3 2– (водн.) + H 2 O (л) <=> HCO 3 - (водн.) + OH - (вод.)
Он хорошо растворяется в воде и полярных растворителях, таких как глицерин, глицерин, ацетон, ацетаты и жидкий аммиак.
Ссылки
- Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. В элементах группы 1. (Издание четвертое, с. 265). Мак Гроу Хилл.
- scifun.org. (2018). Карбонат натрия и карбонат натрия. Получено 8 апреля 2018 г. с: scifun.org
- Wikipedia. (2018). Карбонат натрия. Получено 8 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
- PubChem. (2018). Карбонат натрия. Получено 8 апреля 2018 г. с сайта pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Ciner Resources Corporation. (2018). Кальцинированной соды. Получено 8 апреля 2018 г. с: ciner.us.com
- Qniemiec. (7 мая 2010 г.). Сольвеевский процесс. , Получено с: Wikimedia.org
- Пельтье К. (3 июля 2018 г.). Все, что вам нужно знать о карбоните натрия. Получено 8 апреля 2018 г. с: thespruce.com.
- Чистая промышленность. (2018). Карбонат натрия - использование карбоната натрия. Получено 8 апреля 2018 г. с: science.jrank.org