Węglan sodu

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

Węglan sodu

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) konst. węglan disodu addyt. trioksydowęglan(2−) sodu Inne nazwy i oznaczenia półsyst. węglan sodu Stocka węglan sodu inne soda kalcynowana
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	Na 2CO 3
Masa molowa	105,98 g/mol
Wygląd	biały lub prawie biały, higroskopijny proszek (forma bezwodna)[1][2][3] lub bezbarwne kryształy (formy uwodnione)[2]
Identyfikacja
Numer CAS	497-19-8
PubChem	10340
DrugBank	DB09460
Właściwości Gęstość 2,54 g/cm³[2]; ciało stałe 2,25 g/cm³ (monohydrat)[2]; ciało stałe 1,46 g/cm³ (dekahydrat)[2]; ciało stałe Rozpuszczalność w wodzie 307 g/kg[2] w innych rozpuszczalnikach nierozpuszczalny w etanolu[2] Temperatura topnienia 856 °C[2] Temperatura rozkładu 100 °C (monohydrat)[2] 34 °C (dekahydrat)[2] Zasadowość (pKb) 3,67
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2011-06-24] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[4] Uwaga Zwroty H H319 Zwroty P P305+P351+P338[5] Europejskie oznakowanie substancji oznakowanie ma znaczenie wyłącznie historyczne Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[4] Drażniący (Xi) Zwroty R R36 Zwroty S S2, S22, S26 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[6] 0 2 0
Podobne związki
Inne aniony	Na 2SO 4
Inne kationy	Li 2CO 3, K 2CO 3, Rb 2CO 3, Cs 2CO 3, (NH 4) 2CO 3
Podobne związki	NaHCO 3
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

W formie bezwodnej jest to biały, higroskopijny proszek. Topi się w temperaturze 852 °C i dobrze rozpuszcza się w wodzie^[2]. Z roztworu krystalizuje w postaci bezbarwnych kryształów dekahydratu Na
2CO
3·10H
2O, a w temperaturze powyżej 35 °C jako monohydrat Na
2CO
3·H
2O^[7]. Znany jest też heptahydrat Na
2CO
3·7H
2O^[8].

W przyrodzie związek ten występuje w stanie naturalnym w tzw. jeziorach sodowych oraz w popiele roślin morskich. Składnik minerałów.

Zastosowanie

Węglan sodu stosuje się 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, w syntezach chemicznych i w laboratoriach jako odczynnik chemiczny. Wodne roztwory sody kalcynowanej służą do zmydlania żywicy na powierzchni drewna^[9].

Otrzymywanie

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
2SO
4 → Na
2SO
4 + 2HCl

Na
2SO
4 + 2C + CaCO
3 → Na
2CO
3 + CaS + 2CO
2

Ze względu 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
3C−COONa + NaOH → CH
4 + Na
2CO
3

Metoda Solvaya

Osobny artykuł: Metoda Solvaya.

Schemat wytwarzania węglanu sodu metodą Solvaya

Metoda Solvaya otrzymywania węglanu sodu polega na wykorzystaniu następujących reakcji^[10]:

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

co sumarycznie daje:

CaCO
3 + 2NaCl → Na
2CO
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^[11]

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.