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.
Вы бродите по супермаркету, разыскивая стиральный порошок без фосфатов. Естественно, для того чтобы узнать, какое средство из целого арсенала бытовой химии вам подходит, берете в руки каждую упаковку с нужной классификацией и смотрите состав содержащегося в ней продукта. Наконец, выбрали подходящее средство, но в процессе изучения всех стиральных порошков магазина заметили странную закономерность: на каждой коробке или пачке было написано что-нибудь типа: "В состав продукта входит карбонат натрия". В каждом человеке присутствует малая толика любопытства, и вы не являетесь исключением. Захотелось узнать, что это за вещество, не так ли? Сегодняшняя статья пополнит объм ваших знаний некоторыми сведениями об этом соединении.
Определение
Карбонат натрия (формула Na 2 CO 3) является натриевой солью угольной кислоты. В разных источниках его могут называть по-разному: и углекислым натрием, и динатрия триоксокарбонатом, и кальцинированной содой. Кстати, о последнем названии. Обсуждаемое сейчас химическое соединение в чистом виде - это не та пищевая сода, которую добавляют в различные продукты. Ее название - гидрокарбонат натрия. Вещества с присутствием карбоната натрия (да и сам он тоже) зовутся содами. Исключение составляет каустическая сода, научное название которой - гидроксид одноименного металла. Однако гидрокарбонат натрия реагирует с этим веществом, образуя обсуждаемое сейчас соединение. Все остальные соды - сам карбонат с водой или водородом в одной формуле. Сегодня рассматриваются свойства, получение и применение только чистой натриевой соли угольной кислоты.
Карбонат натрия: физические свойства
Это вещество в безводном состоянии имеет вид бесцветного кристаллического порошка (фото выше). Строение его кристаллической рещетки зависит от температуры окружения: если последняя не меньше 350, но ниже 479 о С, то она является моноклинной, если температура выше - гексагональной.
Карбонат натрия: химические свойства
Если опустить его в сильную кислоту, то угольная, получившаяся в ходе реакции и являющаяся крайне нестойкой, распадется на газообразный оксид четырехвалентного углерода и воду. Второй продукт реакции - натриевая соль соответствующей кислоты (например, при бросании кристаллов обсуждаемого сейчас карбоната в серную кислоту, получатся углекислый газ, вода, и сульфат натрия). В воде данное соединение будет гидролизоваться, благодаря этому нейтральная среда становится щелочной
Получение
Его можно получить несколькими способами, все они разные, но в этой статье будет рассказано лишь об одном. Необходимо смешать мел и древесный уголь с сульфатом натрия, а потом запечь эту смесь при температуре около 1000 о С. Уголь будет восстанавливать последний до сульфида, который при реакции с карбонатом кальция образует расплав сернистого кальция и искомого вещества. Его необходимо обработать водой, затем отфильтровать ненужный сульфид и упарить получившийся раствор. Образовавшийся сырой карбонат натрия очищается посредством перекристаллизации, а затем обезвоживается с помощью кальцинирования. Данный метод называется способом Леблана.
Применение
Отрасли, производящие стекло, стиральные порошки, мыло и эмали не обходятся без карбоната натрия, где его используют, чтобы получить ультрамарин. Также с помощью него устраняют жесткость воды, обезжиривают металлы и проводят десульфатизацию, объектом которой является доменный чугун. Карбонат натрия является хорошим окислителем и регулятором кислотности, его содержат моющие посуду средства, сигареты и пестициды. Также он известен как пищевая добавка E500, не дающая ингредиентам комковаться и слёживаться. Обсуждаемое сейчас вещество необходимо и для того, чтобы приготовить проявитель фотографий.
Заключение
Вот для чего полезен карбонат натрия. В чистом виде он, может быть, многим никогда и не встречался, однако его кристаллогидраты (это все соды, кроме каустической) используются человеком почти везде. Это одно из веществ, соединения которых с водой применяются в промышленности гораздо чаще, чем они сами в чистом виде.
Водный раствор диоксида углерода обладает свойствами слабой кислоты: он окрашивает (очень слабо) лакмус в красный цвет. На основании этого свойства можно заключить, что в растворе диоксид углерода находится частично в форме угольной кислоты (Н 2 СО 3), которая в свою очередь частично диссоциирует на ионы:
СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 ,
Н 2 СО 3 ↔ 2Н + + СО 3 2- .
Угольная кислота может реагировать с одним или двумя эквивалентами сильного основания, образуя первичные, или кислые карбонаты (гидрокарбонаты) и вторичные, или нейтральные (нормальные) карбонаты:
H 2 СО 3 + МOН → MHСО 3 + Н 2 О;
Н 2 СО 3 + 2МОH → М 2 СО 3 + 2Н 2 О.
Угольная кислота, как двухосновная кислота, диссоциирует в две стадии:
H 2 СО 3 ↔ Н + + HСО 3 —
НСО 3 — ↔ Н + + СО 3 2- .
Соли, угольной кислоты, карбонаты; в водном растворе гидролитически расщеплены. В их растворах устанавливаются равновесия:
M 2 CO 3 + H 2 O ↔ MOH + MHCO 3
MHCO 3 + H 2 O ↔ MOH + H 2 CO 3
Поэтому карбонаты обнаруживают щелочную реакцию, причем это справедливо не только для вторичных или «нейтральных», но и для первичных или «кислых» карбонатов (гидрокарбонатов). Только по отношению к таким индикаторам, для которых, как для фенолфталеина, цветовой переход щелочь → кислота протекает тогда, когда раствор является еще слабо основным, первичные карбонаты (гидрокарбонаты) реагируют на холоду (0 °С и немного выше) как «кислоты».
Гидролитическое расщепление (вторичного) карбоната натрия составляет, по данньм Аусрбаха, при 18 °С в 0,1 н. растворе 3,5 % в 0,01 н. − 12,4 %. В 0,1 н. растворе карбоната натрия концентрация гидроксид-ионов составляет, следовательно, при 18 °С 3,5-10 -3 моль/л. В растворе гидрокарбоната натрия он составляет при той же температуре 1,5∙10 -6 моль/л.
Известны первичные карбонаты (гидрокарбонаты) щелочных, щелочноземельных и некоторых других двухвалентных металлов. Все они легко растворимы в воде. Исключением является гпдрокарбонат натрия, на малой растворимости которого основан метод Сольве получения соды. При кипячении растворов гидрокарбонатов происходит превращение их в нормальные карбонаты с отщеплением СО 2 .
Вторичные или нормальные карбонаты, образуются главным образом одно- и двухвалентными металлами. Нормальные карбонаты, за исключением карбонатов щелочных металлов, трудно растворимы в воде.
Помимо карбонатов щелочных металлов, легко растворим также карбонат аммония. Достаточно легко растворим и карбонат одновалентого таллия.
Все карбонаты разлагаются нелетучими кислотами. Очень слабые кислоты (такие, как борная и кремневая, и соответственно их ангидриды) разлагают карбонаты только при прокаливании.
Карбонаты щелочных металлов можно расплавить без разложения. Прочие карбонаты разлагаются при нагревании, отщепляя СО 2: М 2 СО 3 = М 2 О + СО 2 .
Этому разложению способствует удаление образующейся СО 2 (понижение давления) или устранение оксида М 2 О из смеси. Последнее можно достигнуть добавлением термостойкой кислоты или ее ангидрида, например SiO 2 , которая образует соль с основным оксидом. На этом свойстве основано разложение карбонатов при прокаливании их с ангидридами очень слабых, однако термостойких кислот, таких, как борная и кремневая.
Многие природные вещества активно используются человеком в промышленности, фармацевтике и косметологии. При правильном применении они способны принести нам громадную пользу, но даже систематически встречая такие элементы в лекарствах, продуктах питания и косметике, мы чаще всего не подозреваем о всех многообразии их качеств. Как раз к таким веществам можно отнести и карбонат кальция, применение и свойства которого мы сейчас как раз и обсудим чуть более подробно.
Применение карбоната кальция
Карбонат кальция большей частью добывается человеком из разного рода полезных ископаемых, после чего активно применяется в промышленности. Так после очистки от посторонних примесей это вещество активно используют при создании бумаги, продуктов питания, пластмассы, красок и резины. Ему нашлось место и при выработке бытовой химии, а также в строительстве.
Карбонат кальция достаточно активно применяется при производстве продукции личной гигиены (к примеру, его добавляют в зубную пасту), а также в медицинской промышленности. При изготовлении пищи он обычно играет роль антислеживащего агента, а также разделителя в различных молочных продуктах.
Свойства карбоната кальция
Кальция карбонат – это порошок либо кристаллы белой окраски. Он не имеют ни запаха, ни вкуса. Такое вещество практически не растворимо в воде, однако вполне растворимо в разведенной соляной либо азотной кислоте, при этом процесс растворения сопровождается активным выделением углекислого газа. Вещество «карбонат кальция» является источником сорока процентов кальция.
Лекарственные свойства
Карбонат кальция способен нейтрализовать соляную кислоту, способствуя значительному снижению кислотности пищеварительного сока. Лекарство оказывает достаточно быстрое воздействие, однако после прекращения буферного влияния наблюдается некоторое увеличение выработки желудочного сока.
Потребление карбоната кальция способствует снижению активности остеокластов и замедлению резорбции костных тканей. Такое вещество неплохо оптимизирует электролитный баланс.
Кроме всего прочего, карбонат кальция поставляет в организм человека непосредственно кальций, принимающий активное участие в процессах свертывания крови, а также в формировании костных тканей. Кальций нужен также для отличной деятельности сердца и для полноценной передачи нервных импульсов.
Применение в медицине
Активное вещество Карбонат кальция может использоваться для терапии пациентов с чрезмерной кислотностью желудочного сока, а также при болезнях системы пищеварения, протекающих на фоне такого нарушения. К подобным недугам можно отнести обострение хронической формы гастрита, острый тип гастрита либо дуоденита, симптоматические язвенные поражения разной этиологии. Также в этом списке находится язва на этапе обострения, рефлюкс-эзофагит, эрозивные поражения слизистых, изжога (после чрезмерного приема никотина, кофе, медикаментов и нарушений диеты).
Также применение карбоната кальция может быть целесообразно при коррекции остеопороза, кариеса и рахита у деток, при лечении тетании и остеомаляции. Его советуют принимать при возросшей потребности человека в кальции, что наблюдается при грудном вскармливании, на этапе активного роста, при беременности и прочих аналогичных состояниях.
Иногда карбонат кальция используется в качестве вспомогательной терапии при аллергических реакциях и при гипокальциемии.
Дополнительная информация
Дозировка карбоната кальция. Применение
Кальция карбонат применяется перорально, без привязки ко времени трапезы дважды-трижды на день в количестве 250-1000мг.
Стоит учитывать, что при потреблении высоких доз данного средства в течение продолжительного времени крайне важно систематически контролировать уровень кальция в крови пациента, а также отслеживать показатели деятельности почек. Если таблетки кальция карбоната выпускаются в форме таблеток, предназначенных для предупреждения и коррекции кариеса, остеопороза, а также рахита, их не стоит применять в качестве антацидного состава.
Противопоказания карбоната кальция
Применение кальция карбоната категорически не рекомендовано при наличии у пациента гиперчувствительности к данному элементу, а также при гиперкальциемии (передозировке витамином D, гиперпаратиреодизме и костных метастазах). Такой медикамент противопоказан при нефроуролитиазе, множественной миеломе, хронической почечной недостаточности, фенилкетонурии и саркоидозе.
Побочные эффекты карбоната кальция
В некоторых случаях применение кальция карбоната может провоцировать аллергические реакции, иногда такое лечение становится причиной появления диспепсических явлений, представленных метеоризмом, болями в эпигастрии, тошнотой, диареей либо запором. При потреблении более двух грамм кальция на день есть вероятность развития у пациента гиперкальциемии. Кроме того некоторые больные при таком лечении сталкиваются с проблемой вторичного усиления желудочной секреции.
Учтите, что превышение рекомендуемой дозировки может привести к передозировке карбонатом кальция. Такое состояние требует проведения промывания желудка и приема активированного угля. Кроме того может осуществляться симптоматическая коррекция, и, по необходимости, принимаются меры по поддержанию жизненно-важных функций.
Таким образом, действующее вещество карбонат кальция, свойства которого мы только рассмотрели, имеет достаточно широкий спектр применения и может принести огромную пользу человеку.
Екатерина, www.сайт
P.S. В тексте употреблены некоторые формы свойственные устной речи.
Карбонаты - многочисленная группа минералов, которые имеют широкое распространение. К минералам класса карбонатов относятся соли угольной кислоты, чаще всего это соли кальция, магния, натрия, меди. Всего в этом классе известно около 100 минералов. Некоторые из них очень широко распространены в природе, например кальцит и доломит.
В структурном отношении все карбонаты относятся к одному основному типу - анионы 2- представляют собой изолированные радикалы в форме плоских треугольников.
Большинство карбонатов безводные простые соединения, главным образом Ca, Mg и Fe с комплексным анионом 2- . Менее распространены сложные карбонаты, содержащие добавочные анионы (OH) - , F - и Cl - . Среди наиболее распространённых безводных карбонатов различают карбонаты тригональной и ромбической сингоний. Карбонаты обычно имеют светлую окраску: белую, розовую, серую и т.д., исключение представляют карбонаты меди, имеющие зелёную или синюю окраску. Твёрдость карбонатов около 3-4.5; плотность невелика, за исключением карбонатов Zn, Pb и Ba.
Важным диагностическим признаком является действие на карбонаты кислот (HCl и HNO 3), от которых они в той или иной степени вскипают с выделением углекислого газа. По происхождению карбонаты осадочные (биохимические или химические осадки) или осадочно-метаморфические минералы; выделяются также поверхностные, характерные для зоны окисления и иногда низкотемпературные гидротермальные карбонаты.
Главные минералы-карбонаты
|
Сингония |
Твердость |
||
|
Кальцита |
Кальцит СаСОз | ||
|
Родохрозит МпСОз | |||
|
Магнезит MgCOз | |||
|
Сидерит РеСОз | |||
|
Смитсонит ZnCO3 | |||
|
Доломита |
Доломит CaMg(COз)2 | ||
|
Арагонита |
Арагонит СаСОз | ||
|
Витерит ВаСОз | |||
|
Стронцианит SrCO3 | |||
|
Церуссит PbСОз | |||
|
Малахита |
Малахит Cu2(СO3)(ОН)2 | ||
|
Азурит Cu3(CO3)2(ОН)2 | |||
|
Редкоземельных карбонатов |
Бастнезит Се(С03)Р | ||
|
Паризит Ca (Ce, La) 2 × 3 F 2 | |||
|
Натрит Na 2 CO 3 · 10H 2 O | |||
|
Нахколит NaHCO3 | |||
|
Ниеререита |
Ниеререит Na2Ca(CO3)2 |
Многие из широко распространенных карбонатов, в особенности же кальцит, магнезит, сидерит, доломит, имеют сходные черты морфологии кристаллов, близкие физические свойства, встречаются в одинаковых агрегатах и часто имеют переменный химический состав. Поэтому бывает трудно, а порой невозможно различить их по внешним признакам, твердости, спайности. Издавна используется простой прием диагностики карбонатов по характеру их реакции с соляной кислотой. Для этого наносят каплю разбавленной (1: 10) кислоты на зерно карбоната. Кальцит реагирует активно, и капля раствора вскипает от выделяющихся пузырьков СО2, доломит реагирует слабо, только в порошке, а магнезит - при нагревании.
Более надежные результаты дают следующие лабораторные исследования: точное определение их показателей преломления; проведение микрохимических реакций на отполированных пластинках пород с реактивами, красящими разные минералы в различные цвета; термический анализ (определение температуры разложения минерала, у каждого карбоната она своя); рентгеновские исследования.
Карбонатовые отложения
Самым распространённым карбонатом является кальцит. Прозрачный кальцит называют исландским шпатом, непрозрачный известковым шпатом. Кальцит формирует такие породы, как известняк и мел. Подавляющее количество кальцита сформировалось за счёт биогенного его накопления. В то же время известен и кальцит гидротермального происхождения. В почвах кальцит накапливается в результате реакции кальция, высвободившегося при выветривании, с углекислым газом почвенного воздуха; особенно часто богаты кальцитом почвы засушливых областей. Кальцит и доломит формируют мрамор. Сидерит типичный минерал болотных руд; достаточно редко отмечается его эндогенное происхождение. Малахит красивый поделочный камень; как и близкий к нему по составу и свойствам минерал азурит Сu3(СО3)2(ОН)2, он образуется на поверхности Земли в результате окисления сульфидов меди.
Применение карбонатов
Карбонаты кальция, магния, бария и др. применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na2CO3 и NaHCO3): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле. Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь буферными веществами, регулирующими постоянство реакции крови.