Węglan sodu (N 2 CO 3) jest solą nieorganiczną sodu, sole metali alkalicznych i kwasu węglowego. Jest również znany na całym świecie jako soda kalcynowana. Jeziora i działalność wulkaniczna wzbogaciły glebę w sód, z którego odżywiano rośliny; następnie po pożarze rośliny te rozsypały popioły węglanowe.
W jaki sposób ta sól powstaje z metalicznego sodu? Czysty sód ma konfigurację walencyjną 3s 1 . Elektron orbitalu 3s 1 jest łatwo odłączany przez inne pierwiastki w naturze (takie jak siarka, tlen, chlor, fluor itp.), Tworząc związki mineralne, w których uczestniczy stabilny jon Na + .
Na + towarzyszą inne formy jonowe w tych ciałach stałych; Spośród nich tylko jeden występuje w przyrodzie węglan sodu. Od tego czasu był używany we wszystkich cywilizacjach na przestrzeni wieków. Cywilizacje te znajdowały w tym szaro-białym proszku korzystne właściwości dla swoich domów i mieszkańców.
Te właściwości zaznaczyły swoje zastosowania, które dziś zachowują tradycyjne aspekty przeszłości, a inne dostosowują się do aktualnych potrzeb.
Węglan sodu występuje w przyrodzie bardzo obficie, a być może także na innych terytoriach poza Ziemią, takich jak niektóre księżyce Układu Słonecznego.
Formuła
Wzór chemiczny węglanu sodu to Na 2 CO 3 . Jak to jest interpretowane? Oznacza to, że w krystalicznej substancji stałej na każdy jon CO 3 2– przypadają dwa jony Na + .
Struktura
Górny obraz przedstawia strukturę bezwodnika Na 2 CO 3 (zwanego również sodą kalcynowaną). Fioletowe kule odpowiadają jonom Na + , podczas gdy czarne i czerwone kule odpowiadają jonom CO 3 2– .
Jony węglanowe mają płaską strukturę trygonalną, z atomami tlenu na wierzchołkach.
Obraz przedstawia panoramę widzianą z wyższej płaszczyzny. Jony Na + otoczone są sześcioma atomami tlenu pochodzącymi z jonów CO 3 2– . Oznacza to, że bezwodnik Na 2 CO 3 sodu spotyka się z oktaedryczną geometrią koordynacyjną (jest zamknięty w środku ośmiościanu).
Jednak ta struktura jest również w stanie pomieścić cząsteczki wody, oddziałujące wiązaniami wodorowymi z wierzchołkami trójkątów.
W rzeczywistości hydraty 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 i inne) występują w większej ilości niż sól bezwodna.
Thermonatrite (Na 2 CO 3 · H 2 O), natron (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) i tron (Na 3 (HCO 3 ) (CO 3 ) · 2H 2 O to główne naturalne źródła węglanów sód, zwłaszcza mineralna trona, przedstawiona na pierwszym zdjęciu.
Aplikacje
Węglan sodu spełnia wiele funkcji w ludziach, domach i przemyśle, wśród tych funkcji wyróżniają się:
- Węglan sodu jest używany w wielu środkach czyszczących. Wynika to z jego właściwości dezynfekujących, zdolności do rozpuszczania tłuszczów i właściwości zmiękczania wody. Wchodzi w skład detergentów stosowanych w pralniach, zmywarkach automatycznych, środkach do czyszczenia szkła, odplamiaczach, wybielaczach itp.
- Węglanowy środek dezynfekujący może być stosowany na nie szorstkich twardych powierzchniach, takich jak podłogi, ściany, porcelana i wanny, z wyjątkiem włókna szklanego i aluminium, które mogą zostać porysowane.
- Jest stosowany w niektórych produktach spożywczych, aby uniknąć ich zbrylania.
- Występuje w różnych produktach do higieny osobistej, takich jak płyny do kąpieli, pasty do zębów i mydła.
- Znajduje zastosowanie w przemyśle szklarskim ze względu na zdolność do rozkładu krzemianów.
- Znajduje zastosowanie w pielęgnacji basenów, pełniąc funkcję dezynfekującą i regulującą pH.
- U ludzi jest stosowany terapeutycznie w leczeniu zgagi i zapalenia skóry.
- W weterynarii stosowany jest w leczeniu grzybicy i oczyszczaniu skóry.
Jak to jest zrobione?
Węglan sodu można wytwarzać przy użyciu solanki z mórz i wapienia (CaCO 3 ) w procesie Solvaya. Na powyższym obrazku zilustrowano schemat procesu ze wskazaniem tras produkcji, a także odczynników, pośredników i produktów. Odczynniki są napisane zielonymi literami, a produkty czerwonymi.
Śledzenie tych reakcji może być nieco trudne, ale ogólne równanie, które wskazuje tylko reagenty i produkty, jest następujące:
2NaCl (aq) + CaCO 3 (s) <=> Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (aq)
CaCO 3 ma bardzo stabilną strukturę krystaliczną, więc jego rozkład na CO 2 wymaga nieustannie dużej ilości energii . Dodatkowo proces ten generuje duże ilości CaCl 2 (chlorku wapnia) i innych zanieczyszczeń, których zrzuty wpływają na jakość wód i środowiska.
Istnieją również inne metody produkcji węglanu sodu w warunkach przemysłowych, takie jak procesy Hou i Leblanc.
Dziś pozyskiwanie go z naturalnych minerałów jest zrównoważone, a trona jest z nich najbardziej obfita.
Z drugiej strony, bardziej tradycyjna metoda polegała na uprawie i spalaniu roślin bogatych w sód oraz alg. Następnie popiół kąpano w wodzie i ogrzewano do uzyskania produktu. Stąd pochodzi słynna soda kalcynowana.
Nieruchomości
Na 2 CO 3 jest higroskopijnym, bezwonnym, białym ciałem stałym o masie cząsteczkowej 106 g / mol i gęstości 2,54 g / ml w temperaturze 25 ° C.
Jego właściwości zmieniają się, gdy włącza cząsteczkę wody do swojej struktury krystalicznej. Ponieważ woda może tworzyć wiązania wodorowe, a jony „robią przestrzeń” między nimi, objętość kryształu wzrasta, a gęstość hydratu maleje. Na przykład, dla Na 2 CO 3 · 10H 2 O, jego gęstość wynosi 1,46 g / ml.
Na 2 CO 3 topi się w temperaturze 851 ºC, rozkładając się zgodnie z następującym równaniem:
Na 2 CO 3 (s) => Na 2 O (s) + CO 2 (g)
Ponownie, chociaż jony CO 3 2– i Na + różnią się wielkością, ich oddziaływania elektrostatyczne są bardzo wydajne i utrzymują stabilną sieć krystaliczną.
Cząsteczki wody „przeszkadzają” tym interakcjom, w wyniku czego hydraty są bardziej podatne na rozkład niż bezwodnik.
Jest to sól zasadowa; czyli po rozpuszczeniu w wodzie wytwarza roztwór o pH większym niż 7. Jest to wynikiem hydrolizy CO 3 2– , którego reakcja uwalnia OH - w ośrodku:
CO 3 2– (aq) + H 2 O (l) <=> HCO 3 - (aq) + OH - (aq)
Jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie i rozpuszczalnikach polarnych, takich jak glicerol, gliceryna, aceton, octany i ciekły amoniak.
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. W Elementy grupy 1. (Wydanie czwarte, str. 265). Mc Graw Hill.
- scifun.org. (2018). Wodorowęglan sodu i węglan sodu. Pobrane 8 kwietnia 2018 z: scifun.org
- Wikipedia. (2018). Węglan sodu. Pobrane 08 kwietnia 2018 z: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Węglan sodu. Pobrane 8 kwietnia 2018 z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ciner Resources Corporation. (2018). Soda Ash. Pobrane 8 kwietnia 2018 z: ciner.us.com
- Qniemiec. (7 maja 2010). Proces Solvaya. . Odzyskane z: Wikimedia.org
- Peltier K. (3 lipca 2018). Wszystko, co musisz wiedzieć o węglicie sodu. Pobrane 8 kwietnia 2018 z: thespruce.com
- Net Industries. (2018). Węglan sodu - zastosowania węglanu sodu. Pobrane 8 kwietnia 2018 z: science.jrank.org