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碳酸鈉

2021-07-16 12:27:04

資料專題:碳酸鈉基本信息匯總表

碳酸鈉(英語:sodium carbonate),俗名蘇打(soda)、純堿(soda ash 、soda crystals)、洗滌堿(washing soda),生活中亦常稱“”。化學式:Na2CO3,普通情況下為白色粉末,為強電解質。密度為2.532g/cm,熔點為850℃,易溶於水,並呈堿性。具有鹽的通性。

制取方法

把氫氧化鈉通入二氧化碳來制取碳酸鈉。 2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O

侯氏制堿法

反應分叁個步驟進行:

  1. NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3
  2. NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl
  3. 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

反應過程中,由於碳酸氫鈉的溶解度明顯低於碳酸氫銨和氯化鈉,所以可從水中結晶而出。反應生成的二氧化碳(CO2)可以回收再用,而氯化銨(NH4Cl)又可以與生石灰反應,產生NH3,重新作為原料使用:

2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O

氨堿法使生產實現了連續性生產,食鹽的利用率得到提高,產品質量純凈,因而被稱為“純堿”,但最大的優點還在於成本低廉。

索爾維制堿法

侯氏(聯合制堿法)與索氏兩法的區別是對於碳酸氫銨的處理。索氏是加入生石灰發使氨逸出,而侯氏是加入食鹽使氯化銨結晶而出。

歷史

在聯合制堿法發明以前,氨堿法(亦稱為索爾維制堿法)應用最為廣泛。是比利時人歐內斯特·索爾維(Ernest Solvay)於1862年發明的。

1867年索爾維公司制造的產品在巴黎世界博覽會上獲得銅制獎章,此法被正式命名為索爾維法。此時,純堿的價格大大下降。消息傳到英國,正在從事路布蘭法制堿的英國哈琴森公司取得了兩年獨占索爾維法的權利。1873年哈琴森公司改組為蔔內門公司(Brunner Mond,即帝國化學工業(ICI)的前身),建立了大規模生產純堿的工廠,後來,法、德、美等國相繼建廠。這些國家發起組織索爾維公會,設計圖紙只向會員國公開,對外絕對保守秘密。凡有改良或新發現,會員國之間彼此通氣,並相約不申請專利,以防泄露。除了技術之外,營業也有限制,他們采取分區售貨的辦法,例如中國市場由英國蔔內門公司獨占。由於如此嚴密的組織方式,凡是不得索爾維公會特許權者,根本無從問津氨堿法生產詳情。直至20世紀初,許多國家要想探索索爾維法奧秘的廠商,無不以失敗而告終。直至有關專利告終,此制作方法才大白於世。

結晶水合物

碳酸鈉的結晶水合物俗稱石堿,其分子式為Na2CO3·10H2O,帶十個結晶水,在幹燥的空氣中易風化。

水溶液

其水溶液顯弱堿性(pH值範圍大約9至11),所以被稱為純堿。有滑膩感,可以用於洗滌油汙。

  • 在不斷通入二氧化碳氣體的情況下,碳酸鈉會與二氧化碳、水共同反應生成碳酸氫鈉
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3

同時會發生副反應:

CO2+H2OH2CO3

二氧化碳(CO2)溶於水後,壹部分二氧化碳會與水化合,形成碳酸。該反應是壹個可逆反應, 該反應在常溫下的平衡常數Kh=1.70×10;因此大部分二氧化碳都不會參與反應。假若沒有催化劑存在,反應速率十分緩慢,其反應速率常數僅為0.039 s(正反應)以及23 s(逆反應)。

  • 碳酸鈉遇會發生劇烈反應,同時生成二氧化碳和水:
Na2CO3 + 2H → 2 Na + CO2 + H2O

該性質被利用於制造氣體滅火器。

Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3CO2−
3
+ H2O →HCO3-+ OH

應用

碳酸鈉的主要工業應用領域為平板玻璃、日用玻璃、合成洗衣粉、中和酸性廢料、氧化鋁等行業。

在生產生活中,碳酸鈉用於制作面點,制取氫氧化鈉等,或作為多種洗滌劑的配方。水的凈化用它來做軟化劑。

碳酸鈉在極高的溫度(1000℃以上)會少量分解,但是在沒有外加助劑的情況下,即使到1270℃,在數小時內仍然只是少部分分解(<2%)。

19世紀以前,氫氧化鈉的制備通常會先以勒布朗法〈Leblanc process〉生成前驅物碳酸鈉,再通過高溫煆燒,使得碳酸鈉分化為氧化鈉與二氧化碳,最終,將氧化鈉溶於水中,便可制得氫氧化鈉:

Na2CO3 → Na2O + CO2Na 2O+H2O→2NaOH

這個反應是勒布朗法生產氫氧化鈉的原理。

參見

  • 碳酸氫鈉

註釋

延伸閱讀

外部鏈接

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