Pojdi na vsebino

Natrijev karbonat

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
(Preusmerjeno s straniSoda)
Natrijev karbonat
Skeletna formula natrijevega karbonata
Skeletna formula natrijevega karbonata
Model molekule natrijevega karbonata
Model molekule natrijevega karbonata
Vzorec natrijevega karbonata
Imena
IUPAC ime
natrijev karbonat
Druga imena
soda, pralna soda, kristalna soda
Identifikatorji
3D model (JSmol)
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.007.127
Število E E500(i)(sredstva za uravnavanje Ph,...)
RTECS število
  • VZ4050000
UNII
  • InChI=1S/CH2O3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2
    Key: CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L
  • InChI=1/NaHCO3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2
    Key: CDBYLPFSWZWCQE-NUQVWONBAP
  • [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O
Lastnosti
Na2CO3
Molska masa 105,9888 g/mol
Videz higroskopna bela trdnina
Vonj brez vonja
Gostota 2,54 g/cm3(25 °C, brezvoden)
1,92 g/cm3(856 °C)
2,25 g/cm3(monohidrat)[1]
1,51 g/cm3(heptahidrat)
1,46 g/cm3(dekahidrat)[2]
Tališče 851 °C (1.564 °F; 1.124 K)
dekahidrat:
7 g/100 mL (0 °C)
16,4 g/100 mL (15 °C)
34,07 g/100 mL (27,8 °C)
heptahidrat:
48,69 g/100 mL (34,8 °C)
monohidrat:
50,31 g/100 mL (29,9 °C)
48,1 g/100 mL (41,9 °C)
45,62 g/100 mL (60 °C)
43,6 g/100 mL (100 °C)[3]
Topnost topen v vodnih raztopinah alkalij,[3]inglicerolu,
rahlo topen vetanolu,
netopen vogljikovem disulfidu,acetonu,alkil acetatih, benzonitrilu in tekočemamonijaku[4]
Topnost(glicerol) 98,3 g/100 g (15,5 °C)[4]
Topnost(etandiol) 3,46 g/100 g (20 °C)[5]
Topnost(dimetilformamid) 0,5 g/kg[5]
Bazičnost(pKb) 3,67
Magnetna občutljivost −4,1x10−5cm3/mol[2]
Lomni količnik(nD) 1,485 (brezvoden)
1,420 (monohidrat)[6]
1,405 (dekahidrat)
Viskoznost 3,4 cP (887 °C)[5]
Struktura
Kristalna struktura monoklinska(γ-oblika, β-oblika, δ-oblika in brezvoden)[7]
ortorombska(monohidrat, heptahidrat)[1][8]
Prostorska skupina C2/m, No. 12 (γ-oblika, brezvoden, 170 K)
C2/m, No. 12 (β-oblika, brezvoden, 628 K)
P21/n, No. 14 (δ-oblika, brezvoden, 110 K)[7]
Pca21,No. 29 (monohidrat)[1]
Pbca, No. 61 (heptahidrat)[8]
2/m (γ-oblika, β-oblika, δ-oblika, brezvoden)[7]
mm2 (monohidrat)[1]
2/m 2/m 2/m (heptahidrat)[8]
a= 8,920(7),b= 5,245(5),c= 6,050(5) (γ-oblika, brezvoden, 295 K)[7]
α = 90°, β = 101,35(8)°, γ = 90°
Koordinacijska
geometrija 		oktaedrična (Na+,brezvoden)
Termokemija
Specifična toplota,C 112,3 J/mol·K[2]
−1130,7 kJ/mol[2][5]
−1044,4 kJ/mol[2]
Nevarnosti
GHS piktogrami GHS07: Škodljivo[9]
Opozorilna beseda Nevarno
H319[9]
P305+351+338[9]
NFPA 704(diamant ognja)
Smrtni odmerek ali koncentracija (LD, LC):
4090 mg/kg (podgana, oralno)[10]
Sorodne snovi
Drugianioni natrijev bikarbonat
Drugikationi litijev karbonat
kalijev karbonat
rubidijev karbonat
cezijev karbonat
Sorodne snovi natrijev seskvikarbonat
natrijev perkarbonat
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material vstandardnem stanjupri 25 °C, 100 kPa).
Sklici infopolja

Natrijev karbonat,bolj znan kot soda, pralna soda in kristalna soda, jenatrijevasologljikove kislineskemijsko formuloNa2CO3.

Kristalni natrijev karbonat lahko veže eno, sedem ali deset molekul kristalne vode. Pri temperaturah nad 107 °C je obstojen kot brezvodna spojina. Brezvodni natrijev karbonat je belhigroskopenprah brez vonja. Ima alkalen okus in tvori zelobazičnevodne raztopine. V gospodinjstvih se uporablja za pranje in mehčanje vode. Kot živilo ima oznako E 500.

Naravni vir natrijevega karbonata so depoziti v natronskih jezerih v vzhodniAfriki,TurčijiinSeverni Amerikiin pepel z natrijem bogatih rastlin. Industrijsko se proizvaja izkuhinjske soli(NaCl) inapnenca(CaCO3) poSolvayevem postopku.

Minerali

[uredi|uredi kodo]
Kristalna struktura monohidrata pri 73 °C

Natrijev karbonat jepolimorfen,se pravi da pri različnih tlakih in temperaturahkristalizirav različnihkristalnih sistemih.

Brezvodni natrijev karbonat, Na2CO3

je znan kotmineralnatritali pod imenomkalcinirana soda.Je bel prah stališčem853 °C ingostoto2,51 g/cm3.Obstojen je pri temperaturah nad 107 °C.

Monohidrat, Na2CO3•H2O

je znan kot mineraltermonatrit,ki nastaja iz heptahidrata pri temperaturah nad 35,4 °C.

Heptahidrat, Na2CO3•7H2O

nastaja iz dekahidrata, ko temperatura preseže 32,5 °C.

Dekahidrat, Na2CO3•10H2O

je znan kot mineralsodaali pod imenomkristalna soda.Kristalizira iz vodnih raztopin natrijevega karbonata pri temperaturah pod 32,5 °C. Njegova gostota je 1,45 g/cm3.

Natrijev karbonat se skupaj znatrijevim bikarbonatom(NaHCO3) inkalcijevim karbonatom(CaCO3) v naravi pojavlja v naslednjih mineralih:

Dihidrat, Na2Ca(CO3)2•2H2O,

ki je znan kot mineralpirsonit.

Pentahidrat, Na2Ca(CO3)2•5H2O

ki je znan kot mineralgejlusitali pod imenomnatrokalcit.

Hidrogenkarbonat, Na(HCO3)•Na2CO3•2H2O,

ki je znan kot mineraltrona.

Lastnosti

[uredi|uredi kodo]

Natrijev karbonat je sol močne baze (NaOH) in šibkeogljikove kisline(H2CO3), zato reagira z močnejšimi kislinami, pri čemer nastajaogljikov dioksid(CO2). Pri raztapljanju v vodi se sproščahidratacijskaenergija in raztopina se segreje. Raztopina je zaradi naslednje reakcije močno alkalna:

2Na2CO3+ H2O → NaHCO3+ NaOH

Raztopina 20 g Na2CO3v 1 L vode imapH= 11,5.[12]

Standardna tvorbena entalpijanatrijevega karbonata je ΔfH0298= −1131,7 kJ•mol−1.[13]Prosta entalpijaΔG0298= −1048,4 kJ•mol−1.[13]Standardna molarna entropijaS0298= 136,1 J•K−1•mol−1.[13]

Nahajališča

[uredi|uredi kodo]
Karbonatitna lava vulkanaOl Doinyo Lengai,Tanzanija

Natrijev karbonat je topen v vodi, zato se v naravi pojavlja samo v zelo suhih regijah, predvsem v evaporitih, ko se sezonska jezera izsušijo. Depozitinatronaso v natronskih jezerih vEgiptu,Turčiji(jezeroVan), vzhodniAfriki(jezero Natronin druga jezera ob Vzhodnoafriškem jarku),KalifornijiinMehiki.Natron so rudarili že v Starem Egiptu. Uporabljali so ga zamumifikacijotrupel in proizvodnjostekla.

Brezvodni natrijev karbonat (natrit) je zelo redek. Zanimivo je, da ga bruha vulkan Ol Doinyo Lengai vTanzaniji.Domneva se, da so ga v preteklosti bruhali tudi drugi vulkani, vendar ga je zaradi topnosti verjetno izprala voda.

Kot trona (Na(HCO3)•Na2CO3•2H2O) jezera se nahaja vWyomingu(ZDA), Mehiki, vzhodni Afriki in južniSahari.

Vsi minerali se nahajajo tudi v ultra alkalnihpegmatitnihkamninah,na primer na polotokuKolavRuski federaciji.

Pridobivanje in proizvodnja

[uredi|uredi kodo]

Naravni vir natrijevega karbonata so že omenjeni depoziti v natronskih jezerih in pepel nekaterih rastlin, ki so rasle v okoljih, bogatih z natrijem. Takšne so predvsem rastline zBližnjega vzhoda,haloge sŠkotskein morsko rastlinje izŠpanije.Pepel omenjenih rastlin se bistveno razlikuje od lesnega pepela dreves, ki je bogat skalijevim karbonatom(pepelika, K2CO3).[14]

Leblancov postopek

[uredi|uredi kodo]
Rotacijska peč iz druge polovice 19. stoletja za proizvodnjo sode po Leblancovem postopku[15]

V Leblancovem postopku za industrijsko proizvodnjo sode, ki ga je leta 1791 razvilNicolas Leblanc,se je tehničninatrijev kloridraztapljal vžveplovi kislini,pri čemer sta nastalavodikov kloridinnatrijev sulfat:

2NaCl + H2SO4→ Na2SO4+ 2HCl

V naslednjem koraku se je natrijev sulfat obdelal zogljeminkalcijevim karbonatom.V reakciji z ogljem je najprej nastalnatrijev sulfid,ki je reagiral z apnencem v natrijev karbonat inkalcijev sulfid:

Na2SO4+ 2C → Na2S + 2CO2
Na2S + CaCO3→ Na2CO3+ CaS

Natrijev karbonat se je iz reakcijske zmesi izlužil z vodo. Postopek je zastarel, vendar ima velik zgodovinski pomen za razvoj kemične industrije.

Solvayev postopek

[uredi|uredi kodo]
Solvayev postopek je zgled krožnega kemičnega procesa; zeleno = reaktanti, črno = vmesni produkti, rdeče = produkti

Solvayev postopek za proizvodnjo sode je leta 1861 razvil belgijski kemik in industrijalecErnest Solvay.Osnovne surovine soamonijak,ogljikov dioksidin raztopinanatrijevega klorida.Vsoto vseh kemijskih reakcij v procesu se lahko zapiše z naslednjo enačbo:[16]

2NaCl + CaCO3→ Na2CO3+ CaCl2

Proces v resnici poteka v več korakih. V prvem se s praženjemapnencapridobiva ogljikov dioksid:

CaCO3→ CaO + CO2

Z nastalim ogljikovim dioksidom se nato prepihava raztopino kuhinjske soli in amonijaka. V procesu poteka naslednja kemijska reakcija:

NaCl + CO2+ NH3+ H2O → NaHCO3+ NH4Cl

Nastali natrijev bikarbonat je slabo topen v vodi in se obori in se nato s segrevanjem pretvori v natrijev karbonat:

2NaHCO3→ Na2CO3+ H2O + CO2

Stranski produkt reakcije je ogljikov dioksid, ki se vrača na začetek procesa.Amonijev klorid,ki je nastal v drugi reakciji, se zapnom,ki je ostalo po praženju apnenca, pretvori nazaj v amonijak in vrne v proces:

CaO + H2O → Ca(OH)2
Ca(OH)2+ 2NH4Cl → CaCl2+ 2 NH3+ 2H2O

Postopek je zaradi kroženja surovin mnogo bolj gospodaren kot Leblancov. Edini stranski proizvod jekalcijev klorid.Do leta 1900 so po tem postopku proizvedli že 90 % sode. Leblancov postopek so dokončno opustili na začetku 1920. let.

Uporaba

[uredi|uredi kodo]
Natrijevo steklo

Največji porabnik natrijevega karbonata je industrijastekla.V steklu deluje kot talilo, se pravi da znižatališčeinviskoznoststeklene taline. Natrijevo steklo je dokaj vodotopno, zato se mu za poboljšanje odpornosti dodaja nekaj kalcijevega karbonata. Takšno steklo se uporablja predvsem za okensko steklo in embalažo.

Natrijev karbonat se uporablja tudi kot relativno močna baza, na primer kot regulator pH v večini fotografskih razvijalcev.

V javnih kopališčih se uporablja za nevtralizacijo korozivnih učinkovklorain dvig pH.

Pri pripravi hrane se je včasih, predvsem v severni Evropi, uporabljal namesto natrijevega hidroksida za luženje, predvsem prest in drobnega peciva (nemškolaugengebäck). Površina peciva, premazanega z alkalijami, je spremenila pH in se zato lepo rjavo zapekla.

Preparatorji živali natrijev karbonat dodajajo v vrelo vodo, da mehko tkivo laže odstopi od lobanje in kosti.

Natrijev karbonat je zelo dober električni prevodnik, zato se v kemiji pogosto uporablja kotelektrolitprielektrolizh.Ker ne vsebuje kloridnih ionov, ne korodiraanod.Uporablja se tudi kot primarni standard v kislo-bazičnih titracijah, ker je trden, na zraku stabilen in ga je zato lahko natančno stehtati.

Natrijev karbonat obarja nekatere kovinskeionev njihove netopne, značilno obarvane karbonate, in se zato uporablja vkvalitativnianalizni kemiji. CuCO3je moder, FeCO3umazano zelen in Fe2(CO3)3rumeno rjav.Kalcijev,cinkovinsvinčevkarbonat so beli in se jih ne more razlikovati, zato ima karbonatni test dokaj omejeno uporabnost.

Sklici

[uredi|uredi kodo]
  1. ↑1,01,11,21,3J.P. Harper, E. Antipov, U. Bismayer, H. Huppertz, V. Petrícek, R. Pöttgen, W. Schmahl, E.R.T. Tiekink, X. Zou, uredniki (1936).Crystal Structure of Sodium Carbonate Monohydrate, Na2CO3.H2O.Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials (De Gruyter)95(1): 266–273. doi: 10.1524/zkri.1936.95.1.266. ISSN 2196-7105. Pridobljeno 25. julija 2014.
  2. ↑2,02,12,22,32,42,5D.R. Lide, urednik (2009).CRC Handbook of Chemistry and Physics.90. izdaja). Boca Raton, Florida. CRC Press.ISBN 978-1-4200-9084-0.
  3. ↑3,03,1A. Seidell, W.F. Linke (1919).Solubilities of Inorganic and Organic Compounds.2. izdaja. New York: D. Van Nostrand Company. str. 633.
  4. ↑4,04,1C.A. Messinger, D.A. Hahn (1921).A Dictionary of Chemical Solubilities: Inorganic.2. izdaja. New York: The MacMillan Company. str. 208–209.
  5. ↑5,05,15,25,3K.R. Anatolievich.Sodium carbonateArhivirano2014-05-06 naWayback Machine.. Pridobljeno 25. julija 2014.
  6. ↑6,06,1Pradyot Patnaik (2003).Handbook of Inorganic Chemicals.London: McGraw-Hill. str.861.ISBN0-07-049439-8.
  7. ↑7,07,17,27,3M. Dusek, G. Chapuis, M. Meyer, V. Petricek (2003).Sodium carbonate revisited.Acta Crystallographica Section B (International Union of Crystallography)59(3): 337–352. doi: 10.1107/S0108768103009017. ISSN 0108-7681. Pridobljeno 25. julija 2014.
  8. ↑8,08,18,2C. Betzel, W. Saenger, D. Loewus (1982).Sodium Carbonate Heptahydrate.Acta Crystallographica Section B (International Union of Crystallography)38(11): 2802–2804. doi: 10.1107/S0567740882009996.
  9. ↑9,09,19,2Sigma-Aldrich Co.,Sodium carbonate.Pridobljeno 2014-05-06.
  10. ↑http://chem.sis.nlm.nih.gov/chemidplus/rn/497-19-8
  11. ↑»Material Safety Data Sheet – Sodium Carbonate, Anhydrous«(PDF).ConservationSupportSystems.Pridobljeno 25. julija 2014.
  12. ↑Varnostni list.Merck KGaK. Darmstadt. Nemčija. Pridobljeno 18. marca 2012.
  13. ↑13,013,113,2R.E. Dickerson, H.B. Gray, H.-W. Sichting, M.Y. Darensbourg (1988).Prinzipien der Chemie.Verlag Walter de Gruyter, str. 976.ISBN 9783110099690.
  14. ↑minerals.usgs.gov.
  15. ↑H. Ost (1890). Lehrbuch der Technischen Chemie. Verlag von Robert Oppenheim.Berlin.
  16. ↑J.T. Moore, urednik (2005). Chemistry Made Simple. Broadway Books. str. 190.ISBN 0-7679-1702-2.
Pridobljeno iz »https://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Natrijev_karbonat&oldid=6251852«