Węglan sodu
Węglan sodu (nazwy zwyczajowe: soda, soda kalcynowana Na2CO3) − nieorganiczny związek chemiczny, sól kwasu węglowego i sodu.
W temperaturze pokojowej jest to biała, higroskopijna substancja, która topi się w temperaturze 852 °C i dobrze rozpuszcza się w wodzie. Z roztworu krystalizuje w postaci dużych bezbarwnych kryształów, wietrzejących na powietrzu.
W przyrodzie związek ten występuje w stanie naturalnym tzw. jeziorach sodowych oraz w popiele roślin morskich. Stanowi też ważny składnik wielu minerałów.
Zastosowanie
Stosuje się go 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, papiernictwie, w syntezach chemicznych i w laboratoriach jako odczynnik chemiczny.
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 + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
Na2SO4 + 2C + CaCO3 → Na2CO3 + CaS + 2CO2
Ze względu jednak na zbyt duże zużycie energii, proces ten został zastąpiony metodą Solvaya, gdzie surowcami głównymi są węglan wapnia i sól kamienna.
- dekarboksylacja kwasów lub soli kwasów:
H3C-COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3
Metoda Solvaya
Metoda Solvaya otrzymywania węglanu sodu polega na wykorzystaniu następujących reakcji<ref></ref>:
- CaCO3 → CaO + CO2
- 2NaCl + 2NH3 + 2CO2 + 2H2O → 2NaHCO3 + 2NH4Cl
- 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O – (kalcynacja)
- 2NH4Cl + CaO → 2NH3 + H2O + CaCl2
co sumarycznie daje:
- CaCO3 + 2NaCl → Na2CO3 + CaCl2
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 1t sody amoniakalnej zużywa się:- NaCl (w postaci solanki) 1525−1555 kg
- CaCO3 (w postaci wapniaka) 1206−1370 kg
- koks do wypalania wapna 98−105 kg
- węgiel do kalcynacji NaHCO3 120−140 kg
- woda amoniakalna 4−8 kg<ref></ref>
- przygotowanie roztworów soli
- nasycanie solanki amoniakiem w celu otrzymania solanki amoniakalnej
- wypalanie wapna z kamienia wapiennego z jednoczesnym wytworzeniem gazów zawierających CO<sub>2</sub>
- nasycanie solanki amoniakalnej CO2 (karbonizacja)
- oddzielenie kryształów NaHCO3 od ługu macierzystego
- suszenie wilgotnego NaHCO3 i jego rozkład termiczny (kalcynacja)
- regeneracja NH3 z ługów macierzystych przez zmieszanie z mlekiem wapiennym i ogrzewanie.
Przypisy
</ref>}}