Натриев карбонат

Натриев карбонат
Имена
Други	калцинирана сода
Структура
Кристална структура	моноклинна, орторомбична
Свойства
Формула	Na2CO3
Моларна маса	105,9888 g/mol
Плътност	2,54 g/cm3
Вискозитет	3,4 cP (887 °C)
Точка на топене	851 °C
Точка на кипене	1600 °C
Разтворимост във вода	21,8 g/100 ml (20 °C)
Разтворимост в глицерин	98,3 g/100 g (15,5 °C)
Разтворимост в етиленгликол	3,46 g/100 g (20 °C)
pKa	10,33
Показател на пречупване	от 1,405 до 1,485
Термохимия
Стандартна моларна ентропия	135 J/mol·K
Специфичен топлинен капацитет	112,3 J/mol·K
Опасности
NFPA 704	0 2 0
LD50	4090 mg/kg
Идентификатори
CAS номер	497-19-8
PubChem	10340
ChemSpider	9918
DrugBank	DB09460
ChEBI	29377
ChEMBL	186314
RTECS	VZ4050000
SMILES	[Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O
InChI	1S/CH2O3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2 1/NaHCO3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2
InChI ключ	CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L CDBYLPFSWZWCQE-NUQVWONBAP
UNII	45P3261C7T
Данните са при стандартно състояние на материалите (25 °C, 100 kPa), освен ако не е указано друго.
Натриев карбонат в Общомедия

Натриевият карбонат (калцинираната сода) (химична формула Na₂CO₃) се получава при взаимодействие на натриева основа с въглероден диоксид:

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

Калцинираната сода е основен продукт на неорганичния химичен синтез с широко приложение. Обработената сода се използва главно в производството на стъкло, на почистващи препарати, както и в хартиената, кожарската и металургичната промишленост.

Производство

Самородният натриев карбонат се утаява в минералните извори и солените езера.

Трона

На няколко места в света има находища на т.нар. минерал „трона“ Na₃HCO₃CO₃·2H₂O или наричана още „естествена сода“ съединение, което предполага лесен добив на калцинирана сода. След първоначално филтриране от пясък и други примеси троната се подлага на изпичане в содови пещи (или калцинатори) от които се получава готовата калцинирана сода.

Едно от най-големите находища в света се намира в югоизточен Уайоминг – Грийн Ривър Формейшън.

Метод на Льоблан

През 1791 г. френският химик Никола Льоблан патентова процес, който използва като входящи суровини сол (натриев хлорид), сярна киселина, варовик и въглища.

2 NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2 HCl

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

Натриевият карбонат се извлича от пепелта чрез вода, която после бива изпарявана. Този метод вече няма промишлено приложение поради тежките условия, които използва и силното замърсяване, до което води.

Метод на Солвей

Днес содата най-често се произвежда по метода „Солвей“, патентован през 1861 г. от белгийския инженер-химик Ернст Солвей. При него може да се получи натриев карбонат от натриев хлорид с помощта на амоняк. Поради тази причина, този метод често е наричан „амонячен метод“ или „метод на Солвей“.

Първоначално калциевият карбонат (варовик) се изпича, при което се получава калциев оксид (негасена вар) и въглероден диоксид:

CaCO₃ → CaO + CO₂

Следва получаването на натриевия бикарбонат:

NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NaHCO₃ + NH₄Cl

На практика тази реакция се провежда на два етапа – първоначално воден разтвор на натриевия хлорид се обогатява с амоняк. Това става в специални апарати, наречени абсорбери. После, амонизираният вече разтвор на натриевия хлорид се подава в други апарати, наречени карбонизационни колони. В тях въглеродният диоксид барбутира в амонизирания разтвор на NaCl при което се отделя бикарбонатна суспензия. Натриевият бикарбонат е във вид на кристал който се филтрира със специални филтри (вакуумни или лентови).

Следва изпичането (наричано още калциниране, откъдето произлиза и наименованието на содата):

2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

Паралелно с това се извършва регенерацията (възстановяването) на амоняка:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

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

Добавяните в системата количества амоняк са нищожни – само за покриване на загубите.

Освен рециклирането на амоняка, методът на Солвей консумира само сол и варовик, а отделя като отпадъчен продукт само калциев хлорид. Всичко това прави метода на Солвей далеч по-ефективен от метода на Льоблан. Поради тази причина той бързо се налага като технология на производство. През 1900 г. вече 90% от произведената сода е по метода на Солвей, а последния завод работещ по метода на Льоблан е затворен в началото на 20-те години на XX век.

Производство на калцинирана сода в България

Първият завод за калцинирана сода в България е построен през 50-те години на XX век в гр. Девня. В него се преработва каменна сол от Мировското находище, на 5 км от Провадия.

През 1973 г. е построен нов, по-голям и по-модерен завод. Двата завода са в състава на държавната фирма „Соди“ АД. През 1997 г. фирмата е приватизирана от консорциум, оглавяван от международния концерн Солвей. На следващата година старият завод за сода е продаден и разрушен, а новият функционира като Солвей Соди АД. В Солвей Соди са направени мащабни инвестиции, най-вече в периода 2007 – 2010 г. когато капацитетът му е увеличен от 1,2 на 1,5 милиона тона годишно производство. Това го прави един от най-големите заводи в света.