Способы получения пищевой соды

Содержание
  1. Сода пищевая
  2. Характеристики пищевой соды
  3. Производство пищевой соды
  4. Использование пищевой соды
  5. Привычная всем сода: процесс производства
  6. Как начали производить соду?
  7. Состав пищевой соды
  8. Процесс производства из поваренной соли
  9. Процесс производства из природных минералов
  10. Из чего делают соду?
  11. Польза соды в быту и для здоровья
  12. Кальцинированная сода
  13. Каустическая сода: из чего производят и каким путем?
  14. Польза каустической соды
  15. Производство соды в России
  16. Вредна ли сода?
  17. Карбонат натрия
  18. Нахождение в природе
  19. Способ Леблана
  20. Способ Хоу
  21. Сравнение способов
  22. Применение
  23. Тривиальные названия
  24. История и методы производства соды
  25. Изобретение промышленного способа добычи соды
  26. Производственные стадии по методу Леблана:
  27. Производственные стадии по методу Сольве
  28. Сухой способ производства бикарбоната натрия
  29. Мокрый способ производства бикарбоната натрия
  30. Крымский содовый завод

Сода пищевая

Способы получения пищевой соды

Первые упоминания о соде ученые нашли примерно за полторы-две тысячи лет до нашей эры. Раньше ее получали из содовых озер, а также из редких месторождений в виде минералов. Однако, о добыче соды методом выпаривания воды содовых озер стало известно в 64 году нашей эры.

О точном составе соды долгие годы ничего не было известно. Лишь в 1736 году французский химик, врач и ботаник Анри Луи Дюамель де Монсо первым в мире получил из воды содовых озер очень чистую соду. Он установил, что в составе соды присутствует химический элемент «Натр».

Интересно, что на территории России еще во времена Петра Первого соду называли «зодой» или «зудой» и до 1860 года она было импортным продуктов. В 1864 году в России открыли единственный содовый завод, который функционировал по технологии француза Леблана.

На сегодняшний день содовые озера имеются в Забайкалье и в Западной Сибири. Также соду добывают из озера Натрон в Танзании и озера Серлс в Калифорнии.

Характеристики пищевой соды

Сода пищевая – гидрокарбонат натрия, натрия бикарбонат, питьевая сода, натрий двууглекислый – это кислая соль натрия и угольной кислоты.

Что же представляет собой пищевая сода? Вещество это является щелочью. На вид это белый кристаллический порошок, который хорошо растворяется в воде, взрывобезопасный, пожароустойчивый и нетоксичный.

Из главных химических взаимодействий отметим следующие:

  • молекулярная масса (согласно международным атомным массам 1971 г.) составляет 84,00
  • состав соды пищевой позволяет ей вступать в реакцию с кислотами. При этом выделяется соль и угольная кислота, которая сразу же распадается на углекислый газ и воду: NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3, H2CO3 → H2O + CO2↑
  • в кулинарном деле более популярна реакция с уксусной кислотой, вследствие чего образуется ацетат натрия: NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2↑
  • сода отлично растворяется в воде. Для водного раствора питьевой соды характерна слабощелочная реакция
  • при 60° C начинается распад гидрокарбоната натрия на карбонат натрия, углекислый газ и воду. Пик эффективности достигается при 200° C – 2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2↑
  • если продолжать нагревать до 1000° C (к примеру, в процессе тушения пожара порошковыми системами), карбонат натрия разлагается на углекислый газ и оксид натрия: Na2CO3 → Na2O + CO2.

Из физико-химических показателей отметим:

  • белый кристаллический порошок, средний размер кристаллов который составляет 0,05 – 0,20 мм
  • плотность равняется 2200 кг/м³. При этом насыпная плотность составляет 0,9 г/см³
  • теплота растворения равняется 205 кДж (48,8 ккал) на 1 кг NaHCO3, а уровень теплоемкости – 1,05 кДж/кг•К(0,249 ккал/кг•°С)
  • закипает раствор при температуре 851° C
  • плавится при 270° C.

Производство пищевой соды

Натуральную соду получают из минерала трона (египетской соли), а также из воды содовых озер. Однако, поскольку залежи трона на планете крайне скудны, а содовых озер лишь несколько штук, то объем добычи соды не может даже наполовину покрыть потребности населения и промышленности.

Для обеспечения необходимого количества соды работают специальные содовые заводы. Первую соду искусственным путем получил в 1793 г. Лебланк. Но, пищевую, очищенную соду получили только в 1861 году.

Из чего делают соду пищевую сегодня? В XIX веке искусственную соду начали получать по методу Леблана, суть которого состоит в следующем: из поваренной соли в присутствии серной кислоты образовывался сульфат натрия, который далее подвергали сплавлению при высокой температуре с углекислым кальцием и углем.

Полученный таким образом сплав подвергают выщелачиванию водой. Далее раствор выпаривают и получают чистую соду.Разработанный бельгийским ученым Э. Сольвэ аммиачный метод получения соды привел к активному ее использованию, прежде всего в кондитерском деле. Первыми соду для выпечки начали применять Франция и Германия.

Тесно становилось более рыхлым и объемным, легче усваивалось. В начале XX века популярность соды распространилась и на другие государства, среди которых и Россия.

Сегодня промышленное производство соды выглядит следующим образом:

  • через высококонцентрированный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярный объем газообразного аммиака и диоксида углерода: NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl.
  • полученный осадок малорастворимого (9,6 г на 100 г воды при 20° C) гидрокарбоната натрия фильтруют и подвергают кальцинированию (обезвоживанию) путем нагревания до 140 – 160° C. Таким образом, он превращается в карбонат натрия: 2NaHCO3 →(t) Na2CO3 + CO2↑ + H2O
  • после этого диоксид углерода и аммиак ( которые были выделены из маточного раствора на первой стадии) процесса по реакции: 2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O, возвращают снова в производство
  • процесс аммонизации нужен, чтобы ввести в него углекислый газ, плохо растворим в насыщенном растворе
  • бикарбонат натрия выпадает в осадок в виде кристаллов. Его нужно отфильтровать от раствора, в котором присутствует хлористый аммоний и непрореагировавший NaCl, а потом прокаливают (кальцинируют). Таким образом, образуется кальцинированная сода
  • гашеную известь Са(ОН)2 замешивают с водой. Полученное известковое молоко необходимо для регенерации аммиака из раствора (фильтровой жидкости), которую получили в процессе отделения бикарбоната
  • от температуры, объема NaCl в рассоле, уровня насыщения его аммиаком и углекислотой, а также прочих факторов выход бикарбоната достигает 65-75%.

Использование пищевой соды

Пищевая сода применяется в фармацевтической промышленности, цветной металлургии, в быту, кулинарной промышленности. Она является зарегистрированной пищевой добавкой E500. Для чего нужна пищевая сода в различных отраслях, рассмотрим более подробно:

  • в химическом производстве ее используют при изготовлении красителей, пенопластов и прочих органических веществ, фторорганических соединений, изделий бытовой химии, а также наполнителей в огнетушителях. Кроме этого, сода является реагентом для отделения диоксида углерода, сероводорода из газовых смесей, к примеру, отходящих газов в топливосжигающих установках
  • в лёгкой промышленности соду используют для изготовления резины для подошв обуви, а также в изготовлении искусственных кож, кожевенном производстве в процессе дубления и для нейтрализации кожи по окончанию кислого дубления. Текстильная промышленность использует соду в процессе отделки шёлковых и хлопчатобумажных тканей
  • в пищевой промышленности — в хлебопечении, создании кондитерских изделий, а также приготовлении газированных напитков. Добавление пищевой соды в кислое тесто приводит к реакции с молочной кислотой, которая продуцируется во время заквашивания молочнокислыми и бифидо микроорганизмами. Вследствие этого выделяется углекислый газ, который вспучивает тесто. Можно добавлять соду и в пресное тесто. Углекислый газ из нее будет выделяться во время выпечки, вследствие реакции термического разложения
  • в медицине раствором питьевой соды дезинфицируют зубы и дёсны при зубных болях, а также полость рта и горла, при кашле, ангине, фарингите. Кроме этого, раствор соды употребляют внутрь в качестве средства от изжоги и болей в желудке. Редко используют внутривенно для быстрого устранения метаболического ацидоза в процессе реанимационных действий
  • гидрокарбонат натрия и карбонат аммония являются наполнителем в огнетушителях с сухой смесью, а также в традиционных системах сухого пожаротушения. В этом деле сода популярна, потому что вследствие высокой температуры в очаге горения выделяется много углекислого газа, атмосфера которого не допускает кислород воздуха в очаг горения
  • в быту сода применяется для безопасной очистки разных поверхностей, кроме деревянных, так как сода может окрасить древесину в красный цвет
  • сода используется в качестве нейтрализатора следов электролита — серной кислоты на поверхности пластмассовых корпусов свинцовых аккумуляторов.

Пищевая сода, применение которой не теряет популярности, является дешевым и эффективным продуктом во многих сферах жизнедеятельности человека.

Источник: http://mining-prom.ru/gorn/kaliy/soda-pischevaya/

Привычная всем сода: процесс производства

Способы получения пищевой соды

Мы привыкли к тому, что пищевая сода всегда «под рукой». И для приготовления выпечки она нужна, и любые пятна на кухне очистит, отполирует серебро, уничтожит плесень. А почему бы не использовать ее в медицинских целях: подышать над горячим раствором при простуде, принять от изжоги, когда лекарства нет. Даже иногда шипучий напиток из нее делаем.

В цивилизованном Европейском мире соду знали издавна, она применялась как для производства мыла, стекла, так и для различных красок и даже лекарств

Неприметная бумажная белая пачка стоит на кухонной полочке и может выручить в любой момент. Содовый порошок способен заменить целый ряд химических соединений. Мы к нему привыкли и просто не задумываемся, откуда он берется, и как выглядит производство соды.

Как начали производить соду?

Человек сталкивался с этим веществом еще в глубокой древности. Ей пользовались, извлекая из содовых озер и небольших минеральных месторождений. В Европе с ее помощью выпускали мыло, краски, стекло и даже лекарства. Зола морских водорослей была источником этого белого порошкообразного вещества. Но для промышленности такого ее количества было недостаточно.

В природе существуют содовые озера в Забайкалье и Западной Сибири.

Известно озеро Натрон в Танзании и озеро Серлс в Калифорнии. Большими запасами этого природного вещества владеет США: на свои потребности она использует 40% природной соды и истощения запасов в ближайшие десятилетия не предвидится. Россия не обладает большими месторождениями, поэтому вещество получают только химическими методами.

Одним из первых стал применяться промышленный способ, изобретенный французским химиком Лебланом в 1791 году. Метод основывался на извлечении карбоната натрия из каменной соли. Технология не отличалась совершенством: оставалось значительное количество отходов. Но начало было положено: цена на «белое вещество» снизилась, а необходимость в приобретении − возросла.

Методом Леблана пользовались широко, но он позволял производить только кальцинированную соду.

Следующим изобретателем стал француз Огюстен Жан Френель, который в 1810 году провел реакцию получения содового порошка, пропустив каменную соль через аммиачный раствор и углекислый газ.

Но в производстве эта разработка оказалась неприбыльной. Было неизвестно, как восстановить аммиак, нужный в циклическом процессе производства.

На сегодняшний день производство очищенного бикарбоната натрия происходит двумя способами, «сухим» и «мокрым»

И только в 1861 году бельгиец Эрнест Сольве, опираясь на труды Френеля, провел реакцию по восстановлению аммиака, сделав производство дешевым и заменив метод Леблана. Особенность метода состояла в том, что он позволял помимо кальцинированной, получать соду пищевую.

В России о «белом веществе» узнали во время правления Петра Первого. До 1860 года она была импортной и называлась «зодой» или «зудой». А 1864 году было налажено свое производство этого продукта.

Состав пищевой соды

Разновидностей «белого вещества» не так уж и мало:

  • существует кальцинированная сода или углекислый натрий: Nа2СО3;
  • есть еще двууглекислая сода (питьевая сода) или бикарбонат натрия NаНСО3;
  • кристаллическая сода Nа2СО3*10Н2О;
  • каустическая сода, которая к пищевой имеет весьма отдаленное отношение, это NаОН.

Исходя из метода синтеза, она делится на леблановскую и аммиачную, вторая получается более чистой.

 «Белое вещество» в природе встречается редко и к тому же не в чистом виде. Этого количества недостаточно, чтобы удовлетворить мировые потребности. В год производство соды достигает нескольких миллионов тонн.

Пищевая сода имеет химическое название − двууглекислый натрий или гидрокарбонат натрия с формулой NаНСО3. Она содержится в виде растворенного вещества в примесях соленых озер и морской воде, есть в составе горных пород.

Процесс производства из поваренной соли

Получение соды по настоящий день базируется на методе Сольве. По-другому этот метод называют аммиачно-хлоридным. Концентрированный раствор хлорида натрия насыщают аммиаком, затем воздействуют на него углекислым газом.

Образовавшийся гидрокарбонат натрия плохо растворим в холодной воде и его можно легко выделить фильтрованием. Затем проводят процесс кальцинирования с образованием содового порошка.

Производство кальцинированной соды осуществляется аммиачным методом путем взаимодействия насыщенного водного раствора хлористого натрия и углекислого газа в присутствии аммиака с образованием бикарбоната натрия и последующей его кальцинацией

Поэтапно процесс выглядит так:

  1.  NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 +NH4Cl (образование конечного продукта идет в воде при t=+30 − +40 градусов).
  2.  2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O (СО2 не выводится из циклически повторяющегося процесса). Это реакция кальцинирования соды.
  3.  2NH4Cl +CaO = CaCl2 + H2O + 2NH3. Так восстанавливается аммиак. Он продолжает участвовать в производстве снова и снова, находя применение в дальнейшем производстве.

По этому методу получают как кальцинированную, так и пищевую соду. Оба вещества востребованы в получении различных продуктов. Метод Сольве дает возможность синтезировать два вида содового порошка одновременно. Теперь становится понятно, из чего делают соду, и какие компоненты участвуют в химических реакциях.

В России вещество производится на двух предприятиях – на заводе «Сода» в г. Стерлитамаке (Республика Башкортостан) и предприятии «Крымский содовый завод» в г. Красноперекопске (Республика Крым). Это продукты высокого качества, соответствующие требованиям ГОСТа.

Процесс производства из природных минералов

Поскольку существуют страны, богатые минералами, в состав которых входит интересующее нас вещество (например, США, Уганда, Турция, Мексика), то известен и более простой способ производства соды из минералов нахколита и трона. Из них можно сделать кальцинированный содовый порошок, а затем превратить его в пищевой.

Трон добывают разными способами:

  • Вырезают подземные комнаты, которые поддерживаются специальными приспособлениями. Минерал берут на стенках комнат, а затем по конвейеру перемещают наверх.
  • Под землю заливается горячая вода, чтобы растворить минерал. Откачанную жидкость выпаривают и полученные деминерализованные кристаллы обрабатывают.

Кристаллы дробят, нагревают, чтобы удалить ненужные газы, и превращают минерал в содовый порошок. Но в нем еще много примесей, которые удаляют путем добавления воды и последующим фильтрованием. Полученное вещество просушивают, просеивают и уже на предприятии фасуют в подготовленную тару.

Применение кальцинированного содового порошка достаточно широкое. Он нужен для изготовления стекла, мыла, бумаги. С его помощью очищают воду. Использование гидрокарбоната натрия необходимо в медицине и пищевой индустрии.

Как и при любом химическом производстве, получение содового порошка не является экологически чистым. Но разрушительное воздействие на природу было бы значительно более сильным, если бы начали производить те синтетические вещества, которые с успехом может заменить сода.

Источник: https://sodalab.ru/sostav-i-svojstva/iz-chego-delaut-pischevuu-sodu.html

Из чего делают соду?

Способы получения пищевой соды

Различными видами соды приходится пользоваться почти каждый день. А вот из чего делают соду, каким способом ее получают известно не всем. Каждый вид соды: пищевая, кальцинированная и каустическая отличается своими свойствами, назначением и способом получения.

Польза соды в быту и для здоровья

Пищевая сода необходима в кулинарии:

  • Она способна размягчить кусок жесткого мяса. Его нужно натереть содовым порошком и оставить в холодильнике на пару часов, а потом вымыть в проточной воде.
  • Чтобы качественно вымыть фрукты и овощи, нужно добавлять данное вещество в воду.
  • Сода поможет уничтожить неприятный запах, исходящий от рыбы. Нужно всего лишь сделать раствор из 2 ложек соды и литра воды, намочить ним полотенце, в которое следует поместить мясо рыбы и оставить на час в холодильнике. Промойте ее перед приготовлением.
  • Щепотка соды поможет сделать омлет пышным.
  • Вещество ускоряет процесс варки бобов и делает еду «безопасной» для кишечника.
  • Сода и витамин С в пропорции 1:1 заменяют дрожжи в тесте. Выпечка растет исключительно в горячей духовке.
  • Если по окончании приготовления блюда с добавлением лука, чеснока, рыбы на руках остался неприятный запах, то его можно уничтожить мытьем рук с содой.

Пищевой содовый порошок в быту также нужен при следующих обстоятельствах:

  • Его используют для мытья неделикатных поверхностей, посуды, бытовой техники, сантехники, кафеля в ванной.
  • Чтобы качественно очистить ведро для мусора от грязи и запаха, положите на дно кашицу из воды и соды.
  • Сода поможет избавиться от насекомых в доме, в том числе муравьев.
  • Можно добавить содовый порошок в кошачий наполнитель, чтоб неприятный запах оставался в лотке.
  • Легко затираются содой черные полосы на побелке и царапинки.
  • Сухая сода отлично чистит ковровые покрытия, потом от нее можно избавиться при помощи пылесоса.

Что стоит сказать о лечебных свойствах пищевого содового порошка. Вот для чего его используют:

  • Для профилактики кариеса;
  • Для избавления от неприятного запаха ног;
  • Для уменьшения зуда при укусе насекомого;
  • Для избавления от опрелостей;
  • От цистита;
  • От солнечных ожогов;
  • От запаха из ротовой полости;
  • При боли в горле;
  • От простуды;
  • От головной боли (мигреней);
  • Как средство от курения;
  • От изжоги;
  • При кожных заболеваниях и т.д.

Кальцинированная сода

Кальцинированная сода или натрий двууглекислый, карбонат натрия (Na 2CO3) незаменимый компонент при производстве различных видов стекла, стеклоблоков и керамической плитки.

В металлургии: при получении свинца, хрома, вольфрама, стронция, хрома, для очистки выделяемых газов и нейтрализации химических сред.

Химическая промышленность тоже не обходится без карбоната натрия, используя его в производстве глицеринов, моющих средств, спиртов, бумажной, красочной и нефтяной промышленности.

Сода бывает в белых гранулах (марка А) или белом порошке (марка Б).

Отличается гигроскопичностью, активно поглощает влагу и углекислый газ, превращаясь в твердое вещество. Быстро слеживается при открытом хранении.

Выработка кальцинированной соды в промышленных масштабах осуществляется несколькими способами:

  • Из природной соды;
  • Аммиачным способом;
  • Из нефелинового сырья;
  • Методом карбонизации гидроксида натрия.

В природном состоянии карбонат натрия достаточно распространен. Обнаружен он в соляных озерах и пластах, в золе из морских водорослей, в подземных солях в виде минералов трона, натрона, термонатрита, нахколита.

На планете насчитывается порядка 60 источников соды, которые находятся в Канаде, США, Кении, России, Мексике, ЮАР.

Соду из пластовых минералов получают прокаливанием, а из соленых озер путем кристаллизации.

Наиболее освоенным в промышленных масштабах является аммиачный способ, что объясняется доступностью технологии, малыми затратами и высоким качеством готовой соды.

Раствор хлористого натрия при низкой температуре проходит насыщение аммиаком и двуокисью углеводорода. В результате химической реакции выпадает осадок бикарбоната натрия, его отфильтровывают и прокаливают (кальцинируют). Так получается кальцинированная сода.

Карбонизация гидроксида натрия имела популярность в 60-70-х годах XX в., когда спрос на кальцинированную соду увеличился, а каустической было в избытке. Сейчас способ не применяется из-за высокозатратной технологии.

На бытовом уровне кальцинированной содой стирают грязную одежду, чистят посуду, сантехнику, кафель, удаляют налет и накипь.

Каустическая сода: из чего производят и каким путем?

Существуют такие химические методы изготовления гидроксида натрия: пиролитический, известковый и ферритный. У химических методов получения каустической соды имеются значительные изъяны. Речь идет о значительном расходе энергоносителей, в получаемом едком натрии содержится много примесей. На сегодняшний день заводы почти целиком перешли на электрохимические способы производства.

Существует три электрохимических метода выработки едкой щелочи и хлора: диафрагменный и мембранный методы (электролиз с твердым катодом), ртутный метод (электролиз с применением жидкого ртутного катода). Электрохимически каустическую соду добывают с помощью электролиза растворов галита (это минерал, основная часть которого — поваренная соль), при этом параллельно получают  водород и хлор.

Стоит упомянуть, что увеличивается доля мембранного электролиза. В Российской Федерации примерно 35 % от всей изготавливаемой каустической соды добывается ртутным способом, а 65 % — мембранным и диафрагменным.

Польза каустической соды

Каустическая сода может быть полезна:

  • Если нужно очистить сливные трубы и канализацию;
  • При чистке кастрюль;
  • При изготовлении мыла;
  • При дезинфекции.

Производство соды в России

На территории Российской Федерации расположены природные содовые озера в Западной Сибири и в Забайкалье.

А крупные содовые предприятия находятся на территории Крыма в г. Красноперекопск и в Башкортостане г. Стерлитамак, рядом с месторождениями известняка и соли.

На выпуске каустической соды специализируются такие предприятия: «Каустик» (г. Волгоград), «Азот» (г.Новомосковск), «Саянскхимпласт», «Усольехимпром», «Химпром» (г.Волгоград).

Вредна ли сода?

Можно непрерывно рассказывать о пользе пищевой соды для человека. Но следует помнить, что при некоторых обстоятельствах она может быть вредной для организма.

  • Если у водного содового раствора слабая щелочная реакция, то вред гидрокарбоната натрия в порошке может оказаться достаточно серьезным, потому что это сильная щелочь. Следует оберегаться контакта данного вещества с кожным покровом в течение длительного периода, а также необходимо следить, чтоб оно не попало на слизистые оболочки или в глаза, так как это может спровоцировать появление раздражения или даже получения обжога.
  • Если доктор назначил диету с низким содержанием натрия, то нужно осторожно применять соду в разнообразных целях.
  • Сода может вступить в реакцию с разнообразными лекарствами. Если вы пьете таблетки, то попросите о врачебной консультации касательно данного вопроса.
  • Беременные женщины, кормящие мамы и дети до 5 лет не должны добавлять это вещество в свой рацион.
  • Если говорить о кальцинированной и каустической соде, то они еще более опасны, и перед их использованием нужно ознакомиться с инструкцией по применению и мерами предосторожности.

ИСТОЧНИКИ:
http://sodalab.ru/sostav-i-svojstva/iz-chego-delaut-pischevuu-sodu.html
https://posode.ru/polza-i-vred/iz-chego-delayut-sodu.html
https://polzasody.ru/polza-i-vred/iz-chego-delayut-sodu.html

Из чего делают соду? Ссылка на основную публикацию

Источник: https://sodavsem.ru/svojstva/iz-chego-delayut-sodu.html

Карбонат натрия

Способы получения пищевой соды

Карбонат натрия (кальцинированная сода) — неорганическое соединение, натриевая соль угольной кислоты с химической формулой Na2CO3. Бесцветные кристаллы или белый порошок, хорошо растворимый в воде.

В промышленности в основном получают из хлорида натрия по методу Солвэ. Применяют при изготовлении стекла, для производства моющих средств, используют в процессе получения алюминия из бокситов и при очистке нефти.

Имеет вид бесцветных кристаллов или белого порошка.

Существует в нескольких разных модификациях: α-модификация с моноклинной кристаллической решеткой образуется при температуре до 350 °C, затем, при нагреве выше этой температуры и до 479 °C осуществляется переход в β-модификацию, также имеющую моноклинную кристаллическую решетку. При увеличении температуры выше 479 °C соединение переходит γ-модификацию с гексагональной решеткой. Плавится при 854 °C, при нагреве выше 1000 °C разлагается с образованием оксида натрия и диоксида углерода.

Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na2CO3·10H2O, при 32,017 °C переходит в бесцветный ромбический Na2CO3·7H2O, последний при нагревании до 35,27 °C бесцветный переходит в ромбический Na2CO3·H2O. В интервале 100—120 °C моногидрат теряет воду.

Свойства карбоната натрия ПараметрБезводный карбонат натрияДекагидрат Na2CO3·10H2O
Молекулярная масса105,99 а. е. м.286,14 а. е. м.
Температура плавления854 °C32 °C
РастворимостьНе растворим в ацетоне, и сероуглероде, малорастворим в этаноле, хорошо растворим в глицерине и воде
Плотность ρ2,53 г/см³ (при 20 °C)1,446 г/см³ (при 17 °C)
Стандартная энтальпия образования ΔH−1131 кДж/моль (т) (при 297 К)−4083,5 кДж/моль ((т) (при 297 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G−1047,5 кДж/моль (т) (при 297 К)−3242,3 кДж/моль ((т) (при 297 К)
Стандартная энтропия образования S136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К)
Стандартная мольная теплоёмкость Cp109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К)
Растворимость карбоната натрия в воде 
Температура, °C01020253040506080100120140
Растворимость, г Na2CO3 на 100 г H2O712,221,829,439,748,847,346,445,144,742,739,3

В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):

 CO32− + H2O ⇄ HCO3− + OH−

Первая константа диссоциации угольной кислоты равна 4,5⋅10−7. Все кислоты, более сильные, чем угольная, вытесняют её в реакции с карбонатом натрия. Так как угольная кислота крайне нестойкая, она тут же разлагается на воду и углекислый газ:

 Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2↑

Нахождение в природе

В природе сода встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде минералов:

  • нахколит NaHCO3
  • трона Na2CO3·NaHCO3·2H2O
  • натрит (сода) Na2CO3·10H2O
  • термонатрит Na2CO3·Н2O.

Современные содовые озёра известны в Забайкалье и в Западной Сибири; большой известностью пользуется озеро Натрон в Танзании и озеро Сирлс в Калифорнии. Трона, имеющая промышленное значение, открыта в 1938 в составе эоценовой толщи Грин-Ривер (Вайоминг, США).

Вместе с троной в этой осадочной толще обнаружено много ранее считавшихся редкими минералов, в том числе давсонит, который рассматривается как сырьё для получения соды и глинозёма.

В США природная сода удовлетворяет более 40 % потребности страны в этом полезном ископаемом.

До начала XIX века карбонат натрия получали преимущественно из золы некоторых морских водорослей, прибрежных и солончаковых растений путём перекристаллизации относительно малорастворимого NaHCO3 из щёлока.

Способ Леблана

В 1791 году французский химик Никола Леблан получил патент на «Способ превращения глауберовой соли в соду». По этому способу при температуре около 1000 °C запекается смесь сульфата натрия («глауберовой соли»), мела или известняка (карбоната кальция) и древесного угля. Уголь восстанавливает сульфат натрия до сульфида:

 Na2SO4 + 2 C → Na2S + 2CO2

Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:

 Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS

Полученный расплав обрабатывают водой, при этом карбонат натрия переходит в раствор, сульфид кальция отфильтровывают, затем раствор карбоната натрия упаривают. Сырую соду очищают перекристаллизацией. Процесс Леблана даёт соду в виде кристаллогидрата (см. выше), поэтому полученную соду обезвоживают кальцинированием.

Сульфат натрия получали обработкой каменной соли (хлорида натрия) серной кислотой:

 2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl

Выделявшийся в ходе реакции хлороводород улавливали водой с получением соляной кислоты.

Первый содовый завод такого типа в России был основан промышленником М. Прангом и появился в Барнауле в 1864 году.

После появления более экономичного (не остаётся в больших количествах побочный сульфид кальция) и технологичного способа Сольве, заводы, работающие по способу Леблана, стали закрываться. К 1900 году 90 % предприятий производили соду по методу Сольве, а последние фабрики, работающие по методу Леблана, закрылись в начале 1920-х.

В 1861 году бельгийский инженер-химик Эрнест Сольве запатентовал метод производства соды, который используется и по сей день.

В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака и диоксида углерода, то есть как бы вводят гидрокарбонат аммония NH4HCO3:

 NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl

Выпавший остаток малорастворимого (9,6 г на 100 г воды при 20 °C) гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (обезвоживают) нагреванием до 140—160 °C, при этом он переходит в карбонат натрия:

 2NaHCO3 →ot Na2CO3 + H2O + CO2↑

Образовавшийся CO2 возвращают в производственный цикл. Хлорид аммония NH4Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)2:

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

Полученный NH3 также возвращают в производственный цикл.

Таким образом, единственным отходом производства является хлорид кальция.

Первый содовый завод такого типа в мире был открыт в 1863 в Бельгии; первый завод такого типа в России был основан в районе уральского города Березники фирмой «Любимов, Сольве и Ко» в 1883 году.

Его производительность составляла 20 тысяч тонн соды в год.

В 2010 году ФАС России отказала фирме Solvay в покупке этого завода, разрешив покупку группе Башкирская химия (ей также принадлежит завод Сода).

До сих пор этот способ остаётся основным способом получения соды во всех странах.

Способ Хоу

Разработан китайским химиком Хоу (Hou Debang) в 1930-х годах. Отличается от процесса Сольве тем, что не использует гидроксид кальция.

По способу Хоу в раствор хлорида натрия при температуре 40 градусов подается диоксид углерода и аммиак. Менее растворимый гидрокарбонат натрия в ходе реакции выпадает в осадок (как и в методе Сольве). Затем раствор охлаждают до 10 градусов. При этом выпадает в осадок хлорид аммония, а раствор используют повторно для производства следующих порций соды.

Сравнение способов

По методу Хоу в качестве побочного продукта образуется NH4Cl вместо CaCl2 по методу Сольве.

Способ Сольве был разработан до появления процесса Габера, в то время аммиак был в дефиците, поэтому регенерировать его из NH4Cl было необходимо. Метод Хоу появился позже, необходимость регенерации аммиака уже не стояла так остро, соответственно, аммиак можно было не извлекать, а использовать его как азотное удобрение в виде соединения NH4Cl.

Тем не менее NH4Cl содержит хлор, избыток которого вреден для многих растений, поэтому использование NH4Cl в качестве удобрения ограничено. В свою очередь рис хорошо переносит избыток хлора, и в Китае, где применяется NH4Cl для рисоводства, метод Хоу, дающий NH4Cl в качестве побочного продукта, более широко представлен по сравнению с другими регионами.

В настоящее время в ряде стран практически весь искусственно производящийся карбонат натрия вырабатывается по методу Сольве (включая метод Хоу как модификацию), а именно в Европе 94 % искусственно производимой соды, во всем мире — 84 % (2000 год).

Применение

Карбонат натрия используют в стекольном производстве; мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков; эмалей, для получения ультрамарина.

Также он применяется для смягчения воды паровых котлов и вообще уменьшения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна.

Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4. Может использоваться в сигаретных фильтрах.

В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки E500, — регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию. Карбонат натрия (кальцинированная сода, Na2CO3) имеет код 500i, гидрокарбонат натрия (пищевая сода, NaHCO3) — 500ii, их смесь — 500iii.

Одна из новейших технологий повышения нефтеотдачи пластов — АСП заводнение, в котором применяется сода в сочетании с ПАВ для снижения межфазного натяжения между водой и нефтью.

В фотографии используется в составе проявителей как ускоряющее средство.

Самостоятельно добавляется в моторное масло для предотвращения полимеризации. Концентрация 2 г на 1 л масла.

Предельно допустимая концентрация аэрозоли кальцинированной соды в воздухе производственных помещений — 2 мг/м3. Кальцинированная сода относится к веществам 3-го класса опасности. Аэрозоль кальцинированной соды при попадании на влажную кожу и слизистые оболочки глаз и носа может вызвать раздражение, а при длительном воздействии ее — дерматит.

Тривиальные названия

Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.

  • Na2CO3 (карбонат натрия) — кальцинированная сода, бельевая сода
  • Na2CO3·10H2O (декагидрат карбоната натрия, содержит 62,5 % кристаллизационной воды) — стиральная сода; иногда выпускается в виде Na2CO3·H2O или Na2CO3·7H2O
  • NaHCO3 (гидрокарбонат натрия) — пищевая сода, натрий двууглекислый, бикарбонат натрия

«Сода» в европейских языках происходит, вероятно, от арабского «suwwad» — общего названия различных видов солянок, растений, из золы которых её добывали в средние века; существуют и другие версии.

Кальцинированная сода (карбонат натрия) называется так потому, что для получения её из бикарбоната последний «кальцинируют» (лат.

calcinatio, от calx, по сходству с процессом обжига извести), то есть прокаливают.

Источник: https://chem.ru/karbonat-natrija.html

История и методы производства соды

Способы получения пищевой соды

В цивилизованном Европейском мире соду знали издавна, она применялась как для производства мыла, стекла, так и для различных красок и даже лекарств. Получали ее довольно просто – из золы морских водорослей. Однако нельзя сказать, что данный метод подходил для промышленного производства, а это для Европы было неприменимо.

В статьи мы в хронологическом порядке осветим процесс совершенствования производства соды и более подробно остановимся на современных способах и основных химических реакциях в получении соды. Сода это базовый продукт практически всей линейки бытовой химии.

Изобретение промышленного способа добычи соды

Поэтому уже в 1791 году, французский химик Леблан изобрел промышленный способ добычи соды. Его ключевое отличие состояло в том, что добывали соду из каменной соли, которую растворяли в воде, после чего смешивая полученный сульфат натрия с известняком, древесным углем и нагревали в печи.

Впрочем, данная технология была актуальная лишь для производства кальцинированной соды, более того, возникли проблемы с производством.

Один из самых больших недостатков нового метода – большое количество отходов, в частности сульфида кальция и ядовитого хлороводорода.

Несмотря на те минусы, которые были выявлены в методе Леблана, первые шаги были сделаны, сода упала в цене и производимая в промышленных масштабах стала более востребована.

Никола Леблан

Поэтому ученые начали искать новый способ получения соды. Первому удалось добиться значительных результатов другому французу – Огюстену Жаку Френелю, который в 1810 году не попробовал пропустить каменную соль через раствор аммиака и углекислого газа.

Химик Огюстен Жан Френель

Результаты его удовлетворили, производство было бы более дешевым и избавлялось бы от большей части отходов, однако увлеченный оптикой ученый решил не продвигать изобретение.

Более того, в новом методе нашлись свои минусы – так и не нашлись пути регенерации аммиака, а стало быть, для промышленного производства новая разработка казалась нерентабельна. Поэтому вплоть до второй половины XIX века повсеместно использовался метод Леблана.

Впрочем, уже в 1865 году, бельгиец Эрнест Сольве, взяв за основу труды Френеля, сумел найти способ для регенерации аммиака, тем самым заменив способ производства Леблана.

Производственные стадии по методу Леблана:

  • 2NаС1 + Н2SO4 = Nа2SO4+ 2НС1 (при температуре темно-красного каления).
  • Nа2SO4 + 3С + СаО = Nа2СОз + СаS + 2СО (температура до 960 °С).
  • Выщелачивание.
  • Выпаривание и кристаллизация Na2СО3∙10Н2О.
  • Кальцинирование с образованием Nа2СО3.
  • Частичная регенерация серы из сульфида кальция.

Производственные стадии по методу Сольве

  • NaС1 + NН3 + СO2 + Н2O = NаНСО3 + NН4С1 (образование NаНСО3 происходит cheap jerseys в водном растворе при 30-40°С).
  • Кальцинирование с образованием соды: 2NаНСО3 = Nа2СО3 + СО2 + Н2О (СО2частично остается в замкнутом процессе).
  • Регенерация аммиака: 2NН4С1 + СаО wholesale jerseys = СаС12 + Н20 + 2NН3.

Таким образом, получается, что помимо кальцинированной соды, производился и бикарбонат натрия (пищевая сода), который являлся промежуточным продуктом получения кальцинированной соды по методу Сольве.

Химик Эрнест Сольве

https://www.youtube.com/watch?v=SBwsupPPjYU

На сегодняшний день производство очищенного бикарбоната натрия происходит двумя способами, «сухим» и «мокрым». В основе общего процесса стоит реакция карбонизация (насыщение раствора углекислым газом).

Таким образом, происходит перекристаллизация, а сами способы различаются лишь в приготовлении раствора.

Если при первом способе нужно брать готовую кальцинированную соду и растворять ее водой, то при втором, необходимо использовать технический бикарбонат.

Сухой способ производства бикарбоната натрия

Na2CO3(р.) + CO2(г.) + H2O(ж.) ↔ 2NaHCO3(тв.)

Мокрый способ производства бикарбоната натрия

2NaHCO3(р.) ↔ Na2CO3(р.) + CO2(г.) + H2O(пар)

Выпадающая при насыщении содового раствора диоксидом углерода, чистая пищевая сода отделяется, а маточная жидкость, которая содержит смесь карбоната и бикарбоната натрия, а также растворенных примесей (NaCl), возвращается в начало процесса для того, что бы получить исходный раствор.

Крымский содовый завод

Одним из крупнейших производителей пищевой и кальцинированной соды на территории России является Крымский Содовый завод, базирующийся на севере Республики Крым, в городе Красноперекопск.

Завод основан в 1967 году на северном крымском перешейке вблизи сивашских озер, откуда производство берет основную массу сырья. В 2015 году завод испытал острою нехватку воды, вследствие перекрытия Северо-Крымского канала со стороны Украины.

Было решено пробурить ряд скважин для обеспечения производства водой. Количество людей, работающем на заводе насчитывают порядка 6 тысяч.

Сегодня предприятие работает стабильно и обеспечивает рынок содой и сопутствующими товарами, такими как песок, пищевая йодированная соль, антрацит, известь, стиральный порошок и прочая бытовая химия.

Источник: https://www.sciencedebate2008.com/history-and-methods-of-production-of-soda/

Садовод
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: