Nātrija karbonāts

Šis raksts ir par kalcinēto sodu. Par citām jēdziena soda nozīmēm skatīt nozīmju atdalīšanas lapu.

Nātrija karbonāts jeb kalcinētā soda (Na₂CO₃) ir balta kristāliska viela, kas labi šķīst ūdenī. Nātrija karbonāta kristālhidrātu ar 10 molekulām ūdens sauc par mazgājamo sodu. Nosaukums "soda" cēlies no auga Salsola soda (no tā pelniem ieguva nātrija karbonātu), bet "kalcinētā" nozīmē "izkarsētā" (senie alķīmiķi karsēšanu augstā temperatūrā dēvēja par kalcinēšanu un kalcinētās sodas iegūšanā tika izkarsēts tās kristālhidrāts).

Nātrija karbonāts
Nātrija karbonāta struktūrformula Nātrija karbonāta kristālrežģis
Citi nosaukumi	kalcinētā soda, ogļskābais nātrijs
CAS numurs	497-19-8
Ķīmiskā formula	Na2CO3
Molmasa	105,9884 g/mol
Blīvums	2540 kg/m3
Kušanas temperatūra	851 °C
Viršanas temperatūra	1600 °C
Šķīdība ūdenī	21,8g/100ml pie 20 °C

Atrašanās dabā

Na₂CO₃ ir sastopams dabā dažu ezeru ūdenī (piemēram, Natrona ezerā Tanzānijā), kā arī augu, it sevišķi jūras aļģu, pelnos.

Nātrija karbonāta minerāli

• Nahkolīts NaHCO₃
• Trons Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O
• Natrons Na₂CO₃·10H₂O
• Termonatrīts Na₂CO₃·Н₂O.

Iegūšana

Senāk sodu ieguva galvenokārt no ūdensaugu pelniem. Vēlāk tika izstrādātas 3 galvenās sodas iegūšanas metodes.

Leblāna metode

To patentējis franču ķīmiķis Nikola Leblāns (Nicolas Leblanc) 1791. gadā kā paņēmienu glaubersāls pārvēršanai sodā un tas pamatojās uz nātrija sulfāta jeb glaubersāls karsēšanu 1000 °C temperatūrā kopā ar krītu vai kaļķakmeni un kokogli. Ogle reducē nātrija sulfātu līdz sulfīdam:

Na₂SO₄ + 2C → Na₂S + 2CO₂↑

Nātrija sulfīds reaģē ar kalcija karbonātu:

Na₂S + СаСО₃ → Na₂CO₃ + CaS

Iegūto kausējumu šķīdina ūdenī - soda izšķīst, bet nešķīstošo kalcija sulfīdu var nofiltrēt. Šķīdumu pēc tam ietvaicē, iegūstot nātrija karbonāta kristālhidrātu, kuru var atūdeņot izkarsējot.

Nātrija sulfātu savukārt var iegūt, apstrādājot akmenssāli (nātrija hlorīdu) ar sērskābi:

2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl↑

Reakcijas gaitā izdalījušos hlorūdeņradi šķīdina ūdenī, iegūstot sālsskābi.

Kad tika izstrādāta daudz ekonomiskākā Solveja metode (tā nedod kalcija sulfīda blakusproduktu), ar Leblāna paņēmienu strādājošās rūpnīcas tika slēgtas. 1900. gadā 90% sodas rūpnīcu jau strādāja pēc Solveja metodes.

Solveja metode

Beļģu inženieris ķīmiķis Ernests Solvejs (Ernest Solvay) 1861. gadā patentēja jaunu sodas ieguves paņēmienu, ko sauc arī par amonjaka metodi, jo tas pamatojas uz amonjaka un ogļskābās gāzes reakciju ar nātrija hlorīdu:

NH₃ + CO₂ + H₂O + NaCl → NaHCO₃ + NH₄Cl

Relatīvi mazšķīstošās (9,6 g uz 100 g ūdens pie 20 °C) nātrija hidrogēnkarbonāta nogulsnes nofiltrē un karsē pie 140—160 °C:

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

Veidojas nātrija karbonāts un CO₂. Ogļskābo gāzi no jauna izmanto ražošanas ciklā, tāpat kā amonjaku, kuru izdala no atsāļņa ar kalcija hidroksīda palīdzību:

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

Ogļskābo gāzi iegūst arī, karsējot kalcija karbonātu:

CaCO₃ → CaO + CO₂↑

Savukārt no kalcija oksīda rodas amonjaka reģenerēšanai nepieciešamais kalcija hidroksīds:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Mūsdienās šo metodi plaši izmanto visā pasaulē.

Hou metode

Šo paņēmienu izstrādājis ķīniešu ķīmiķis Hou Debangs (Hou Debang) 1930. gados. Tā ir modificēta Solveja metode, kurā neizmanto kalcija karbonātu, bet amonija hlorīdu atdala no šķīduma, to atdzesējot līdz 10 °C.

Īpašības

Pulverveida nātrija karbonāts

Karsējot nātrija karbonātu, tas sadalās par nātrija oksīdu un ogļskābo gāzi. Ūdens šķīdumos, reaģējot ar oglekļa dioksīdu, nātrija karbonāts veido nātrija hidrogēnkarbonātu NaHCO₃.

Izmantošana

Nātrija karbonāts ir viena no stikla pamatizejvielām. To lieto arī ziepju un sintētisko mazgāšanas līdzekļu ražošanā. Izmanto ūdens mīkstināšanai tehnikā (tvaika katlos) un sadzīvē, metālu attaukošanai, čuguna desulfatēšanai domnās. No sodas iegūst nātrija hidroksīdu, boraku, nātrija hidrogēnfosfātu. Pārtikas rūpniecībā to izmanto kā skābuma regulētāju, irdinātāju un pretsalipes vielu (E500).

Sodu izmanto dzelzi saturošu metāla virsmu un detaļu papildus apstrādei pēc iedarbības ar smilšu, skrošu vai citu abrazīvu strūklu. No atmosfēras brīvā mitruma, tam savienojoties ar atmosfērā esošo oglekļa dioksīdu, veidojas ogļskābe, kas veicina dzelzs oksidēšanos jeb rūsēšanu. Izmantojot apstrādi ar sodu, tā veido skābes neitralizējošu slāni līdz brīdim, kad virsma tiek nomazgāta.

Skatīt arī

• Soda
• Nātrija hidrogēnkarbonāts (dzeramā soda)