無水碳酸鈉
| 無水碳酸鈉 |
|
中文名；純鹼 外文名；Sodium carbonate 中文名；碳酸鈉 外文名；Sodium Carbonate 俗名；蘇打、純鹼、洗滌鹼 化學式；Na2CO3 密度；2.532g/cm³ 熔點；851℃ 分解溫度；1744℃ 分子量；105.99 CAS號；497-19-8 EINECS號；207-838-8;231-867-5 沸點；1600℃ |
碳酸鈉(Sodium Carbonate)，是一種無機化合物，化學式為Na2CO3，分子量105.99 ，又叫純鹼，但分類屬於鹽，不屬於鹼。國際貿易中又名蘇打或鹼灰。它是一種重要的無機化工原料，主要用於平板玻璃、玻璃製品和陶瓷釉的生產。還廣泛用於生活洗滌、酸類中和以及食品加工等。[1]
目錄
簡介
在人工合成純鹼之前，古代就發現某些海藻晾曬後，燒成的灰燼中含有鹼類，用熱水浸取、濾清後可得褐色鹼液用於洗滌。大量的天然鹼來自礦物，以地下埋藏或鹼水湖為主。以沉積層存在的天然鹼礦品位最高，分布甚廣。最早發明人工合成純鹼方法是18世紀末，法國路布蘭用芒硝加石灰石和煤在高溫下還原並進行碳酸化，得到以含Na2CO3為主的粗製品——黑灰，經過浸取、蒸發、精製、再結晶、烘乾，獲得純度約為97%的重質純鹼。1861年，比利時歐內斯特·索爾維獨自發明了純鹼並獲得過專利。由於技術秘密保護一直未能大範圍應用，20世紀20年代才從美國突破，尤其是中國著名的化工專家侯德榜於1932年出版了《純鹼製造》一書，將保密70年，索爾維法公布於世。侯德榜還於1939-1942創建了侯氏制鹼法，並在四川建立了中試車間。1952年在大連化工廠設立了聯合制鹼車間。日本旭硝子公司推出的NA法，實質上是聯鹼和氨鹼的折中法。可隨意調節純鹼與氯化銨的比例。
碳酸鈉常溫下為白色無氣味的粉末或顆粒。有吸水性，露置空氣中逐漸吸收 1mol/L水分（約=15%）。其水合物有Na2CO3·H2O，Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O。
溶解性
碳酸鈉易溶於水和甘油。20℃時每一百克水能溶解20克碳酸鈉，35.4℃時溶解度最大，100克水中可溶解49.7克碳酸鈉，微溶於無水乙醇，難溶於丙醇。
化學性質
碳酸鈉的水溶液呈鹼性且有一定的腐蝕性，能與酸發生複分解反應，也能與一些鈣鹽、鋇鹽發生複分解反應。溶液顯鹼性，可使酚酞變紅。
穩定性
穩定性較強，但高溫下也可分解，生成氧化鈉和二氧化碳：
長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳，生成碳酸氫鈉，並結成硬塊：
碳酸鈉的結晶水合物石鹼（Na2CO3·10H2O）在乾燥的空氣中易風化：
熱力學函數
在（298.15K，100K）的熱力學函數：
狀態：固態
標準摩爾生成焓
：-1130.8 kJ·mol-1
標準摩爾生成吉布斯自由能
：-1048.1 kJ·mol-1
標準熵
：138.8 J·mol-1·K-1
水解反應
由於碳酸鈉在水溶液中水解，電離出的碳酸根離子與水中氫離子結合成碳酸氫根離子，導致溶液中氫離子減少，剩下電離的氫氧根離子，所以溶液pH顯鹼性。
由於碳酸根可以結合水中的質子（即氫離子）生成碳酸氫根和碳酸，並且能結合酸中的質子釋放二氧化碳。所以碳酸鈉在酸鹼質子理論中屬於布朗斯特鹼。
與酸反應
以鹽酸為例。當鹽酸足量時，生成氯化鈉和碳酸，不穩定的碳酸立刻分解成二氧化碳和水。這個反應可以用來製備二氧化碳：
總的化學方程式是：
當鹽酸少量時發生如下反應：
碳酸鈉與其他種類的酸也能發生類似的反應。
與鹼反應
碳酸鈉能和氫氧化鈣、氫氧化鋇等鹼發生複分解反應，生成沉澱和氫氧化鈉。工業上常用這種反應製備燒鹼（俗稱苛化法）：
與鹽反應
碳酸鈉能和鈣鹽、鋇鹽等發生複分解反應，生成沉澱和新的鈉鹽：
由於碳酸鈉在水中水解生成氫氧化鈉和碳酸，它與某些鹽的反應則會推動化學平衡向正方向移動，生成相應的鹼和二氧化碳：
蘇打是Soda的音譯，化學式為Na2CO3。它的名字頗多，學名叫碳酸鈉，俗名稱純鹼。帶有結晶水的叫水合碳酸鈉，有一水碳酸鈉（Na2CO3·H2O）、七水碳酸鈉（Na2CO3·7H2O）和十水碳酸鈉（Na2CO3·10H2O）三種。
在三種蘇打中，碳酸鈉的用途最廣。它是一種十分重要的化工產品，是玻璃、肥皂、紡織、造紙、製革等工業的重要原料。冶金工業以及淨化水也都用到它。它還可用於其他鈉化合物的製造。早在十八世紀，它就和硫酸、鹽酸、硝酸、燒鹼並列為基礎化工原料——三酸兩鹼之一。在日常生活中，蘇打也有很多用途，比如它可以直接作為洗滌劑使用，在蒸饅頭時加一些蘇打，可以中和發酵過程中產生的酸性物質。
小蘇打
小蘇打的化學式是NaHCO3。它的名字也有很多，學名碳酸氫鈉，又稱重碳酸鈉或酸式碳酸鈉。俗名除小蘇打外，還有焙燒蘇打、發酵蘇打和重鹼等。
小蘇打是白色晶體，溶於水，水溶液呈弱鹼性。
在熱空氣中，它能緩慢分解，放出一部分二氧化碳；加熱至270℃時全部分解放出二氧化碳：
它也能與酸（如鹽酸）作用放出二氧化碳：
小蘇打的這些性質，使它在生產和生活中有許多重要的用途。在滅火器里，它是產生二氧化碳的原料之一；在食品工業上，它是發酵粉的一種主要原料；在製造清涼飲料時，它也是常用的一種原料；在醫療上，它是治療胃酸過多的一種藥劑。
大蘇打
大蘇打是硫代硫酸鈉的俗名，又叫海波（Hypo的音譯）。水合物帶有五個結晶水（Na2S2O3·5H2O），故也叫做五水硫代硫酸鈉。
大蘇打是無色透明的晶體，易溶於水，水溶液顯弱鹼性。它在33℃以上的乾燥空氣中風化而失去結晶水。
在中性、鹼性溶液中較穩定，在酸性溶液中會迅速分解：
大蘇打具有很強的絡合能力，能跟溴化銀形成絡合物：
，把AgBr除掉，使顯影部分固定下來。
大蘇打還具有較強的還原性，能將氯氣等物質還原:
所以，它可以作為綿織物漂白後的脫氯劑。類似的道理，織物上的碘漬也可用它除去。另外，大蘇打還用於鞣製皮革、電鍍以及由礦石中提取銀等。
臭蘇打
以上三種是較常見常用的三種「蘇打」。除此之外有時」臭蘇打「會提及進來。
臭蘇打是硫化鈉的俗名，化學式為Na2S，又稱臭鹼、黃鹼、硫化鹼，具有臭味。溶解於冷水，極易溶於熱水，微溶於醇。
硫化鈉為無機化合物，純硫化鈉為無色結晶粉末。吸潮性強，易溶於水。水溶液呈強鹼性反應。觸及皮膚和毛髮時會造成灼傷。故硫化鈉俗稱硫化鹼。
硫化鈉受撞擊或者急劇加熱可能發生爆炸，化學性質不穩定，遇酸會放出有毒的硫化氫氣體：
硫化鈉能用於染料工業中生產硫化染料，是硫化青和硫化藍的原料。印染工業用作溶解硫化染料的助染劑。製革工業中用於水解使生皮脫毛，造紙工業用作紙張的蒸煮劑。還可用於紡織工業中棉織物染色的媒染劑、製藥工業用於生產解熱藥。硫化鈉還可用於直接電鍍中導電層的處理，通過硫化鈉與鈀反應生成膠體硫化鈀來達到在非金屬表面形成良好導電層的目的。
實驗室製取碳酸鈉：。
呂布蘭法
最早在1791年，古人就開始用食鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生產碳酸鈉，是為呂布蘭法。
此法原料利用不充分、勞動條件惡劣、產品質量不佳，逐漸為索爾維法代替。
索氏制鹼法
1859年，比利時人索爾維，用食鹽、氨水、二氧化碳為原料，於室溫下從溶液中析出碳酸氫鈉，將它加熱，即分解為碳酸鈉，人們將此方法稱為索氏制鹼法，此法一直沿用至今：
氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫銨，這是第一步：
第二步是：碳酸氫銨與氯化鈉反應生成的碳酸氫鈉沉澱和氯化銨，碳酸氫鈉之所以沉澱是因為它的溶解度較小。經過濾得到碳酸氫鈉固體：
這兩步總的化學方程式是：
第三步：加熱分解碳酸氫鈉，生成水、二氧化碳和碳酸鈉即我們要的純鹼：