碳酸钠

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碳酸钠
别名 苏打、纯碱、洗涤碱、碱(生活常用)
识别
CAS号 497-19-8
RTECS VZ4050000
性质
化学式 Na2CO3
摩尔质量 105.99 g·mol⁻¹
外观 白色固体
密度 2.5 g/cm³ (固)
熔点 851 °C
沸点 1600 °C
溶解性 21.5 g/100 ml (20 °C)
pKb 3.67

pKa1 = 6.35 pKa2 = 10.33

结构
配位几何 三角双锥
危险性
欧盟危险性符号
刺激性刺激性 Xi
警示术语 R:R36
安全术语 S:S2-S22-S26
MSDS Safety Data Sheet External MSDS
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
2
0
 
闪点 不可燃
相关物质
其他阴离子 碳酸氢钠
其他阳离子 碳酸锂碳酸钾
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

碳酸钠,俗名苏打纯碱洗滌鹼,生活中亦常称“”。化学式:Na2CO3,普通情况下为白色粉末,为强电解质。密度为2.532g/cm3,熔点为851℃,易溶于水,具有的通性。

製取方法[编辑]

索尔维法[编辑]

反应分三個步驟进行:

  1. NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3
  2. NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl
  3. 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

反应生成的二氧化碳(CO2)可以回收再用,而氯化銨(NH4Cl)又可以与生石灰反应,产生NH3,重新作为原料使用:

2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O

氨碱法使生产实现了连续性生产,食盐的利用率得到提高,产品质量纯净,因而被称为「纯碱」,但最大的优点还在于成本低廉。

联合制碱法[编辑]

侯氏(联合制碱法)与索氏两法的区别是对于氯化铵的处理。索氏是加入生石灰发使氨逸出,而侯氏是加入食盐使氯化铵结晶而出。

历史[编辑]

在联合制碱法发明以前,氨碱法(亦稱為索爾維製碱法)应用最为广泛。是比利时人歐內斯特·索爾維(Ernest Solvay)於1862年發明的。 1867年索尔维公司制造的产品在巴黎世界博览会上获得铜制奖章,此法被正式命名为索尔维法。此时,纯碱的价格大大下降。消息传到英国,正在从事路布兰法制碱的英国哈琴森公司取得了两年独占索尔维法的权利。1873年哈琴森公司改组为卜内门公司(Brunner Mond,即帝國化學工業(ICI)的前身),建立了大规模生产纯碱的工厂,后来,法、德、美等国相继建厂。这些国家发起组织索尔维公会,设计图纸只向会员国公开,对外绝对保守秘密。凡有改良或新发现,会员国之间彼此通气,并相约不申请专利,以防泄露。除了技术之外,营业也有限制,他们采取分区售货的办法,例如中国市场由英国卜内门公司独占。由于如此严密的组织方式,凡是不得索尔维公会特许权者,根本无从问津氨碱法生产详情。直至20世纪初,许多国家要想探索索尔维法奥秘的厂商,无不以失败而告终。直至有關專利告終,此制作方法才大白於世。

二氧化碳和饱和食盐水为原料制得,称为联合制碱法,是中国化学家侯德榜氨碱法的基础上改进而成,该法在世界博览会上获得金制奖章。在北美,由于有大量天然碳酸钠矿藏存在,用天然的碱人工加工精制是製取碳酸钠的主要手段(天然碱法)。碳酸钠是化学及工业中的重要原材料。2003年,中国碳酸钠产量已经超过美国跃居世界第一。

结晶水合物[编辑]

碳酸钠的结晶水合物俗称石碱,其分子式为Na2CO3·10H2O,带十个结晶水,在干燥的空气中易风化

水溶液[编辑]

其水溶液显弱碱性(所以被称为纯碱),有滑腻感,可以用于洗涤油污。

  • 在不断通入二氧化碳气体的情况下,碳酸钠会与二氧化碳,共同反应生成碳酸氢钠
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3
  • 碳酸钠遇酸会发生剧烈反应,同时生成二氧化碳:
Na2CO3 + 2H+ → 2Na+ + CO2 + H2O

该性质被利用于制造气体灭火器。

Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3
  • 在水溶液中,碳酸钠会完全电解为碳酸根与钠离子,碳酸根会发生水解
CO32- + H2O → HCO3- + OH-

应用[编辑]

碳酸钠的主要工业应用领域为平板玻璃、日用玻璃、合成洗衣粉、氧化铝等行业。

在生产生活中,碳酸钠被用于制作麵点,制取氢氧化钠等,或作为多种洗涤剂的配方。水的净化用它来做软化剂。


碳酸钠在极高的温度(1000°C以上)会少量分解,但是在没有外加助剂的情况下,即使到1270°C,在数小时内仍然只是少部份分解(<2%)。

Na2CO3 → Na2O + CO2

这个反应是勒布朗法生产氢氧化钠的原理

參見[编辑]