碳酸鈉

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碳酸鈉
別名 蘇打、純鹼、洗滌鹼、鹼(生活常用)
識別
CAS號 497-19-8
RTECS VZ4050000
性質
化學式 Na2CO3
摩爾質量 105.99 g·mol⁻¹
外觀 白色固體
密度 2.5 g/cm³ (固)
熔點 851 °C
沸點 1600 °C
溶解性 21.5 g/100 ml (20 °C)
pKb 3.67

pKa1 = 6.35 pKa2 = 10.33

結構
配位幾何 三角雙錐
危險性
歐盟危險性符號
刺激性刺激性 Xi
警示術語 R:R36
安全術語 S:S2-S22-S26
MSDS Safety Data Sheet External MSDS
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
2
0
 
閃點 不可燃
相關物質
其他陰離子 碳酸氫鈉
其他陽離子 碳酸鋰碳酸鉀
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

碳酸鈉,俗名蘇打純鹼洗滌鹼,生活中亦常稱「」。化學式:Na2CO3,普通情況下為白色粉末,為強電解質。密度為2.532g/cm3,熔點為851℃,易溶於水,具有的通性。

製取方法[編輯]

索爾維法[編輯]

反應分三個步驟進行:

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

反應生成的二氧化碳(CO2)可以回收再用,而氯化銨(NH4Cl)又可以與生石灰反應,產生NH3,重新作為原料使用:

2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O

氨鹼法使生產實現了連續性生產,食鹽的利用率得到提高,產品質量純淨,因而被稱為「純鹼」,但最大的優點還在於成本低廉。

聯合制鹼法[編輯]

侯氏(聯合制鹼法)與索氏兩法的區別是對於氯化銨的處理。索氏是加入生石灰發使氨逸出,而侯氏是加入食鹽使氯化銨結晶而出。

歷史[編輯]

在聯合制鹼法發明以前,氨鹼法(亦稱為索爾維製鹼法)應用最為廣泛。是比利時人歐內斯特·索爾維(Ernest Solvay)於1862年發明的。 1867年索爾維公司製造的產品在巴黎世界博覽會上獲得銅製獎章,此法被正式命名為索爾維法。此時,純鹼的價格大大下降。消息傳到英國,正在從事路布蘭法制鹼的英國哈琴森公司取得了兩年獨佔索爾維法的權利。1873年哈琴森公司改組為卜內門公司(Brunner Mond,即帝國化學工業(ICI)的前身),建立了大規模生產純鹼的工廠,後來,法、德、美等國相繼建廠。這些國家發起組織索爾維公會,設計圖紙只向會員國公開,對外絕對保守秘密。凡有改良或新發現,會員國之間彼此通氣,並相約不申請專利,以防泄露。除了技術之外,營業也有限制,他們採取分區售貨的辦法,例如中國市場由英國卜內門公司獨佔。由於如此嚴密的組織方式,凡是不得索爾維公會特許權者,根本無從問津氨鹼法生產詳情。直至20世紀初,許多國家要想探索索爾維法奧秘的廠商,無不以失敗而告終。直至有關專利告終,此製作方法才大白於世。

二氧化碳和飽和食鹽水為原料製得,稱為聯合制鹼法,是中國化學家侯德榜氨鹼法的基礎上改進而成,該法在世界博覽會上獲得金制獎章。在北美,由於有大量天然碳酸鈉礦藏存在,用天然的鹼人工加工精製是製取碳酸鈉的主要手段(天然鹼法)。碳酸鈉是化學及工業中的重要原材料。2003年,中國碳酸鈉產量已經超過美國躍居世界第一。

結晶水合物[編輯]

碳酸鈉的結晶水合物俗稱石鹼,其分子式為Na2CO3·10H2O,帶十個結晶水,在乾燥的空氣中易風化

水溶液[編輯]

其水溶液顯弱鹼性(所以被稱為純鹼),有滑膩感,可以用於洗滌油污。

  • 在不斷通入二氧化碳氣體的情況下,碳酸鈉會與二氧化碳,共同反應生成碳酸氫鈉
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3
  • 碳酸鈉遇酸會發生劇烈反應,同時生成二氧化碳:
Na2CO3 + 2H+ → 2Na+ + CO2 + H2O

該性質被利用於製造氣體滅火器。

Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3
  • 在水溶液中,碳酸鈉會完全電解為碳酸根與鈉離子,碳酸根會發生水解
CO32- + H2O → HCO3- + OH-

應用[編輯]

碳酸鈉的主要工業應用領域為平板玻璃、日用玻璃、合成洗衣粉、氧化鋁等行業。

在生產生活中,碳酸鈉被用於製作麵點,製取氫氧化鈉等,或作為多種洗滌劑的配方。水的淨化用它來做軟化劑。


碳酸鈉在極高的溫度(1000°C以上)會少量分解,但是在沒有外加助劑的情況下,即使到1270°C,在數小時內仍然只是少部份分解(<2%)。

Na2CO3 → Na2O + CO2

這個反應是勒布朗法生產氫氧化鈉的原理

參見[編輯]