Uhličitanu sodného (Na 2 CO 3) je anorganická sůl sodíku, alkalických kovů a kyseliny uhličité. To je také známé po celém světě jako soda popel. Jezera a sopečné aktivity obohatily půdu sodíkem, ze kterého byly rostliny vyživovány; potom, po požáru, tyto rostliny šíří uhličitanový popel.
Jak tato sůl vzniká z kovového sodíku? Čistý sodík má valenční konfiguraci 3 s 1. Elektron orbitálu 3s 1 je snadno oddělitelný jinými přírodními prvky (jako je síra, kyslík, chlor, fluor atd.), Čímž se vytvářejí minerální sloučeniny, na nichž se podílí stabilní ion Na +.
Na + je v těchto pevných látkách doprovázen dalšími iontovými druhy; Z nich je uhličitan sodný v přírodě pouze jeden. Od té doby se používá ve všech civilizacích po celé věky. Tyto civilizace našly v tomto šedivě bílém prášku prospěšné vlastnosti pro své domovy a své lidi.
Tyto vlastnosti označily jeho použití, které dnes zachovávají tradiční aspekty minulosti, a další se přizpůsobují současným potřebám.
Uhličitan sodný je v přírodě velmi hojný a snad také na jiných územích mimo planetu Zemi, jako jsou některé měsíce sluneční soustavy.
Vzorec
Chemický vzorec pro uhličitanu sodného Na 2 CO 3. Jak se to interpretuje? To znamená, že v krystalické pevné látce jsou pro každý iont CO 3 2– dva ionty Na +.
Struktura
Horní obrázek ukazuje strukturu Na 2 CO 3 anhydridu kyseliny (také nazývaný kalcinovaná soda). Purpurové koule odpovídá Na + iontů, zatímco černá a červená koule odpovídají CO 3 2- iontů.
Uhličitanové ionty mají rovnou trigonální strukturu s atomy kyslíku v jejich vrcholech.
Obrázek poskytuje panorama z vyšší roviny. Systému Na + ionty jsou obklopeny šesti atomy kyslíku, pocházející z CO 3 2- ionty. To znamená, že v Na 2 CO 3 anhydrid sodný splňuje osmiúhelníkovou koordinační geometrii (je uzavřen ve středu oktaedronu).
Tato struktura je však také schopna pojmout molekuly vody a interagovat vodíkovými vazbami s vrcholky trojúhelníků.
Ve skutečnosti, hydráty Na 2 CO 3 (Na 2 CO 3 · 10H 2 O, Na 2 CO 3 · 7H 2 O, Na 2 CO 3 · H 2 O, a další), jsou větší množství, než je bezvodá sůl.
Thermonatrit (Na 2 CO 3 · H 2 O), natron (Na 2 CO 3 · 10 H 2 O) a tron (Na 3 (HCO 3) (CO 3) · 2H 2 O jsou hlavní přírodní zdroje uhličitanu sodík, zejména minerální trona, představovaný na prvním obrázku.
Aplikace
Uhličitan sodný plní četné funkce v lidech, domácnostech a průmyslu, mezi tyto funkce vyniká následující:
- Uhličitan sodný se používá v mnoha čisticích prostředcích. Důvodem je jeho dezinfekční kapacita, schopnost rozpouštět tuky a jeho vlastnost změkčit vodu. Je součástí pracích prostředků používaných v prádelnách, automatických myčkách nádobí, čističích skel, odstraňovačů skvrn, bělidel atd.
- Dezinfekční prostředek s uhličitanem lze použít na hrubé tvrdé povrchy, jako jsou podlahy, stěny, porcelán a vany, s výjimkou skleněných vláken a hliníku, které mohou být poškrábány.
- Používá se v některých potravinách, aby se zabránilo spékání, které se v nich může vyskytnout.
- Je přítomen v různých výrobcích pro osobní péči, jako jsou bublinkové koupele, zubní pasty a mýdla.
- Používá se ve sklářském průmyslu díky své schopnosti rozkládat silikáty.
- Používá se při údržbě bazénů, kde plní dezinfekční a regulační funkci pH.
- U lidí se terapeuticky používá při léčbě pálení žáhy a dermatitidy.
- Ve veterinární medicíně se používá k léčbě kožních červů a čištění pleti.
Jak se to dělá?
Uhličitan sodný lze vyrábět pomocí solného roztoku z moří a vápence (CaCO 3) v procesu Solvay. Na obrázku výše je znázorněn diagram procesu označující výrobní cesty, jakož i činidla, meziprodukty a produkty. Reagencie jsou psány zelenými písmeny a produkty červenými písmeny.
Sledování těchto reakcí může být trochu složitější, ale celková rovnice, která označuje pouze reaktanty a produkty, je:
2NaCl (aq) + CaCO 3 (y) <=> Na 2 CO 3 (y) + CaCl 2 (aq)
CaCO 3 má velmi stabilní krystalickou strukturu, takže neustále vyžaduje hodně energie, aby se rozložil na CO 2. Kromě toho, tento proces vytváří velké množství CaCI 2 (chlorid vápenatý) a jiných nečistot, jejichž vypouštění ovlivňují kvalitu vod a životního prostředí.
Existují také jiné způsoby výroby uhličitanu sodného v průmyslových podmínkách, jako jsou procesy Hou a Leblanc.
Dnes je udržitelné jej získat ze svých přírodních minerálů, přičemž trona je z nich nejhojnější.
Na druhé straně tradičnější metoda spočívala v pěstování a spalování rostlin a řas bohatých na sodík. Poté byl popel opláchnut vodou a podroben zahřívání, dokud nebyl získán produkt. Odtud přišel slavný sodový popel.
Vlastnosti
Na 2 CO 3 je bez zápachu, hygroskopická bílá pevná látka s molekulovou hmotností 106 g / mol a o hustotě 2,54 g / ml při 25 ° C.
Jeho vlastnosti se mění, když do své krystalické struktury začleňuje molekulu vody. Protože voda může tvořit vodíkové vazby a ionty mezi nimi „vytvářejí prostor“, objem krystalu se zvyšuje a hustota hydrátu klesá. Například pro Na 2 CO 3 · 10H 2 O, jeho hustota je 1,46 g / ml.
Na 2 CO 3 taje při 851 ° C a rozkládá se podle následující rovnice:
Na 2 CO 3 (S) => na 2 O (y) + CO 2 (g)
I když se ionty CO 3 2– a Na + liší velikostí, jejich elektrostatické interakce jsou velmi účinné a udržují stabilní krystalovou mříž.
Molekuly vody „se dostanou do cesty“ těchto interakcí a jako výsledek jsou hydráty náchylnější k rozkladu než anhydrid.
Je to bazická sůl; to znamená, že když se rozpustí ve vodě, vytvoří roztok s pH vyšším než 7. To je způsobeno hydrolýzou CO 3 2–, jejíž reakce uvolňuje OH - v médiu:
CO 3 2- (aq) + H 2 O (l) <=> HCO 3 - (aq) + OH - (aq)
Je velmi rozpustný ve vodě a v polárních rozpouštědlech, jako je glycerol, glycerin, aceton, acetáty a kapalný amoniak.
Reference
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. V části Prvky skupiny 1. (Čtvrté vydání., S. 265). Mc Graw Hill.
- scifun.org. (2018). Uhličitan sodný a uhličitan sodný. Citováno z 8. dubna 2018, z: scifun.org
- Wikipedia. (2018). Uhličitan sodný. Citováno 8. dubna 2018 z: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Uhličitan sodný. Citováno z 8. dubna 2018, z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ciner Resources Corporation. (2018). Soda Ash. Citováno z 8. dubna 2018, z: ciner.us.com
- Qniemiec. (7. května 2010). Solvay proces.. Obnoveno z: Wikimedia.org
- Peltier K. (3. července 2018). Vše, co potřebujete vědět o uhličitanu sodném. Citováno z 8. dubna 2018, z: thespruce.com
- Čistá průmyslová odvětví. (2018). Uhličitan sodný - použití uhličitanu sodného. Citováno z 8. dubna 2018, z: science.jrank.org