Е500 – Карбонаты натрия

Содержание

[убрать]

· 1 Тривиальные названия

· 2 Оксиды и гидроксиды

· 3 Нахождение в природе

· 4 Получение

o 4.1 Способ Леблана

o 4.2 Промышленный аммиачный способ (способ Сольве)

o 4.3 Способ Хоу

§ 4.3.1 Сравнение способов

· 5 Свойства

· 6 Применение

· 7 Примечания

Тривиальные названия[править | править вики-текст]

Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.

· Na₂CO₃ (карбонат натрия) — кальцинированная сода, бельевая сода

· Na₂CO₃·10H₂O (декагидрат карбоната натрия, содержит 62,5 % кристаллизационной воды) — стиральная сода; иногда выпускается в виде Na₂CO₃·H₂O или Na₂CO₃·7H₂O

· NaHCO₃ (гидрокарбонат натрия) — пищевая сода, натрий двууглекислый (устар.), бикарбонат натрия

Название «сода» происходит от растения солянка содоносная^[en] (лат. Salsola soda), из золы которого её добывали. Кальцинированной соду называли потому, что для получения её из кристаллогидрата приходилось его кальцинировать (то есть нагревать до высокой температуры).

Каустической содой называют гидроксид натрия (NaOH).

Оксиды и гидроксиды[править | править вики-текст]

Вид	Для Na	Для С
Гидроксид	NaOH	H2CO3
Оксид	Na2O	CO2

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

В природе сода встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде следующих минералов:

· нахколит NaHCO₃

· трона Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O

· натрит (сода) Na₂CO₃·10H₂O

· термонатрит Na₂CO₃·Н₂O.

Современные содовые озёра известны в Забайкалье и в Западной Сибири; большой известностью пользуетсяозеро Натрон в Танзании и озеро Сирлс в Калифорнии. Трона, имеющая промышленное значение, открыта в1938 в составе эоценовой толщи Грин-Ривер (Вайоминг, США). Вместе с троной в этой осадочной толще обнаружено много ранее считавшихся редкими минералов, в том числе давсонит, который рассматривается как сырьё для получения соды и глинозёма. В США природная сода удовлетворяет более 40 % потребности страны в этом полезном ископаемом.

Получение[править | править вики-текст]

До начала XIX века карбонат натрия получали преимущественно из золы некоторых морских водорослей и прибрежных растений.

Способ Леблана [править | править вики-текст]

В 1791 году французский химик Никола Леблан получил патент на «Способ превращения глауберовой соли в соду». По этому способу при температуре около 1000 °C запекается смесь сульфата натрия («глауберовой соли»), мела или известняка (карбоната кальция) и древесного угля. Уголь восстанавливает сульфат натрия до сульфида:

Na₂SO₄ + 2C → Na₂S + 2CO₂↑.

Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:

Na₂S + СаСО₃ → Na₂CO₃ + CaS.

Полученный расплав обрабатывают водой, при этом карбонат натрия переходит в раствор, сульфид кальция отфильтровывают, затем раствор карбоната натрия упаривают. Сырую соду очищают перекристаллизацией. Процесс Леблана даёт соду в виде кристаллогидрата (см. выше), поэтому полученную соду обезвоживают кальцинированием.

Сульфат натрия получали обработкой каменной соли (хлорида натрия) серной кислотой:

2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl↑.

Выделявшийся в ходе реакции хлороводород улавливали водой с получением соляной кислоты.

Первый содовый завод такого типа в России был основан промышленником М. Прангом и появился в Барнауле в 1864 году.

После появления более экономичного (не остаётся в больших количествах побочный сульфид кальция) и технологичного способа Сольве, заводы, работающие по способу Леблана, стали закрываться. К 1900 году 90 % предприятий производили соду по методу Сольве, а последние фабрики, работающие по методу Леблана закрылись в начале 1920-х.

Промышленный аммиачный способ (способ Сольве) [править | править вики-текст]

Карбонат натрия

В 1861 году бельгийский инженер-химик Эрнест Сольве запатентовал метод производства соды, который используется и по сей день.

В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака и диоксида углерода, то есть как бы вводят гидрокарбонат аммония NH₄HCO₃:

NH₃ + CO₂ + H₂O + NaCl → NaHCO₃ + NH₄Cl.

Выпавший остаток малорастворимого (9,6 г на 100 г воды при 20 °C) гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (обезвоживают) нагреванием до 140—160 °C, при этом он переходит в карбонат натрия:

2NaHCO₃ →(t) Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O.

Образовавшийся CO₂ возвращают в производственный цикл. Хлорид аммония NH₄Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)₂:

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

и полученный NH₃ также возвращают в производственный цикл.

Таким образом, единственным отходом производства является хлорид кальция, не имеющий широкого промышленного применения, кроме использования в качестве противообледеняющего реагента для посыпания улиц.

Первый содовый завод такого типа в мире был открыт в 1863 в Бельгии; первый завод такого типа в России был основан в районе уральского городаБерезники фирмой «Любимов, Сольве и Ко» в 1883 году. Его производительность составляла 20 тысяч тонн соды в год. В 2010 году ФАС России отказала фирме Solvay в покупке этого завода, разрешив покупку группе Башкирская химия (ей также принадлежит завод Сода).^{[ источник не указан 952 дня ]}

До сих пор этот способ остаётся основным способом получения соды во всех странах.

Способ Хоу [править | править вики-текст]

Разработан китайским химиком Хоу (Hou Debang) в 1930-х годах. Отличается от процесса Сольве тем, что не использует гидроксид кальция.

По способу Хоу в раствор хлорида натрия при температуре 40 градусов подается диоксид углерода и аммиак. Менее растворимый гидрокарбонат натрия в ходе реакции выпадает в осадок (как и в методе Сольве). Затем раствор охлаждают до 10 градусов. При этом выпадает в осадок хлорид аммония, а раствор используют повторно для производства следующих порций соды.

Сравнение способов [править | править вики-текст]

По методу Хоу в качестве побочного продукта образуется NH₄Cl вместо CaCl₂ по методу Сольве.

Способ Сольве был разработан до появления процесса Габера, в то время аммиак был в дефиците, поэтому регенерировать его из NH₄Cl было необходимо. Метод Хоу появился позже, необходимость регенерации аммиака уже не стояла так остро, соответственно, аммиак можно было не извлекать, а использовать его как азотное удобрение в виде соединения NH₄Cl.

Тем не менее NH₄Cl содержит хлор, избыток которого вреден для многих растений, поэтому использование NH₄Cl в качестве удобрения ограничено. В свою очередь рис хорошо переносит избыток хлора, и в Китае, где применяется NH₄Cl для рисоводства, метод Хоу, дающий NH₄Cl в качестве побочного продукта, более широко представлен по сравнению с другими регионами.

В настоящее время в ряде стран практически весь искусственно производящийся карбонат натрия вырабатывается по методу Сольве (включая метод Хоу как модификацию), а именно в Европе 94 % искусственно производимой соды, во всем мире — 84 % (2000 год)^[1].

Свойства[править | править вики-текст]

Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na₂CO₃·10H₂O, при 32,017 °C переходит в бесцветный ромбический Na₂CO₃·7H₂O, последний при нагревании до 35,27 °C бесцветный переходит в ромбический Na₂CO₃·H₂O.

Безводный карбонат натрия представляет собой бесцветный кристаллический порошок.

Свойства карбоната натрия
Параметр	Безводный карбонат натрия	Декагидрат Na2CO3·10H2O
Молекулярная масса	105,99 а. е. м.	286,14 а. е. м.
Температура плавления	852 °C (по другим источникам, 853 °C)	32 °C
Растворимость	Не растворим в ацетоне, и сероуглероде, мало растворим в этаноле хорошо растворим вглицерине, и воде (см. таблицу ниже)	растворим в воде, не растворим в этаноле
Плотность ρ	2,53 г/см³ (при 20 °C)	1,446 г/см³ (при 17 °C)
Стандартная энтальпия образования ΔH	−1131 кДж/моль (т) (при 297 К)	−4083,5 кДж/моль ((т) (при 297 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G	−1047,5 кДж/моль (т) (при 297 К)	−3242,3 кДж/моль ((т) (при 297 К)
Стандартная энтропия образования S	136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К)
Стандартная мольнаятеплоёмкость Cp	109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К)

Растворимость карбоната натрия в воде
Температура, °C
Растворимость, г Na2CO3 на 100 г H2O		12,2	21,8	29,4	39,7	48,8	47,3	46,4	45,1	44,7	42,7	39,3

В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):

CO₃²⁻ + H₂O ↔ HCO₃⁻ + OH⁻

Первая константа диссоциации угольной кислоты равна 4,5·10⁻⁷. Все кислоты, более сильные, чем угольная, вытесняют её в реакции с карбонатом натрия. Так как угольная кислота крайне нестойкая, она тут же разлагается на воду и углекислый газ:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O

Применение[править | править вики-текст]

Карбонат натрия на Викискладе^?

Карбонат натрия используют в стекольном производстве; мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков; эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для смягчения воды паровых котлов и вообще устранения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na₂B₄O₇, Na₂HPO₄. Может использоваться в сигаретных фильтрах^[2].

В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки E500, — регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию. Карбонат натрия (кальцинированная сода, Na₂CO₃) имеет код 500i, гидрокарбонат натрия (пищевая сода, NaHCO₃) — 500ii, их смесь — 500iii.

Также используется для приготовления проявителя фотоматериалов.

Е500 – Карбонаты натрия

Одному хорошему человеку нужна Ваша помощь. Подробности здесь.

Другие названия добавки (синонимы)

Е500

E500 — группа пищевых добавок использующаяся в основном в качестве разрыхлителей и регуляторов кислотности. В обиходе добавки E500 называют содой. По химическому составу они представляют собой карбонаты натрия — натриевые соли угольной кислоты. В пищевых продуктах в основном используются:

• карбонат натрия (sodium carbonate, Na₂CO₃) — кальцинированная сода;
• гидрокарбонат натрия (sodium hydrogen carbonate, NaHCO₃) — питьевая или пищевая сода. Также используются названия: натрий двууглекислый, бикарбонат натрия sodium bicarbonate;
• смесь карбоната и гидрокарбоната натрия (sodium sesquicarbonate).

Слово «сода» берет свое название от латинского названия растения «Salsola Soda». Ранее большой объем соды добывали именно из золы этого растения. Данный клас веществ был известен еще за много веков до нашей эры. В то время ее добывали из месторождений минералов (термонатрит, трон, натрон, нахколит) или из содовых озер. Также сода встречается в природе в составе некоторых морских водорослей.

Сегодня известно несколько способов получения соды, но наибольшее распространение получил способ Сольве. Именно он используется более чем в 90% промышленной добычи соды. Исходными веществами в данном процессе является хлорид натрия (поваренная соль), амиак, диоксид углерода (углекислый газ) и вода. Для получения карбоната натрия необходим процесс кальцинирования (нагревание до высокой температуры). Именно поэтому карбонат натрия часто называют кальцинированной содой. В США более 40% соды получают из природных месторождений. В странах СНГ сода получается промышленным способом в виду отсутствия крупных залежей содосодержащих минералов.

Многовековой опыт использования соды, показал что добавку E500 никак нельзя относить к разряду вредных для человеческого организма. В пищевых продуктах она выполняет лишь полезные функции.

Карбонаты натрия применяются в пищевой промышленности для препятствования слёживанию и комкованию продуктов, а также для регулирования их кислотности. Наиболее часто добавка встречается в хлебобулочных изделиях, разнообразных рулетах, тортах, печеньях.

НАТРИЯ КАРБОНАТ (кальцинир. сода) Na2CO3, бесцв. кристаллы; до 350 °С существует а-модификация (см. табл.), в интервале 350-479 °С-b с моноклинной кристаллич. решеткой, а выше 479 °С- гексагoн. модификация g (а = 0,5215 нм, с = 0,6584 нм, z = 2, пространств. группа Р63тс); DH0 переходов ab и bg соотв. 0,80 и 2,1 кДж/моль; т. пл. 858 °С; DH0пл 28 кДж/моль. Гигроскопичен. Р-римость в воде 17,69% по массе (20 °С); DH0 растворения для бесконечно разб. р-ра — 26,65 кДж/моль; р-ры имеют сильнощелочную р-цию. Ниже 32 °С из водных р-ров кристаллизуется декагидрат, в интервале 32-35 °С -гексагидрат, выше 35 °С-моногидрат, а выше 112,5 °С- безводная соль. В природе натрия карбонат встречается в виде грунтовых рассолов, рапы в озерах и минералов-натрона Na2CO3.10Н2О, термонатрита Na2CO3.H2O, троны Na2CO3.NaHCO3 x х 2Н2О. В СССР мощность месторождений природного натрия карбоната ок. 4 млн. т. Крупные запасы натрия карбоната сосредоточены в США, Канаде, Кении, Мексике, ЮАР и др. Осн. кол-во натрия карбоната получают аммиачно-хлоридным способом (способ Сольвэ): естественный или искусственно приготовленный рассол NaCl очищают от примесей Са и Mg действием Na2CO3 и Са(ОН)2, насыщают NH3, а затем подвергают карбонизации в барботажных колоннах; осн. р-ция: Прокаливанием NaHCO3 получают Na2CO3. Натрия карбонат добывают также из прир. залежей, соляных рассолов. Применяют: как компонент шихты в произ-ве стекла; для получения мыла и др. моющих ср-в, гидроксида Na и др. соед. Na; при варке целлюлозы; для обработки бокситов в произ-ве Аl; для нейтрализации кислых компонентов при очистке нефтепродуктов; для получения пигментов, напр. Fe2O3 из FeCl3. ПДК в воздухе 2 мг/м3. СВОЙСТВА КАРБОНАТА И ГИДРОКАРБОНАТА НАТРИЯ Г и д р о к а р б о н а т (питьевая, или пищевая, сода) NaHCO3-бесцв. кристаллы; разлагается при 100-150 °С; р-римость (% по массе): в воде-8,8 (20 °С), 14,1 (60 °С); этаноле-1,18 (15,5°С). Получают насыщением СО2 водного р-ра натрия карбоната. Применяют как источник СО2 при выпечке хлеба и изготовлении кондитерских изделий; в произ-ве безалкогольных напитков, искусств. минер. вод, компонент огнету-шащих составов; как лек. ср-во. Лит.: Баталии Ю. В., Урасип М.А., Шаманский И. Л., Сульфат натрия и природная сода,,М.. 1969. Я. С. Рукк.

Источник: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/2769.html

Дата добавления: 2015-08-17