Carbonat de sodiu (Na 2 CO 3) este o sare anorganică de sodiu, de metal alcalin și acid carbonic. Este cunoscut și la nivel mondial sub denumirea de cenușă de sodă. Lacurile și activitățile vulcanice au îmbogățit solurile cu sodiu, din care au fost hrănite plantele; apoi, după un incendiu, aceste plante au răspândit cenușa de carbonat.
Cum se produce această sare din sodiu metalic? Sodatul pur are o configurație valență 3s 1 . Electronul orbitalului 3s 1 este ușor detașat de alte elemente ale naturii (cum ar fi sulful, oxigenul, clorul, fluorul etc.), formând compuși minerali în care participa ionul stabil Na + .
Na + este însoțit de alte specii ionice din aceste solide; Dintre acestea, carbonatul de sodiu este doar unul mai prezent în natură. De atunci a fost folosit în toate civilizațiile de-a lungul veacurilor. Aceste civilizații găseau în această pudră albă cenușie proprietăți benefice pentru casele lor și pentru oamenii lor.
Aceste proprietăți au marcat utilizările sale, care astăzi mențin aspecte tradiționale ale trecutului, iar altele se adaptează nevoilor actuale.
Carbonatul de sodiu este foarte abundent în natură și poate și în alte teritorii din afara planetei Pământ, cum ar fi unele dintre lunile sistemului solar.
Formulă
Formula chimică pentru carbonat de sodiu este Na 2 CO 3 . Cum se interpretează? Înseamnă că, în solidul cristalin, pentru fiecare CO 3 2– ion există doi ioni Na + .
Structura
Superioară Emisiunile imagine structura de Na 2 CO 3 anhidridă (numită sodă calcinată). Sferele violet corespund Na + ioni , în timp ce negru și roșu sfere corespund CO 3 2- ioni .
Ionii de carbonat au o structură trigonală plană, cu atomi de oxigen la vârfurile lor.
Imaginea oferă o panoramă văzută dintr-un plan superior. Ionii Na + sunt inconjurati de sase atomi de oxigen, proveniti din 2 - ioni CO 3 . Adică în anhidridă de Na 2 CO 3 se întâlnește o geometrie de coordonare octaedrică (este închisă în centrul unui octaedru).
Cu toate acestea, această structură este de asemenea capabilă să găzduiască molecule de apă, interacționând prin legături de hidrogen cu vârfurile triunghiurilor.
De fapt, hidrații 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, și altele) sunt de o abundență mai mare decât sarea anhidră.
Termatrita (Na 2 CO 3 · H 2 O), natron (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) și trone (Na 3 (HCO 3 ) (CO 3 ) · 2H 2 O sunt principalele surse naturale de carbonat sodiu, în special trona minerală, reprezentată în prima imagine.
Aplicații
Carbonatul de sodiu îndeplinește numeroase funcții în oameni, case și industrie, printre aceste funcții se evidențiază următoarele:
- Carbonatul de sodiu este utilizat în multe produse de curățare. Acest lucru se datorează capacității sale dezinfectante, puterii sale de a dizolva grăsimile și proprietății sale de a înmuia apa. Face parte din detergenții folosiți în spălătorii, mașinile de spălat vase automate, mașinile de curățat sticla, îndepărtarea petelor, înălbitorii etc.
- Dezinfectantul cu carbonat poate fi utilizat pe suprafețe dure neferice, cum ar fi podele, pereți, porțelan și căzi, cu excepția fibrei de sticlă și a aluminiului, care pot fi zgâriate de acesta.
- Este utilizat în unele alimente pentru a evita coacerea care poate apărea în acestea.
- Este prezent în diferite produse de îngrijire personală, cum ar fi băi cu bule, paste de dinți și săpunuri.
- Este utilizat în industria sticlei datorită capacității sale de a descompune silicatele.
- Este utilizat la întreținerea bazinelor de înot, unde îndeplinește o funcție dezinfectantă și de reglare a pH-ului.
- La om este utilizat terapeutic în tratamentul arsurilor la stomac și dermatitei.
- În medicina veterinară este utilizat în tratamentul râmei și la curățarea pielii.
Cum se face?
Carbonatul de sodiu poate fi fabricat folosind saramură din mări și calcar (CaCO 3 ) în procesul Solvay. În imaginea de mai sus este ilustrată o diagramă a procedeului care indică rutele de producție, precum și reactivii, intermediarii și produsele. Reactivii sunt scrise cu litere verzi, iar produsele cu litere roșii.
Urmărirea acestor reacții poate fi un pic dificilă, dar ecuația generală care indică doar reactanții și produsele este:
2NaCI (aq) + CaCO 3 (s) <=> Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (aq)
CaCO 3 are o structură cristalină foarte stabilă, astfel că necesită constant multă energie pentru a o descompune în CO 2 . În plus, acest proces generează cantități mari de CaCl 2 (clorură de calciu) și alte impurități, ale căror evacuări afectează calitatea apelor și a mediului.
Există, de asemenea, alte metode de producție pentru carbonat de sodiu în medii industriale, cum ar fi procedeele Hou și Leblanc.
Astăzi este durabil să-l obții din mineralele sale naturale, trona fiind cea mai abundentă dintre acestea.
Pe de altă parte, metoda mai tradițională a constat în creșterea și arderea plantelor bogate în sodiu și alge. Apoi, cenușa a fost scăldată cu apă și supusă încălzirii până la obținerea produsului. De aici a venit celebra cenușă de sodă.
Proprietăți
Na 2 CO 3 este inodor, solid alb , higroscopic , cu o greutate moleculară de 106 g / mol și o densitate de 2,54 g / ml la 25 ° C.
Proprietățile sale se schimbă pe măsură ce încorporează o moleculă de apă în structura sa cristalină. Deoarece apa poate forma legături de hidrogen și ioni „fac spațiu” între ei, volumul cristalului crește și densitatea hidratului scade. De exemplu, pentru Na 2 CO 3 · 10H 2 O, densitatea este de 1,46 g / ml.
Na 2 CO 3 se topește la 851 ºC, descompunându-se conform următoarei ecuații:
Na 2 CO 3 (s) => Na 2 O (s) + CO 2 (g)
Din nou, deși ionii CO 3 2– și Na + diferă ca mărime, interacțiunile electrostatice ale acestora sunt foarte eficiente și mențin o rețea de cristal stabilă.
Moleculele de apă „intră în calea” acestor interacțiuni și, ca urmare, hidrații sunt mai susceptibili la descompunere decât anhidrida.
Este o sare de bază; adică, atunci când este dizolvat în apă, generează o soluție cu un pH mai mare de 7. Acest lucru se datorează hidrolizei de CO 3 2 - a cărei reacție eliberează OH - în mediu:
CO 3 2- (aq) + H 2 O (l) <=> HCO 3 - (aq) + OH - (aq)
Este foarte solubil în apă și în solvenți polari, cum ar fi glicerina, glicerina, acetona, acetatele și amoniacul lichid.
Referințe
- Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. În Elemente ale grupului 1. (Ediția a patra., P. 265). Mc Graw Hill.
- scifun.org. (2018). Carbonat de hidrogen de sodiu și carbonat de sodiu. Preluat pe 8 aprilie 2018, de pe: scifun.org
- Wikipedia. (2018). Bicarbonat de sodiu. Preluat pe 08 aprilie 2018, de pe: en.wikipedia.org
- Extract. (2018). Bicarbonat de sodiu. Preluat pe 8 aprilie 2018, de la: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ciner Resources Corporation. (2018). Soda Ash. Preluat pe 8 aprilie 2018, de pe: ciner.us.com
- Qniemiec. (7 mai 2010). Procesul Solvay. . Recuperat de la: Wikimedia.org
- Peltier K. (3 iulie 2018). Tot ce trebuie să știți despre carbonita de sodiu. Preluat pe 8 aprilie 2018, de pe: thespruce.com
- Industrii nete. (2018). Carbonat de sodiu - Utilizări ale carbonatului de sodiu. Preluat pe 8 aprilie 2018, de pe: science.jrank.org