Кальцинована сода: фізико-хімічні властивості і отримання

Фізико-хімічні характеристики

Кальцинована сода зовні являє собою добре розчинний у водному середовищі безбарвний порошок кристалічної будови, для якого властивий сильнощелочной тип хімічної реакції. Ця речовина характеризується підвищеною гігроскопічністю, в повітряному середовищі інтенсивно поглинає вологу і вуглекислоту, що сприяє утворенню кислих солей NaHCO_3. У разі зберігання на відкритому повітрі кальцинована сода схильна до швидкого злежування. Дана хімічна сполука служить основним реагентом для зв`язування іонів кальцію. У цій якості воно застосовується, коли потрібно перетворити кальцієву глину в натрієву.

Виробництво кальцинованої соди

Карбонат натрію, званий кальцинованої содою (Na₂CO₃), Є одним з найважливіших продуктів хімічної галузі. Без цієї речовини в наші дні не може обійтися жодна сфера народного господарства. Сьогодні скляної, миловарній, текстильній, нафтовій, целюлозно-паперової та безліччю інших сфер промисловості споживається у величезних кількостях сода кальцинована. Застосування її в побуті теж загальновідомо. І хоча дана речовина зустрічається в природі у вигляді мінералу трони, його недостатньо для забезпечення постійно зростаючих індустріальних потреб. Вже у вісімнадцятому столітті виникла гостра потреба в її додаткове виробництво. Перша промислова методика отримання кальцинованої соди була розроблена і впроваджена Лебланом в 1791 році. Суть даного методу полягає в прожаренні при температурі 1000^проЗ зневодненого мірабіліту з вугільним і вапняковим компонентом. При обробці розплаву гарячою водою відбувається гідроліз сульфіду кальцію з утворенням сірководню і малорастворимого гідроксиду кальцію, при цьому кальцинована сода осідає в розчині.

метод Сольве

В даний час кальцинована сода в промислових масштабах проводиться за методом, запропонованим бельгійським хіміком-технологом і промисловцем Ернестом Сольве. Даний спосіб заснований на властивостях слабкої розчинності натриевого гідрокарбонату в сольових розчинах високої концентрації. Через аміачно-водний розчин, який насичений хлоридом натрію, пропускається вуглекислий газ. Утворений при цьому NaHCO₃, як менш розчинний в даному середовищі, випадає у вигляді дрібнодисперсного осаду. Для отримання безпосередньо кальцинованої соди виділений гідрокарбонат прожарюється (кальцинується). Даний спосіб прекрасно застосуємо для синтезу Na₂CO₃ в промислових масштабах, оскільки відрізняється високою економічністю і відносною простотою процесу. Сьогодні світове виробництво кальцинованої соди становить близько 30 млн.т. на рік.

Екологічні аспекти отримання Na₂CO₃

З фільтрату, що залишився після відділення гідрокарбонату, під впливом гашеного вапна регенерується аміак. Єдиним побічним продуктом виробництва кальцинованої соди виступає хлорид кальцію, утилізація якого є серйозну екологічну проблему. Спроби використовувати цю речовину для боротьби з ожеледицею призводять до засолення грунту і сильного пригнічення рослинного покриву. Зараз для усунення обмерзання в європейських країнах все частіше використовується екологічно чистіший ацетат амонію. Цікаво і те обставина, що ще на зорі двадцятого століття у Франції був запатентований метод виробництва поташу (речовини, багато в чому схожого своїм хімічним будовою з кальцинованої содою) за схемою Сольве, але з заміною токсичного аміаку на тріметіламін. Правда, широкого застосування дана методика не мала через високу вартість останнього. На закінчення хотілося б додати, що висока розчинність Na₂CO₃ обумовлена особливостями хімічної будови цієї речовини, зокрема наявністю водневих зв`язків між аніонами, завдяки чому гідрокарбонат-іони об`єднуються в димери.