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碳酸鈉
鎖定
碳酸鈉研究簡史
碳酸鈉結晶(2張)
碳酸鈉理化性質
碳酸鈉物理性質
性狀 | 常温下為白色無氣味的粉末或顆粒 |
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密度 | 2.54g/cm3 |
熔點 | 856ºC |
溶解性 | |
PH | 1%水溶液為11.5 |
水溶液 | 在水溶液或熔融狀態下能導電,並且水溶液有澀味和滑膩感 |
吸水性 | 有吸水性,露置空氣中逐漸吸收 1mol/L水分(約=15%) |
水合物 |
碳酸鈉化學性質
碳酸鈉的水溶液呈鹼性且有一定的腐蝕性,能與酸發生複分解反應,也能與一些鈣鹽、鋇鹽發生複分解反應。溶液顯鹼性,可使酚酞變紅。
- 穩定性
長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳,生成碳酸氫鈉,並結成硬塊:
碳酸鈉的結晶水合物石鹼(Na2CO3·10H2O)在乾燥的空氣中易風化:
- 熱力學函數
在(298.15K,100K)的熱力學函數:
狀態:固態
- 水解反應
- 與酸反應
總的化學方程式是:
當鹽酸少量時發生如下反應:
碳酸鈉與其他種類的酸也能發生類似的反應。
- 與鹼反應
- 與鹽反應
碳酸鈉能和鈣鹽、鋇鹽等發生複分解反應,生成沉澱和新的鈉鹽:
由於碳酸鈉在水中水解生成氫氧化鈉和碳酸,它與某些鹽的反應則會推動化學平衡向正方向移動,生成相應的鹼和二氧化碳:
碳酸鈉製備方法
碳酸鈉實驗室方法
實驗室製取碳酸鈉:
。
碳酸鈉呂布蘭法
最早在1791年,古人就開始用食鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生產碳酸鈉,是為呂布蘭法。
此法原料利用不充分、勞動條件惡劣、產品質量不佳,逐漸為索爾維法代替。
碳酸鈉索氏制鹼法
氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫銨,這是第一步:
這兩步總的化學方程式是:
第三步:加熱分解碳酸氫鈉,生成水、二氧化碳和碳酸鈉即我們要的純鹼:
碳酸鈉侯氏制鹼法
第一步,氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫銨,第二步碳酸氫銨與氯化鈉反應生成的碳酸氫鈉沉澱和氯化銨,碳酸氫鈉之所以沉澱是因為它的溶解度較小。經過濾得到碳酸氫鈉固體。(這兩步和上面的索氏制鹼法相同)。
根據NH4Cl溶解度比NaCl大,而在低温下卻比NaCl溶解度小的原理,在 278K~283K(5 ℃~10 ℃) 時,向母液中加入食鹽細粉,而使NH4Cl單獨結晶析出供做氮肥。
索氏制鹼法和侯氏制鹼法所不同的,是索氏法在整個製取過程中NH3是循環使用的,而侯氏法在整個製取過程中,CO2被循環利用,NH4Cl直接作為純鹼的副產品——肥料。所以,索氏法的產品是碳酸鈉,副產品氯化鈣;而侯氏法的產品是碳酸鈉,副產品氯化銨。
此法優點:保留了氨鹼法的優點,消除了它的缺點,使食鹽的利用率提高到96%;NH4Cl可做氮肥;可與合成氨廠聯合,使合成氨的原料氣CO 轉化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序。
碳酸鈉技術指標
指標項目 | 指 標 | ||
1類 | 2類 | 3類 | |
總鹼量(%) | 99 | 98 | 96 |
氯化物(%) | 0.5 | 0.9 | 1.2 |
水不溶物(%) | 0.04 | 0.1 | 0.15 |
鐵(%) | 0.004 | 0.006 | 0.010 |
硫酸鹽(%) | 0.03 | 0.08 | - |
燒失量(%) | 0.8 | 1.0 | 1.3 |
碳酸鈉應用領域
碳酸鈉是重要的化工原料之一,廣泛應用於輕工日化、建材、化學工業、食品工業、冶金、紡織、石油、國防、醫藥等領域, 用作製造其他化學品的原料、清洗劑、洗滌劑,也用於照相術和分析領域。其次是冶金、紡織、石油、國防、醫藥及其它工業。玻璃工業是純鹼的最大消費部門,每噸玻璃消耗純鹼0.2噸。在工業用純鹼中,主要是輕工、建材、化學工業,約佔2/3,其次是冶金、紡織、石油、國防、醫藥及其他工業
[8]
。
1、玻璃工業是純鹼的最大消費來源,每噸玻璃消耗純鹼0.2t。主要用於浮法玻璃、顯像管玻殼、光學玻璃等。
2、用於化工、冶金等。使用重質純鹼可以減少鹼塵飛揚、降低原料消耗、改善勞動條件,還可提高產品質量,同時減輕鹼粉對耐火材料的侵蝕作用,延長窯爐的使用壽命。
3、作緩衝劑、中和劑和麪團改良劑,可用於糕點和麪制食品,按生產需要適量使用。
4、作為洗滌劑用於羊毛漂洗,浴鹽和醫藥用,鞣革中的鹼劑。
5、用於食品工業,作中和劑、膨鬆劑,如製造氨基酸、醬油和麪制食品如饅頭、麪包等。還可配成鹼水加入麪食中,增加彈性和延展性。碳酸鈉還可以用於生產味精
6、彩電專用試劑
7、用於製藥工業,作解酸藥、滲透性輕瀉劑。
8、用於化學及電化學除油、化學鍍銅、鋁的浸蝕、鋁及合金的電解拋光、鋁的化學氧化、磷化後的封閉、工序間的防鏽、電解退除鉻鍍層和退除鉻的氧化膜等,亦用於預鍍銅、鍍鋼、鍍鋼鐵合金電解液中
9、冶金工業用作冶煉助熔劑、選礦用浮選劑,鍊鋼和煉銻用作脱硫劑。
10、印染工業用作軟水劑。
11、製革工業用於原料皮的脱脂、中和鉻鞣革和提高鉻鞣液鹼度。
12、定量分析中標定酸液的基準。測定鋁、硫、銅、鉛和鋅。檢驗尿液和全血葡萄糖。分析水泥中二氧化硅的助溶劑。金屬金相分析等。
碳酸鈉安全措施
碳酸鈉危險性
碳酸鈉粉塵對皮膚、呼吸道和眼睛有刺激作用,長時間接觸本品溶液可能出現濕疹、皮膚鬆軟、皮炎等。
碳酸鈉消防措施
發生火災可用水、乾粉滅火劑、泡沫或二氧化碳施救。
碳酸鈉急救措施
接觸部分 | 急救措施 |
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皮膚接觸 | 立即脱去污染的衣着,用大量流動的清水進行沖洗至少15分鐘,然後就醫。 |
眼睛接觸 | |
吸入 | 脱離現場移至空氣清新的地方進行休息,如呼吸困難,進行輸氧,然後就醫。 |
食入 | 用水漱口,喝牛奶或蛋清,然後就醫。 |
碳酸鈉蘇打四兄弟
碳酸鈉蘇打
蘇打是Soda的音譯,化學式為Na2CO3。它的名字頗多,學名叫碳酸鈉,俗名稱純鹼。帶有結晶水的叫水合碳酸鈉,有一水碳酸鈉(Na2CO3·H2O)、七水碳酸鈉(Na2CO3·7H2O)和十水碳酸鈉(Na2CO3·10H2O)三種。
在三種蘇打中,碳酸鈉的用途最廣。它是一種十分重要的化工產品,是玻璃、肥皂、紡織、造紙、製革等工業的重要原料。冶金工業以及淨化水也都用到它。它還可用於其他鈉化合物的製造。早在十八世紀,它就和硫酸、鹽酸、硝酸、燒鹼並列為基礎化工原料——三酸兩鹼之一。在日常生活中,蘇打也有很多用途,比如它可以直接作為洗滌劑使用,在蒸饅頭時加一些蘇打,可以中和發酵過程中產生的酸性物質。
碳酸鈉小蘇打
小蘇打的化學式是NaHCO3。它的名字也有很多,學名碳酸氫鈉,又稱重碳酸鈉或酸式碳酸鈉。俗名除小蘇打外,還有焙燒蘇打、發酵蘇打和重鹼等。
小蘇打是白色晶體,溶於水,水溶液呈弱鹼性。
在熱空氣中,它能緩慢分解,放出一部分二氧化碳;加熱至270℃時全部分解放出二氧化碳:
它也能與酸(如鹽酸)作用放出二氧化碳:
小蘇打的這些性質,使它在生產和生活中有許多重要的用途。在滅火器裏,它是產生二氧化碳的原料之一;在食品工業上,它是發酵粉的一種主要原料;在製造清涼飲料時,它也是常用的一種原料;在醫療上,它是治療胃酸過多的一種藥劑。
碳酸鈉大蘇打
大蘇打是無色透明的晶體,易溶於水,水溶液顯弱鹼性。它在33℃以上的乾燥空氣中風化而失去結晶水。
在中性、鹼性溶液中較穩定,在酸性溶液中會迅速分解:
大蘇打具有很強的絡合能力,能跟溴化銀形成絡合物:
大蘇打還具有較強的還原性,能將氯氣等物質還原:
碳酸鈉臭蘇打
以上三種是較常見常用的三種“蘇打”。除此之外有時”臭蘇打“會提及進來。
臭蘇打是硫化鈉的俗名,化學式為Na2S,又稱臭鹼、黃鹼、硫化鹼,具有臭味。溶解於冷水,極易溶於熱水,微溶於醇。
硫化鈉為無機化合物,純硫化鈉為無色結晶粉末。吸潮性強,易溶於水。水溶液呈強鹼性反應。觸及皮膚和毛髮時會造成灼傷。故硫化鈉俗稱硫化鹼。
硫化鈉受撞擊或者急劇加熱可能發生爆炸,化學性質不穩定,遇酸會放出有毒的硫化氫氣體:
- 參考資料
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- 1. 曹錫章,宋天佑,王杏喬.《無機化學》(第三版)上冊:高等教育出版社,1977年:483
- 2. 編寫人員.化學(九年級上冊).湖北:人民教育出版社),2012年
- 3. 碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈣.義務教育教科書 化學(九年級下冊).湖北:人民教育出版社),2012年:74
- 4. 純鹼 .化源網[引用日期2022-10-13]
- 5. 蔡呈騰. 科學史上的動人時刻 偉大的走鋼絲者 [M]. 天津: 天津科學技術出版社, 2018: 47-49.
- 6. 朱洪法,朱玉霞. 無機化工產品手冊[M]. 北京: 金盾出版社, 2008: 32-33.
- 7. 王文靜,丁潔,方光靜. 高等職業院校化學化工類規劃教材 化工生產技術[M]. 青島: 中國海洋大學出版社, 2017: 78-79.
- 8. 張福隆. 純鹼的用途[J]. 純鹼工業, 1980, (04): 37-38.
- 9. 夏徵農. 辭海 工程技術分冊 [M]. 上海: 上海辭書出版社, 1987-12: 913.