Նատրիումի կարբոնատ
Նատրիումի կարբոնատ | |
---|---|
![]() | |
Ընդհանուր տեղեկություններ | |
Դասական անվանակարգում | Նատրիումի կարբոնատ |
Քիմիական բանաձև | CNa₂O₃, Na₂CO₃ |
Մոլային զանգված | 1,8E−25 կիլոգրամ[1] գ/մոլ |
Խտություն | 2,53 գ/սմ³ գ/սմ³ |
Հալման ջերմաստիճան | 852 °C °C |
Կազմալուծման ջերմաստիճան | 1000 °C |
Քիմիական հատկություններ | |
pKa | 10,33 |
Դասակարգում | |
CAS համար | 497-19-8 |
PubChem | 10340 |
EINECS համար | 207-838-8 |
SMILES | C(=O)([O-])[O-].[Na+].[Na+] |
ЕС | 207-838-8 |
RTECS | VZ4050000 |
ChEBI | 9916 |
Եթե հատուկ նշված չէ, ապա բոլոր արժեքները բերված են ստանդարտ պայմանների համար (25 °C, 100 կՊա) |
Նատրիումի կարբոնատ (կալցինացված սոդա, ածխաթթվի նատրիումական աղ)՝ անօրգանական միացություն է։ Քիմիական բանաձևը՝ Na2CO3 է։ Ջրում լավ լուծվող, խոնավածուծ, անգույն բյուրեղային նյութ է կամ սպիտակ փոշի։ Արդյունաբերության մեջ հիմնականում ստանում են նատրիումի քլորիդից Սոլվեի եղանակով։ Կիրառվում է ապակու, լվացող միջոցների արտադրություններում, բոքսիտներից ալյումինի ստացման և նավթի մաքրման ժամանակ։
Ֆիզիկական հատկություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Անգույն բյուրեղային նյութ է կամ սպիտակ փոշի։ Ունի մի քանի ձևափոխություններ։ ɑ-ձևափոխությունը ձևավորվում է 3500C-ում,ապա մինչև 4790C տաքացնելիս առաջանում է β-ձևափոխությունը։ ɑ- և β-ձևափոխությունն ունեն մոնոկլինային խորանարդային բյուրեղացանցեր։ 4790C-ից բարձր ջերմաստիճանում նատրիումի կարբոնատը վերածվում է վեցանկյուն բյուրեղացանց ունեցող β-ձևափոխության։ Հալվում է 8540C-ում, 10000C-ից բարձր ջերմաստիճանում քայքայվում է առաջացնելով նատրիումի օքսիդ և ածխաթթու գազ[2][3]։
Անգույն, մոնոկլինային Na2CO3·10H2O բանաձևով բյուրեղահիդրատը 32,017 °C-ում վերածվում է շեղանկյուն բյուրեղացանցով Na2CO3·7H2O բյուրեղահիդրատի, մինչև 35,27 °C տաքացնելիս վերածվում է անգույն շեղանկյուն բյուրեղացանցով Na2CO3·H2O բյուրեղահիդրատի։ 100-2000 C-ում մոնոհիդրատը կորցնում է ջուրը վերածվելով՝ Na2CO3:
Պատկերասրահ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Ֆիզիկական մեծություն | անջուր նատրիումի կարբոնատ | դեկահիդրատ Na2CO3·10H2O |
---|---|---|
մոլեկուլային զանգված | 105,99 զ. ա. մ. | 286,14 զ. ա. մ. |
հալման ջերմաստիճան | 854 °C | 32 °C |
լուծելիություն | չի լուծվում ացետոնում և ծծմբածխածնում, քիչ լուծելի է էթանոլում, լավ է լուծվում գլիցերինում և ջրում | |
խտություն | 2,53 գ/սմ³ (20 °C-ում) | 1,446 գ/սմ³ (17 °C-ում) |
գոյացման ստանդարտ էնթալպիա ΔH | −1131 ԿՋ/մոլ (297 Կ-ում) | −4083,5 ԿՋ/մոլ (297 Կ-ում) |
գոյացման ստանդարտ Գիբսի էներգիա G | −1047,5ԿՋ/մոլ (297 Կ-ում) | −3242,3 ԿՋ/մոլ (297 Կ-ում) |
գոյացման ստանդարտ էնթրոպիա S | 136,4 ԿՋ/մոլ·Կ (297 Կ-ում) | |
ստանդարտ մոլային ջերմունակություն Cp | 109,2 ԿՋ/մոլ·Կ (297 Կ) |
ջերմաստիճան, °C | 0 | 10 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 |
լուծելիություն, գ Na2CO3 100 գ H2O | 7 | 12,2 | 21,8 | 29,4 | 39,7 | 48,8 | 47,3 | 46,4 | 45,1 | 44,7 | 42,7 | 39,3 |
Բնության մեջ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Բնության մեջ սոդան հանդիպում է որոշ ծովային ջրիմուռների մոխրի բաղադրության մեջ, ինչպես նաև առանձին հանքերի տեսքով՝
- նախկոլիտ NaHCO3
- տրոն (եգիպտական աղ) Na2CO3·NaHCO3·2H2O
- նատրիտ (նատրոն, բյուրեղային սոդա) Na2CO3·10H2O
- թերմոնատրիտ Na2CO3·Н2O.
Ժամանակակից սոդայի լճերը հայտնի են Անդրբայկալում և Արևմտյան Սիբիրում, մեծ ճանաչում ունեն Նատրոն լիճը Տանզանիայում և Սիրլիս լիճը Կալիֆորնիայում[4]։ Արդյունաբերական նշանակություն ունեցող տրոնը հայտնաբերվել է 1938 թվականին Գրին-Ռիվերում՝ (Վայոմինգ, ԱՄՆ) էոցենի շերտում։ Այս նստվածքային շերտում հայտնաբերվել են նաև նախկինում հազվագյուտ համարվող հանքեր, այդ թվում դավսոնիտը, որը հումք է հանդիսանում սոդայի և ալյումինի օքսիդի ստացման համար։ ԱՄՆ-ում բնական սոդան բավարարում է այս հանքանյութի նկատմամբ երկրի պահանջարկի ավելի քան 40%-ը։
Քիմիական հատկություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Նատրիումի կարբոնատը ջրային լուծույթում հիդրոլիզվում է ապահովելով միջավայրի հիմնային ռեակցիան։ Նատրիումի կարբոնատի հիդրոլիզի կրճատ իոնային հավասարումն է՝
Ածխաթթվի դիսոցման հաստատունը առաջին փուլի համար 4,5×10−7 է։ Ածխաթթուն անկայուն և թույլ թթու է։ Նատրիումի կարբոնատի և թթուների փոխազդեցությունից առաջանում է ածխաթթու, որն անմիջապես քայքայվում է վերածվելով ածխածնի երկօքսիդի և ջրի։
Ստացում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Մինչև 19-րդ դարի սկիզբը, նատրիումի կարբոնատը ստացվում էր հիմնականում որոշ ջրիմուռների, ափամերձ և աղասեր բույսերի մոխրից վերաբյուրեղացման միջոցով։
Լեբլանի եղանակ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
1791 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոս Նիկոլայ Լեբլանը «Գլաուբերի աղը սոդայի վերափոխելու մեթոդի» համար արտոնագիր ստացավ։ Նատրիումի սուլֆատի («Գլաուբերի աղ»), կավիճի կամ կրաքարի (կալցիումի կարբոնատ) և փայտածուխի խառնուրդը եփվում է մոտ 1000°-C ջերմաստիճանում։ Ածուխը նատրիումի սուլֆատը վերականգնում է մինչև նատրիումի սուլֆիդի։
Նատրիումի սուլֆիդը փոխազդում է կալցիումի կարբոնատի հետ։
Ստացված հալույթը մշակում են ջրով, նատրիումի կարբոնատը անցնում է լուծույթ, կալցիումի սուլֆիդը ֆիլտրում են, ապա նատրիումի կարբոնատի լուծույթը շոգիացնում։ Ստացված նատրիումի կարբոնատը վերաբյուրեղացնում են։ Լեբլանի եղանակով ստացվում է նատրիումի կարբոնատի բյուրեղահիդրատ։ Ստացված սոդան ջրազրկում են կալցինացման եղանակով։
Նատրիումի սուլֆատը ստացվում է կերակրի աղի և ծծմբական թթվի փոխազդեցությունից։
Ռեակցիայի հետևանքով անջատվող քլորաջրածինը կլանում են ջրով ստանալով աղաթթու։
Ռուսաստանում այս տիպի առաջին գործարանը հիմնադրվել է Բառնաուլում 1864 թվականին՝ արդյունաբերող Մ. Պրանգի կողմից։
Սոլվեի խնայողական և տեխնոլոգիական մեթոդի հայտնվելուց հետո (որի արդյունքում մեծ քանակով կողմնակի կալցիումի սուլֆիդ չի առաջանում) Լեբլանի եղանակով աշխատող գործարանները փակվեցին։ 1900 թվականին գործարանների 90 %-ը աշխատում էին Սոլվեի եղանակով։ Լեբլանի եղանակով աշխատող վերջին ֆաբրիկան փակվեց 1920-ական թվականների սկզբին։
Սոլվեի եղանակ (արդյունաբերական ամոնիակային եղանակ)[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
1861 թվականին բելգիացի ինժեներ-քիմիկոս Էռնեստ Սոլվեն արտոնագրեց սոդայի արտադրության իր եղանակը, որը կիրառվում է մինչ օրս։
Նատրիումի քլորիդի հագեցած լուծույթի միջով անցկացնում են գազային ամոնիակ և ածխածնի (IV) օքսիդ, կարծես թե լուծույթը մշակում են ամոնիումի կարբոնատով՝ NH4HCO3:
Քիչ լուծելի նատրիումի հիդրոկարբոնատի մնացորդը ֆիլտրում են և կալցինացնում (ջրածնազրկում՝ տաքացնելով 140-1600C), որի արդյունքում հիդրոկարբոնատը վերածվում է կարբոնատի։
Անջատված CO2 վերադարձնում են արդյունաբերական ցիկլ։ Ամոնիումի քլորիդը՝ NH4Cl մշակում են կալցիումի հիդրօքսիդով՝ Ca(OH)2:
Ստացված NH3-ը ևս վերադարձնում են արդյունաբերական ցիկլ։
Այսպիսով, գործընթացի միակ թափոն համարվում է կալցիումի քլորիդը։
Սոդայի ստացման այս եղանակով աշխատող աշխարհում առաջին գործարանը բացվել է 1863 թվականին Բելգիայում, Իսկ Ռուսաստանում՝ 1883 թվականին Ուրալի մարզի Բերեզնիկի քաղաքում։ «Լյուբիմով, Սոլվե և Ընկ.» գործարանը տարեկան արտադրում էր 20տ սոդա։
Մինչ օրս այս եղանակը հանդիսանում է սոդայի ստացման հիմնական եղանակ։
Հոուի եղանակ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Եղանակը մշակվել է 1930 թվականին Հոուի (Hou Debang) կողմից։ Սոլվեի եղանակից տարբերվում է նրանով, որ չի օգտագործվում կալցիումի հիդրօքսիդ։
Հոուի եղանակով ածխածնի երկօքսիդը և ամոնիակը նատրիումի քլորիդի լուծույթով անցկացնում են 400 C-ում։ Ինչպես Սոլվեի եղանակում, այստեղ ևս քիչ լուծված նատրիումի հիդրոկարբոնատը նստեցվում է, ապա լուծույթը մինչև 100 C սառեցնելով նստեցվում է ամոնիումի քլորիդը, իսկ լուծույթը օգտագործվում է սոդայի հաջորդ խմբաքանակի ստացման համար։
Ստացման եղանակների համեմատում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Նատրիումի կաբոնատի ստացման Հոուի եղանակով որպես կողմնակի նյութ ստացվում է NH4Cl, իսկ Սոլվեյի եղանակում՝ CaCl2:
Սոլվեի եղանակը մշակվել է նախքան Հաբերի եղանակի ի հայտ գալը։ Այդ ժամանակ ամոնիակի քանակը քիչ էր։ Դրա համար էլ ամոնիումի քլորիդից ամոնիակի վերականգնումը անհրաժեշտություն էր։ Հոուի եղանակը ավելի ուշ է հայտնվել, ամոնիակի վերականգնումը և դուրս բերումը խիստ կարևոր չէր։ Ստացված ամոնիումի քլորիդը օգտագործվել է որպես ազոտական պարարտանյութ։
Սակայն ամոնիումի քլորիդը պարունակում է քլոր, որի ավելցուկը վտանգավոր է շատ բույսերի համար, ուստի որպես պարարտանյութ ամոնիումի քլորիդի կիրառումը սահմանափակ է։ Չինաստանում այս եղանակներից ավելի շատ տարածված է Հոուի եղանակը, քանի որ ստացված ամոնիումի քլորիդը որպես պարարտանյութ կիրառվում է բրնձաբուծության մեջ (քլորի ավելցուկը նպաստում է բրնձի աճին)։
Այժմ մի շարք երկրներում արդյունաբերության մեջ նատրիումի կարբոնատի մեծ մասը ստացվում է Սոլվեի եղանակով (ներառյալ Հոուի եղանակը որպես Սոլվեի եղանակի ձևափոխություն)։ 2000 թվականի տվյալներով Եվրոպայում արդյունաբերական նատրիումի կարբոնատի 94% այս եղանակով են ստանում, իսկ ամբողջ աշխարհում՝ 84%-ը [5]։
Կիրառություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Նատրիումի կարբոնատը կիրառվում է ապակու արտադրությունում, օճառի, լվացքի և մաքրող փոշիների, էմալի, ուլտրամարինի (վառ կապույտ ներկ, ծովազվարթ) արտադրությունում։ Կիրառվում է նաև ջրի կոշտության վերացման, մետաղների ճարպազերծման համար և թուջի արտադրությունում։
Նատրիումի կարբոնատը ելանյութ է հանդիսանում NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4 նյութերի ստացման համար։ Կարող է կիրառվել ծխախոտի ֆիլտրի արտադրությունում[6]։
Սննդի արդյունաբերությունում նատրիումի կարբոնատները գրանցված են որպես սննդային հավելումներ՝ E500 թթվայնության կարգավորիչ, փխրեցուցիչ։ Նատրիումի կարբոնատը (կալցինացված սոդան՝ Na2CO3) ունի 500i կոդը, նատրիումի հիդրոկարբոնատը՝ 500ii (խմելու սոդա՝ NaHCO3) և նատրիումի կարբոնատի և հիդրոկարբոնատի խառնուրդը՝ 500iii:
Ժամանակակից նավթարդյունաբերության մեջ նատրիումի կարբոնատը օգտագործվում է ջրի և նավթի միջֆազային լարվածությունը նվազեցնելու համար։
Կիրառվում է լուսանկարչության մեջ երևակչի բաղադրությունում որպես արագացուցիչ[7]։
Պոլիմերացումը կանխելու համար ավելացվում է շարժիչի յուղի բաղադրության մեջ։
Անվտանգություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Արդյունաբերական շինություններում օդում կալցինացված սոդայի սահմանային թույլատրելի կոնցենտրացիան 2մգ/մ է3[2]: Կալցինացված սոդան դասվում է 3-րդ կարգի վտանգավոր նյութերի շարքին։ Կալցինացված սոդայի աէրոզոլը խոնավ մաշկի վրա, աչքի լորձաթաղանթում և քթում հայտնվելիս կարող է գրգռվածություն առաջացնել, իսկ դրա երկարատև ազդեցությունը առաջացնում է մաշկաբորբ (դերմատիտ)։
Պատահական անուններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Սոդան ածխաթթվի նատրիումական աղի տեխնիկական անվանումն է։
- Na2CO3 (Նատրիումի կարբոնատ) — կալցինացված սոդա, սպիտակեղենի սոդա
- Na2CO3·10H2O (նատրիումի կարբոնատի հիդրատ, պարունակում է 62,5 % բյուրեղաջուր)՝ լվացքի սոդա, երբեմն թողարկվում է Na2CO3·H2O կամ Na2CO3·7H2O տեսքով։
- NaHCO3 (նատրիումի հիդրոկարբոնատ) — խմելու սոդա, սննդի սոդա, նատրիումի բիկարբոնատ։
Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
- Гурлев Д.С Справочник по фотографии (обработка фотоматериалов). — К.: Тэхника, 1988.
- Рукк Н. С. Натрия карбонат // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Меди—Полимерные.
Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
- ↑ 1,0 1,1 SODIUM CARBONATE
- ↑ 2,0 2,1 Рукк, 1992
- ↑ Аликберова
- ↑ https://books.google.am/books?id=p4p0DQAAQBAJ&pg=PT5&lpg=PT5&dq=%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%BE+%D0%A1%D0%B8%D1%80%D0%BB%D1%81+%D0%B2+%D0%9A%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%B8.&source=bl&ots=L9JFwBw9I9&sig=ACfU3U2QQGTyDReRRJ-TMQ-NJhbBAPIq-w&hl=ru&sa=X&ved=2ahUKEwj-oubK_5zgAhUKKywKHQzTC8oQ6AEwBXoECAMQAQ#v=onepage&q=%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%BE%20%D0%A1%D0%B8%D1%80%D0%BB%D1%81%20%D0%B2%20%D0%9A%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%B8.&f=false
- ↑ «WebCite query result»։ Արխիվացված է օրիգինալից 2008-04-07-ին։ Վերցված է 2008-03-01
- ↑ «Патент на изобретение»։ Արխիվացված է օրիգինալից 2014-07-08-ին։ Վերցված է 2013-10-06
- ↑ Гурлев, 1988, էջ 298
|