khimie.ru

Карбонат натрия Na₂СО₃ в безводном состоянии представляет собой белый порошок удельного веса 2,4-2,54, который плавится около 850 °С. В воде сода легко растворяется, причем вследствие образования гидратов растворение сопровождается разогреванием. Важнейший из гидратов, получаемых в твердом состоянии, кристаллическая сода, Nа₂СО₃∙10Н₂О кристаллизуется из водных растворов при температуре ниже 32 °C в виде больших бесцветных моноклинных кристаллов удельного веса 1,45, которые плавятся в своей же кристаллизационной воде при 32 °C. Водные растворы соды обнаруживают ярко выраженную щелочную реакцию, так как вследствие слабости угольной кислоты соль подвергается далеко идущему гидролитическому расщеплению.

Помимо декагидрата, существует ромбический гептагидрат, устойчивый при соприкосновении с раствором в температурном интервале 32,017-35,3 °C, а также ромбический моногидрат, который, согласно Вальдеку, находясь под раствором; при 112,5 °C и давлении 1,27 атм., переходит в безводную соль. Гептагидрат существует также еще в другой модификации, которая при соприкосновении с водным раствором не устойчива ни при какой температуре.

Сода встречается иногда в природе в водах озер, например в озере Оуэнс в шт. Калифорния, общее содержание соды в котором достигает 100 млн. т; сода, правда достаточно грязная, добывается из этого озера в результате испарения воды на солнце. Содовые озера наряду с нейтральным карбонатом содержат прежде всего гидрокарбонат. В некоторых местах осаждается двойное соединение гидрокарбоната натрия с нормальным карбонатом Nа₂СО₃∙NаНСO₃, называемое троной. В водах щелочных источников, например в Карловых Барах, такте содержатся Nа₂СО₃ и NаНСO₃.

Карбонат натрия содержится в золе некоторых морских водорослей. 100 лет назад соду добывали главным образом из золы растений.

Теперь соду получают почти исключительно способом Солъве (аммиачный способ получения соды). Более старый способ Леблана теперь, по крайней мере в Германии, совершенно не используют. Производство соды путем карбонизации полученной электролизом натровой щелочи в противоположность осуществляемому таким путем производству поташа имеет ограниченное значение. Как было указано, едкий натр, наоборот, часто получают каустификацией соды. В США соду отчасти получают из криолита.

По способу Леблана каменную соль обрабатывали сначала концентрированной серной кислотой; получая сульфат натрия (называемый обычно в технике коротко сульфат) и в качество важнейшего побочного продукта соляную кислоту

2NaCl + Н₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2НС1.

Затем для получения соды сульфат смешивали с карбонатом кальция (известняк) и углем, и сплавляли в пламенной печи. При этом происходили следующие реакции:

Na₂SO₄ + 2C = Na₂S + 2CO₂

Na₂S + CaCO₃ = Na₂CO₃ + CaS

Соду извлекали из охлажденного сплава выщелачиванием водой, в то время как нерастворимый СаS оставался в качестве малоценного отброса. Способ был разработан Лебланом в 1791 г. на премию Франдузской академии. Вскоре после этого, сначала в Англии, затем в Германии и Франции, развилась содовая промышленность, которая до 1870 г. основывалась исключительно на процессе Леблана. Только в последнее время процесс Леблана был вытеснен рентабельным способом Сольве.

Способ получения соды по Сольве, или аммиачный способ, основал на образовании сравнительно трудно растворимого гидрокарбоната натрия NаНСО₃ взаимодействием хлорида натрия с гидрокарбонатом аммония в водном растворе:

NaCl + NH₄НСO₃= NaНСO₃+NH₄С1.

В технике почти в насыщенный раствор поваренной соли пропускают сначала аммиак, затем диоксид углерода. Образующийся, NaНСО₃ отфильтровывают и нагреванием (кальцинирование) переводят в Na₂СО₃ (кальцинированная сода)

2NаHСО₃ = Nа₂СO₃+СO₂ + Н₂О.

При этом выделяется половина первоначально взятого диоксида углерода, и его снова направляют в процесс. Чтобы обратно получить NН₃, в маточный раствор, из которого осаждали гидрокарбонат, пропускают аммиак и водяной пар. Благодаря этому содержащийся там гидрокарбонат аммония переходит сначала в нейтральный карбонат и последний при температурах выше 58 °C разлагается на диоксид углерода, воду и аммиак.

NH₄HCO₃ + NH₃ = (NH₄)₂HCO₃

Аммиак, содержащийся в маточном растворе в виде NH₄Cl (около 75% общего количества), выделяется оттуда при добавлении нзвесткового молока:

2NН₄С1+Са(ОН)₂ = СаС1₂ + 2Н₂O + 2NН₃.

так что наряду с не прореагировавшим хлоридом натрия единственным отходом является хлорид кальция, который обычно спускают в реки.

Сода является одним яз важнейших продуктов химической промышленности. В больших количествах ее используют в стекольном и мыловаренном производствах. Она является также исходным продуктом для получения многих других важных соединений натрия, таких, как едкий натр. бура, фосфат натрия, растворимое стекло и др. Большое количество соды употребляют, кроме того, в прачечных, на бумажных фабриках, в красильном производстве, а также для смягчения воды паровых котлов. В домашнем хозяйстве сода применяется как средство для чистки.