naprijed »

[Natrijev karbonat]

Natrijev karbonat (Na₂CO₃ x 10H₂O, kristalna soda, kalcinirana soda, kaustična soda) je bezbojan do bijeli kruti kristal koji se u prirodi nalazi kao mineral soda (Na₂CO₃ x 10H₂O), trona, tennonatrit, gejlisit, personit i hanksit. Lako se otapa u vodi, a otopina natrijeva karbonata djeluje jako lužnata, zbog hidrolize, i nagriza tkiva.
*Najvažnije soli ugljične kiseline su natrijev hidrogenkarbonat i natrijev karbonat. Te soli su od izuzetne važnosti u industrijskoj primjeni.

Natrijev karbonat bezvodni (Na₂CO₃, soda bez vode, soda) je higroskopan, a stajanjem na zraku reagira s CO₂ i H₂O stvarajući NaHCO₃.
Neutralizacijom natrijeve lužine ugljikovim(IV) oksidom nastaje natrijev hidrogenkarbonat (NaHCO₃) ili natrijev karbonat (NaCO₃), ovisno o odnosu množina reaktanata:

Na⁺_(aq)+ OH^-_(aq) + CO₂(g) --> NaHCO₃(s)

2 Na⁺_(aq) + 2 OH^-_(aq) + CO²(g) --> 2 Na⁺_(aq) + CO₃ ^2-_(aq) + H₂O

Uparavanjem otopine natrijeva karbonata, nastaje bijeli prah, dobro topljiv u vodi. Vodena je otopina zbog hidrolize jako lužnata, pa se vrlo često rabi umjesto natrijeve lužine kao jeftinija sirovina. Kristalizacijom iz otopine nastaju veliki prozirni kristali – kristalna soda (natrijev karbonat, Na₂CO₃ x 10 H₂O).

Uporaba:

Natrijev karbonat je važna sirovina za kemijsku industriju i ima veliku primjenu u industriji stakla, boja, papira, celuloze, industriji umjetne svile, tekstila, sapuna, prašaka za pranje, deterdženata, sredstava za prskanje te za izbjeljivanje i štavljenje kože, za oplemenjivanje vune i pamuka, hidrolizu bjelančevina, dobivanje margarina, odjeljivanje soka iz šećerne repe, rabi se i za omekšivanje vode, itd..

Dobivanje:

U prirodi se nalazi u malim količinama čist, pa se proizvodi raznim industrijskim postupcima. Jedan od načina proizvodnje je tzv. amonijačni Solvayev postupak iz NH₃, NaCl i CaCO₃; gdje nastaje neutralizacijom natrijeve [[lužina|lužine]] s ugljikovim(IV) oksidom.
Ovim postupkom uvodi se amonijak u zasićenu otopinu natrijeva klorida, čime otopina postaje lužnata. Amonijakalna otopina natrijeva klorida neutralizira se uvođenjem CO₂ (ugljikov(IV) oksid) do zasićenja.
Reakcijom u vodenoj otopini nastaju NH₄⁺, Na⁺, HCO₃^- i Cl^- ioni, koji bi mogli dati četiri različite soli: amonijev klorid (NH₄Cl), amonijev hidrogenkarbonat (NH₄HCO₃), natrijev klorid (NaCl) i natrijev hidrogenkarbonat (NaHCO₃).
Otopina koja sadrži Na⁺, NH₄⁺, Cl^- i HCO₃^- ione se hladi, pri čemu se taloži najslabije topljiv natrijev hidrogenkarbonat (NaHCO₃), a u otopini ostaju amonijevi i kloridni ioni, jer je amonijev klorid najbolje topiv.
Zagrijavanjem (tj. žarenjem) natrijeva hidrogenkarbonata (tzv. kalciniranje) dobije se natrijev karbonat.

Oslobođeni CO₂ vraća se u proces, a gubitak se nadoknađuje prženjem vapnenca, tj. kalcijeva karbonata:

CaCO₃ --> CaO + CO₂

Dobiveni CaO (živo vapno) prevodi se u kalcijeva hidroksid (gašeno vapno);

CaO + H₂O --> Ca(OH)₂

koji se upotrebljava za oslobađanje amonijaka iz amonijeva klorida.

Regenerirani amonijak ponovo se uvodi u zasićenu otopinu natrijeva klorida i čitav proces se ponavlja.

Proces je vrlo ekonomičan jer se upotrebljavaju jeftine sirovine (morska ili kamena sol i vapnenac), a amonijak /najskuplja u tom postupku/ i dio ugljikova dioksida, vraćaju se ponovo u proces (recikliraju se).
Amonijak se regenerira iz otopine amonijeva klorida reakcijom s vapnom (CaO).

*Pojednostavljena laboratorijska izvedba ovog postupka:
U Erlenmeyerovoj tikvici otopiti 30 g natrijeva klorida u 100 mL vode i menzurom dodati 40 mL otopine amonijaka (w = 25 %,  = 910 g/L).
U otopinu u tikvici uvoditi CO₂ iz cilindra približno 30 minuta. Uvođenjem CO₂ u amonijakalnu otopinu natrijeva klorida taloži se slabo topljivi natrijev hidrogenkarbonat, koji nakon toga treba odijeliti filtriranjem kroz Büchnerov lijevak i osušiti između listića filter papira.
Natrijev hidrogenkarbonat prenijeti u veliku porculansku zdjelicu i u zdjelici zagrijavati na plameniku na azbestnoj mrežici, uz mješanje staklenim štapićem. NaHCO₃ zagrijavanjem gubi vodu i CO₂ i prelazi u natrijev karbonat (Na₂CO₃). Nakon hlađenja dobiveni natrijev karbonat izvagati i izračunati iskorištenje.

*Iz otopine Na₂CO₃ se dodatkom Ca(OH)₂ pripravlja NaOH.

*Oko 5 grama kristalne sode stavi u epruvetu i zagrijavaj. Nakon nekog vremena na stijenkama epruvete opažaju se kapljice vode. Time se je dokazala kristalna voda u kristalnoj sodi.
Pokusom je dokazano da kristalna soda zagrijavanjem otpušta vodu, jer se na hladnijem dijelu epruveta orosila. Na taj način nastaje bezvodni natrijev karbonat (Na2CO3), jedan od termički najstabilnijih karbonata (tt=851°C). Termički se raspada tek pri 1800°C na natrijev oksid i ugljikov(IV) oksid:

Na₂CO₃(s) --> Na₂O(s) + CO₂(g)

Specifične težine vodenih otopina Na2CO3 kod 20°/4° C
Spec.---%NaCO₃----NaCO₃-----------1 litra sadrži grama
težina                      x 10 H₂O           Na₂CO₃-------Na₂CO₃ x 10H₂O
1,0086      1               2,7                     10,09          27,22
1,0190      2               5,4                     20,38          55,03
1,0294      3               8,1                     30,88          83,37
1,0398      4               10,8                   41,59          112,3
1,0502      5               13,5                   52,51          141,8
1,0606      6               16,2                   63,64          171,9
1,0711      7               18,9                   74,98          202,5
1,0816      8               21,6                   86,53          233,6
1,0922      9               23,3                   98,20          265,8
1,1029      10             27,0                   110,3          297,8
1,1136      11             29,7                   122,5          330,8
1,1244      12             32,4                   134,9          364,3
1,1354      13             35,1                   147,6          398,6
1,1463      14             37,8                   160,5          433,3

_{Priručnik za kemičare, dr. ing. Dragutin Kolbah (drugo izdanje), izdavač: >>Tehnička knjiga<<, izdavačko poduzeće, Zagreb, Jurišićeva 10, za izdavača odgovara: ing. Kuzman Ražnjević, uredništvo priručnika i monografija:Glavni urednik: Zvnonimir Vistrička, Tehnički urednik: Žarko Pavunić, Korigirao: Autor, Tisak: >>Budućnost<<, Novi Sad, Tisak dovršen: travanj 1961.g..}


*Ako već kupujete karbonatov spoj natrija, rađe kupite u poljoprivrednoj samoposluzi kristalnu sodu za pranje bačvi, kemijskog sastava i naziva; "natrijev karbonat dekahidrat".
Makar je pametnije kupovati žarenu. Sasvim solidna za otopine, a možeš i peći ako vam treba suha.
Evo slika: