Кальцинована сода: фізико-хімічні властивості та отримання
Фізико-хімічні характеристики
Кальцинована сода зовні являє собою добре розчинний у водному середовищі безбарвний порошок кристалічного будівлі, 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 NaHCO3. 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 і 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 додатковому виробництві. Перша промислова методика отримання кальцинованої соди була розроблена і впроваджена Лебланом в 1791 році. Суть даного методу полягає в прожаренні при температурі 1000проЗ зневодненого мірабіліту з вугільним і вапняковим компонентом. При обробці розплаву гарячою водою відбувається гідроліз сульфіду кальцію з утворенням сірководню та 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. Утворився при цьому NaHCO3, як менш розчинна в даному середовищі, випадає у вигляді дрібнодисперсного осаду. Для одержання 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 являє собою серйозну екологічну проблему. Спроби використати 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 й 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 із 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.
