Вы бродите по супермаркету, разыскивая стиральный порошок без фосфатов. Естественно, для того чтобы узнать, какое средство из целого арсенала бытовой химии вам подходит, берете в руки каждую упаковку с нужной классификацией и смотрите состав содержащегося в ней продукта. Наконец, выбрали подходящее средство, но в процессе изучения всех стиральных порошков магазина заметили странную закономерность: на каждой коробке или пачке было написано что-нибудь типа: "В состав продукта входит карбонат натрия". В каждом человеке присутствует малая толика любопытства, и вы не являетесь исключением. Захотелось узнать, что это за вещество, не так ли? Сегодняшняя статья пополнит объм ваших знаний некоторыми сведениями об этом соединении.

Определение

Карбонат натрия (формула Na 2 CO 3) является натриевой солью угольной кислоты. В разных источниках его могут называть по-разному: и углекислым натрием, и динатрия триоксокарбонатом, и кальцинированной содой. Кстати, о последнем названии. Обсуждаемое сейчас химическое соединение в чистом виде - это не та пищевая сода, которую добавляют в различные продукты. Ее название - гидрокарбонат натрия. Вещества с присутствием карбоната натрия (да и сам он тоже) зовутся содами. Исключение составляет каустическая сода, научное название которой - гидроксид одноименного металла. Однако гидрокарбонат натрия реагирует с этим веществом, образуя обсуждаемое сейчас соединение. Все остальные соды - сам карбонат с водой или водородом в одной формуле. Сегодня рассматриваются свойства, получение и применение только чистой натриевой соли угольной кислоты.

Карбонат натрия: физические свойства

Это вещество в безводном состоянии имеет вид бесцветного кристаллического порошка (фото выше). Строение его кристаллической рещетки зависит от температуры окружения: если последняя не меньше 350, но ниже 479 о С, то она является моноклинной, если температура выше - гексагональной.

Карбонат натрия: химические свойства

Если опустить его в сильную кислоту, то угольная, получившаяся в ходе реакции и являющаяся крайне нестойкой, распадется на газообразный оксид четырехвалентного углерода и воду. Второй продукт реакции - натриевая соль соответствующей кислоты (например, при бросании кристаллов обсуждаемого сейчас карбоната в серную кислоту, получатся углекислый газ, вода, и сульфат натрия). В воде данное соединение будет гидролизоваться, благодаря этому нейтральная среда становится щелочной

Получение

Его можно получить несколькими способами, все они разные, но в этой статье будет рассказано лишь об одном. Необходимо смешать мел и древесный уголь с сульфатом натрия, а потом запечь эту смесь при температуре около 1000 о С. Уголь будет восстанавливать последний до сульфида, который при реакции с карбонатом кальция образует расплав сернистого кальция и искомого вещества. Его необходимо обработать водой, затем отфильтровать ненужный сульфид и упарить получившийся раствор. Образовавшийся сырой карбонат натрия очищается посредством перекристаллизации, а затем обезвоживается с помощью кальцинирования. Данный метод называется способом Леблана.

Применение

Отрасли, производящие стекло, стиральные порошки, мыло и эмали не обходятся без карбоната натрия, где его используют, чтобы получить ультрамарин. Также с помощью него устраняют жесткость воды, обезжиривают металлы и проводят десульфатизацию, объектом которой является доменный чугун. Карбонат натрия является хорошим окислителем и регулятором кислотности, его содержат моющие посуду средства, сигареты и пестициды. Также он известен как пищевая добавка E500, не дающая ингредиентам комковаться и слёживаться. Обсуждаемое сейчас вещество необходимо и для того, чтобы приготовить проявитель фотографий.

Заключение

Вот для чего полезен карбонат натрия. В чистом виде он, может быть, многим никогда и не встречался, однако его кристаллогидраты (это все соды, кроме каустической) используются человеком почти везде. Это одно из веществ, соединения которых с водой применяются в промышленности гораздо чаще, чем они сами в чистом виде.

Na 2 СО 3 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, Nа 2 СО 3 ∙10Н 2 О 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 Nа 2 СО 3 ∙NаНСO 3 , называемое троной. В водах щелочных источников, например в Карловых Барах, такте содержатся Nа 2 СО 3 и NаНСO 3 .

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 + Н 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2НС1.

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

Na 2 SO 4 + 2C = Na 2 S + 2CO 2

Na 2 S + CaCO 3 = Na 2 CO 3 + 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 NаНСО 3 взаимодействием хлорида натрия с гидрокарбонатом аммония в водном растворе:

NaCl + NH 4 НСO 3 = NaНСO 3 +NH 4 С1.

В технике почти в насыщенный раствор поваренной соли пропускают сначала аммиак, затем диоксид углерода. Образующийся, NaНСО 3 отфильтровывают и нагреванием (кальцинирование) переводят в Na 2 СО 3 (кальцинированная сода)

2NаHСО 3 = Nа 2 СO 3 +СO 2 + Н 2 О.

При этом выделяется половина первоначально взятого диоксида углерода, и его снова направляют в процесс. Чтобы обратно получить NН 3 , 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.

NH 4 HCO 3 + NH 3 = (NH 4) 2 HCO 3

2NН 4 С1+Са(ОН) 2 = СаС1 2 + 2Н 2 O + 2NН 3 .

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.

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пермская государственная фармацевтическая академия

Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Российской Федерации»

кафедра аналитической химии

Курсовая работа:

Карбонат натрия.

Выполнила:

студентка 26 группы

Лекомцева Вероника

Проверила:

Лидия Андреевна

Пермь, 2010

Карбонат натрия (описание вещества) 3

Способы получения 4

Качественный анализ 5

1. Аналитические реакции катиона натрия 5

   Аналитические реакции карбонат иона 6

Количественный анализ 8

1. Кислотно-основное титрование в водных растворах 8

Инструментальный анализ 9

1. Потенциометрический метод 9

Практическое применение карбоната натрия 10

Список использованной литературы 11

Карбонат натрия.

Формула соединения:

Химическое название:

Карбонат натрия. Кальцинированная сода.

СОДА – техническое название карбонатов натрия. Na 2 CO 3 – это нормальный карбонат или кальцинированная (безводная) сода.

Na 2 CO 3 – бесцветные кристаллы, с растворимостью в 100 г. воды, при температуре 20ºС равна – 14,9 г. Водные растворы имеют щелочную реакцию.

Природные источники незначительны (минералы: натрон, термонатрит, трона).

Получение:

Карбонат натрия получают главным образом насыщением аммиаком и углекислым газом раствора хлорида натрия и дальнейшим нагреванием до 140º – 160º С, а также из нефелина.

Качественный анализ.

Качественный анализ – это установление подлинности неорганических веществ, основанное на обнаружении с помощью аналитических реакций катионов и анионов, образующих молекулу вещества.

3.1. Реакции на определение катиона натрия.

Реакция с ацетатом диксоуран (VI) цинка Zn(UO 2) 3 (CH 3 COO) 3 c образованием жёлтого кристаллического осадка или жёлтых кристаллов тетра- и октаэдрической формы, нерастворимых в уксусной кислоте. Для повышения чувствительности реакции, следует нагреть исследуемую смесь на предметном стекле:

NaNO 2 + Zn(UO 2) 3 (CH 3 COO) 3 +CH 3 COOH + 9H 2 O →

→NaZn(UO 2) 3 (CH 3 COO) 9 x 9H 2 O↓ + HNO 2

Избыток ионов калия, катионы тяжёлых металлов (Hg 2+ , Sn 2+ , Bi 3+ , Fe 3+ и др.). Реакция используется как дробная, после удаления мешающих ионов.

Окрашивание бесцветного пламени горелки в жёлтый цвет.

Реакция с пикриновой кислотой, с образованием кристаллов пикрата натрия жёлтого цвета игольчатой формы, исходящие из одной точки:

Реакция используется как дробная только в отсутствии мешающих ионов (K + , NH 4+ , Ag +).

Реакция с гексагидроксостибатом (V) калия K с образованием белого кристаллического осадка, растворимого в щелочах:

NaNO 2 + K → Na↓ + KNO 2

Условия проведения реакции:

Достаточная концентрация Na + ;

Нейтральная реакция раствора;

Проведение реакции на холоде;

Потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.

Мешающие ионы: NH 4+ , Mg 2+ и др.

В кислой среде реагент разрушается с образованием белого аморфного осадка метасурьмяной кислоты HSbO 3:

K + HCl → KCl + H 3 SbO 4 + 2H 2 O

H 3 SbO 4 → HSbO 3 ↓ + H 2 O.

Реакции на определение карбонат иона.

Количественный анализ.

4.1. Кислотно-основное титрование в водных растворах.

Стандартизация 0,1 М раствора серной кислоты

по точной навеске карбоната натрия (способ отдельных навесок).

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O

М (Na 2 CO 3) = 105,99 г/моль

Методика: 0,05-0,07 г (точная навеска) карбоната натрия количественно переносят в колбу для титрования, растворяют в 25 см 3 дистиллированной воды, прибавляют 2-3 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 М раствором серной кислоты до перехода жёлтой окраски в розовато-оранжевую.

Поправочный коэффициент раствора серной кислоты рассчитывают по формуле:

Инструментальный анализ.

5.1. Потенциометрический метод.

Потенциометрический метод анализа основан на использовании зависимости электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической ячейки от концентрации анализируемого вещества в растворе.

Потенциометрическое определение гидроксида и карбоната натрия

при совместном присутствии.

Определение компонентов смеси в растворе основано да дифференцированном титровании их раствором хлороводородной кислоты с фиксированием двух точек эквивалентности по резкому скачку потенциала. В качестве индикаторного используют стеклянный электрод, электрод сравнения – хлорсеребряный. В растворе смеси гидроксида и карбоната натрия одновременно могут находиться ионы Na + , OH - , HCO 3 - , CO 3 2- :

NaOH → Na + + OH -

Na 2 CO 3 → 2 Na + + CO 3 2-

CO 3 2- + H 2 O ↔ HCO 3 - + OH -

HCO 3 - + H 2 O ↔ H 2 CO 3 + OH -

В присутствии гидроксида натрия подавляется гидролиз карбоната натрия, поэтому при титровании смеси этих соединений кислотой сначала оттитровывается гидроксид натрия. По мере уменьшения содержания щёлочи в растворе, происходит гидролиз карбоната натрия по первой ступени и его взаимодействие с титрантом.

При этом гидролиз карбоната натрия на второй ступени и титрование продуктов гидролиза не происходят, так как константы ионизации соответствующих оснований отличаются на четыре порядка:

При этом наблюдается первый скачок титрования (рН 8,3):

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O

Na 2 CO 3 + HCl → NaCl + NaHCO 3

Затем титруется гидрокарбонат натрия, наблюдается второй скачок титрования (рН 3,8):

NaHCO 3 + HCl → NaCl + СО 2 + H 2 O

М NaOH = 40,00 г/моль

М Na 2 CO 3 = 105,99 г/моль

Методика: 2-4 см 3 анализируемого раствора помещают в стакан, вместимостью 50 см 3 с магнитным стержнем, добавляют дистиллированную воду до объёма.

Бюретку заполняют 0,1 моль/дм 3 раствором хлороводородной кислоты, закрепляют штатив. Стакан с анализируемым раствором устанавливают на столик электромагнитной мешалки, погружают в раствор электроды и приступают к титрованию. Проводят ориентировочное и точное титрования согласно общим указаниям, фиксируя два скачка титрования по резкому изменению потенциала. Результаты измерений заносят в таблицы.

По интегральному или дифференциальным графикам находят:

V 1 – объём титранта, соответствующий первому скачку титрования, прореагирующий со всей щёлочью и ½ количества карбоната натрия до NaHCO 3 ;

V общ – объём титранта, соответствующий второму скачку титрования, прореагировавший со щёлочью и карбонатом натрия.

По результатам титрования рассчитывают:

V 2 = V общ - V 1 – объём титранта, израсходованный на титрование

½ Na 2 CO 3 до NaHCO 3 ;

V 3 = 2 V 2 = 2(V общ - V 1) – объём титранта, израсходованный

на титрование всего Na 2 CO 3 ;

V 4 = (V 1 - V 2) – объём титранта, израсходованный на титрование NaOH.

Затем рассчитывают Q и ω%.

Практическое применение.

Применяют в стекольной, мыловаренной, текстильной, целлюлозно-бумажной промышленности; для очистки нефти и др.

Список литературы.

Лурье Ю.Ю. «Справочник по аналитической химии», Москва, 1979;

Методическое пособие по аналитической химии. «Инструментальные методы анализа», Пермь, 2004;

Методическое пособие по аналитической химии. «Качественный химический анализ», Пермь, 2003;

Методическое пособие по аналитической химии. «Количественный химический анализ», Пермь, 2004;

«Новая иллюстрированная энциклопедия», том № 8, 12, 17. Москва,

ООО «Мир книги», 2001;

Рабинович В.А., Хавин З.Я. «Краткий химический справочник», Ленинград, Химия, 1977;

Харитонов Ю.Я. «Аналитическая химия», в 2 х книгах, Москва, 2001.

В пищевой промышленности карбонат натрия зарегистрирован в качестве пищевой добавки E-500 , регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию. В быту Е-500 называют обычной содой

Карбонат натрия (Na2CO3) - соль, образованная катионом натрия и анионом угольной кислоты.

Сода - общее название технических натриевых солей угольной кислоты.

• Na2CO3 (карбонат натрия ) - кальцинированная сода
• Na2CO3·10H2O (декагидрат карбоната натрия, содержит 62,5% кристаллизационной воды) - кристаллическая сода; иногда выпускается в виде Na2CO3·H2O или Na2CO3·7H2O
• NaHCO3 (гидрокарбонат натрия ) - питьевая или пищевая сода, натрий двууглекислый, бикарбонат натрия

Название «сода» происходит от растения Salsola Soda, из золы которого её добывали, кальцинированной соду называли потому, что для получения её из кристаллогидрата приходилось его кальцинировать (то есть нагревать до высокой температуры).

Каустической содой называют гидроксид натрия (NaOH).

Применение кальцинированной соды

Карбонаты натрия или Е-500 применяются в кондитерских изделиях. Входят в состав большой части ассортимента выпечки.

В различных секторах промышленности применение кальцинированной соды чрезвычайно многообразно. В наибольших количествах она применяется в стекольной промышленности. Кроме того, карбонат натрия широко используется в цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, а также в целлюлозно-бумажной отрасли.

Кальцинированная сода является одним из важнейших продуктов химической промышленности. В наибольших количествах продукт применяется в качестве компонента шихты при производстве стекла, при выпуске мыла и других моющих средств, а также в процессах производства каустической соды и других натриевых солей (например, Na2B4O7). Карбонат натрия находит широкое применение при обезжиривании и рафинировании металлов, десульфуризации доменного чугуна и обработке бокситов в производстве алюминия. Используется соединение и при варке целлюлозы, дублении кожи и умягчении воды паровых котлов, а также для нейтрализации кислых компонентов при очистке нефтепродуктов.

Карбонат натрия используют в стекольном производстве, мыловарении и производстве синтетических моющих средств, эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для умягчения воды паровых котлов и вообще устранения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия - исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4.

Сода марок А и Б используется в производстве стекла всех видов, в том числе: хрусталя, оптического и медицинского стекла, стеклоблоков, пеностекла, силиката натрия растворимого, керамических плиток, компонента фритт для глазурей; черной и цветной металлургии: для производства свинца, цинка, вольфрама, стронция, хрома, для десульфуризации и дефосфации чугуна, в очистке отходящих газов, для нейтрализации сред. Для производства электровакуумного стекла используется сода кальцинированная марки А высшего сорта со строго нормированным гранулометрическим составом. Сода кальцинированная марки Б применяется в химической промышленности для производства синтетических моющих средств и жирных кислот, при очистке рассолов, в производстве фосфорных, хромовых, бариевых, натриевых солей как карбонатсодержащее сырье, в производстве глицеринов, аллилового спирта; целлюлознобумажной, анилинокрасочной, лакокрасочной и нефтяной промышленностях.

В химической промышленности пищевая сода (бикарбонат) применяется для производства красителей, пенопластов и других органических продуктов, фтористых реактивов, товаров бытовой химии, наполнителей в огнетушителях. В легкой промышленности – в производстве подошвенных резин и искусственных кож, кожевенном производстве (дубление и нейтрализация кож), текстильной промышленности (отделка шелковых и хлопчатобумажных тканей). В пищевой промышленности – хлебопечении, производстве кондитерских изделий, приготовлении напитков.

Сода кальцинированная - это вещество, безусловно, знакомо каждому и практически все знают хотя бы несколько примеров того, где его можно применить. Официальное название вещества - формула - Na2CO3. Внешне кальцинированная сода представляет собой белый порошок, может быть представлена и в виде гранул такого же цвета. Существует еще одно название этого соединения - кальцинированная сода, но по этому поводу не должно возникать заблуждений в том отношении, что это не та, привычная нам, в быту, сода. Так ее называют еще потому, что получение вещества связано с процессом - кальцинирования - обезвоживания кристаллогидрата натрия при высокой температуре.

Углекислая сода - одно из старейших из известных веществ в истории человечества. Еще артефакты Древнего Египта содержат сведения о веществе карбонат натрия, формула которого, конечно же, была записана гораздо позднее. Папирусы нам сообщают, что в Египте это соединение получали из озер, а также из золы, получаемой в результате сжигания растений, содержащих щелочи. Надо отметить, что Египет оставался крупнейшим производителем и поставщиком соды на мировой рынок вплоть до конца XVII века, став мировой морской державой, к Египту присоединилась Испания как ведущий поставщик кальцинированной соды. Индустриализация, развитие новых отраслей промышленности требовали все большего количества этого ценного вещества, а потому в 1775 году Французская Академия по инициативе знаменитых энциклопедистов организовала проведение открытого конкурса на предмет разработки промышленного способа получения углекислой соды. Победителем этого «химического соревнования» стал знаменитый французский фармацевт и ученый-экспериментатор Николай Леблан, который впервые в 1792 году получил промышленным способом карбонат натрия, формула которого была им записана как Na2CO3. Работа Леблана представляла собой проведение реакции получения вещества из хлорида натрия с участием природных смесей мела и В результате реакции получался плав, состоящий из Na2C03 и CaS, из которого и выщелачивали водой карбонат натрия, формула вещества - Na2CO3.

Способ Леблана на долгое время стал основным для промышленности. По мнению некоторых исследователей, строительство заводов по производству соды вело к росту городских агломераций и концентрации населения в городах. Содовое производство способствовало и развитию других направлений химической отрасли, например, таких как производство серной и

Развитие содового производства способствовало развитию сырьевых баз для добычи серного колчедана, поваренной соли, селитры.

Только спустя полвека у метода Леблана возник соперник - аммиачный способ содового производства. Он был шагом вперед, так требовал меньше трудозатрат, теплоэнергии, сырья, и, как следствие, обходился намного дешевле.

Именно удешевление производства способствовало появлению такого соединения, как гидрокарбонат натрия, получение которого способствовало расширению применения его уже в виде пищевого продукта, ныне известного под наименованием пищевой добавки Е-500 - пищевой соды.

Химические свойства углекислой соды следующие. Вещество гигроскопично, то есть очень хорошо впитывает влагу, в чем, наверняка, не единожды, убеждался каждый.

Кроме воды, она впитывает и который находиться в составе воздуха. Это следует учитывать при хранении вещества. Характер взаимодействия соды с жидкостями зависит, в основном, от уровня влажности и температуры.

При нагревании соединения оно распадается на углекислый газ и оксид. Сода взаимодействует с кислотами, так, например, карбонат натрия, в результате взаимодействия между собой образуют углекислый газ.

Натрий углекислый используется в промышленном производстве стекла, лаков и красок, мыла и моющих средств. Его свойства позволяют применять это соединение при очистке нефти, изготовлении бумаги, каустической соды и производстве натриевых солей.