Węglan sodu (Na2CO3) Struktura, zastosowania i właściwości

The węglan sodu (Na₂CO₃₎ Jest to nieorganiczna sól sodu, metalu alkalicznego i kwasu węglowego. Znany jest również na całym świecie jako soda kalcynowana. Jeziora i czynności wulkaniczne wzbogaciły gleby w sód, z którego rośliny były odżywione; następnie, po pożarze, rośliny te rozsypały popioły węglanowe.

Jak powstaje ta sól metalicznego sodu? Czysta sód ma konfigurację walencyjną [Ne] 3s¹. Elektron orbitalu 3s¹ jest łatwo uwalniany przez inne elementy przyrody (takie jak siarka, tlen, chlor, fluor itp.), tworząc związki mineralne, w których uczestniczy stabilny jon Na⁺.

Na⁺ towarzyszą mu inne gatunki jonowe w tych ciałach stałych; Spośród nich węglan sodu jest tylko jednym z obecnych w przyrodzie. Od tego czasu ma zastosowanie we wszystkich cywilizacjach na przestrzeni wieków. Te cywilizacje znajdowały w tej szarawo-białej, korzystnej właściwości dla ich domów i ludzi.

Właściwości te zaznaczyły ich zastosowania, które dziś utrzymują tradycyjne aspekty przeszłości, a inne są dostosowane do bieżących potrzeb.

Węglan sodu jest bardzo bogaty w naturę, a być może także na innych terytoriach poza planetą Ziemię, takich jak niektóre księżyce Układu Słonecznego.

Indeks

• 1 Formuła
• 2 Struktura
• 3 zastosowania
• 4 Jak to się robi??
• 5 Właściwości
• 6 referencji

Formuła

Wzór chemiczny węglanu sodu to Na₂CO₃. Jak się to interpretuje? Oznacza to, że w krystalicznej substancji stałej dla każdego jonu CO₃^2- istnieją dwa jony Na⁺.

Struktura

W górnym obrazie przedstawiona jest struktura Na₂CO₃ bezwodnik (zwany również sodą kalcynowaną). Fioletowe kule odpowiadają jonom Na⁺, podczas gdy czarne i czerwone do jonów CO₃^2-.

Jony węglanowe mają płaską strukturę trygonalną, z atomami tlenu w wierzchołkach.

Obraz daje panoramę widzianą z wyższej płaszczyzny. Jony Na⁺ są otoczone przez sześć atomów tlenu, pochodzących z jonów CO₃^2-. To znaczy w Na₂CO₃ Bezwodnik sodu spotyka ośmiościenną geometrię koordynacyjną (jest zamknięty w środku ośmiościanu).

Jednak ta struktura jest również zdolna do przechowywania cząsteczek wody, oddziałujących przez wiązania wodorowe z wierzchołkami trójkątów.

W rzeczywistości, hydraty Na₂CO₃  (Na₂CO₃· 10H₂O, Na₂CO₃· 7H₂O, Na₂CO₃· H₂Lub i inne) są bardziej obfite niż sól bezwodna.

Thermonatrite (Na₂CO₃· H₂O), natron (Na₂CO₃· 10H₂O) i wysokie krzesełko (Na₃(HCO₃) (CO₃) · 2H₂Lub są one głównymi naturalnymi źródłami węglanu sodu, zwłaszcza trony mineralnej, przedstawionej na pierwszym zdjęciu.

Używa

Węglan sodu spełnia wiele funkcji w ludziach, domach i przemyśle, wśród których znajdują się następujące funkcje:

- Węglan sodu jest stosowany w wielu produktach czyszczących. Wynika to z jego zdolności do dezynfekcji, jego zdolności do rozpuszczania tłuszczów i właściwości wody zmiękczającej. Jest częścią detergentów stosowanych w pralniach, zmywarkach automatycznych, środkach do czyszczenia szkła, odplamiaczach, wybielaczach itp..

- Węglanowy środek dezynfekujący można stosować na twardych, nieobrabianych powierzchniach, takich jak podłogi, ściany, porcelana i wanny, z wyjątkiem włókno szklane i aluminium, które może być przez niego porysowane.

- Jest on stosowany w niektórych produktach spożywczych, aby zapobiec zbrylaniu, które może wystąpić w tych produktach.

- Jest obecny w różnych produktach do higieny osobistej, takich jak płyny do kąpieli, pasty do zębów i mydła.

- Jest on stosowany w przemyśle szklarskim ze względu na jego zdolność do rozkładu krzemianów.

- Stosowany jest do konserwacji basenów, gdzie spełnia funkcję dezynfekującą i regulującą pH.

- U ludzi stosuje się go terapeutycznie w leczeniu kwasowości i zapalenia skóry.

- W medycynie weterynaryjnej stosuje się go w leczeniu grzybicy i oczyszczania skóry.

Jak to się robi??

Węglan sodu można wytwarzać przy użyciu solanki z mórz i wapienia (CaCO₃) w procesie Solvay. Na górnym zdjęciu pokazano schemat procesu, wskazując drogi produkcji, a także odczynniki, pośredników i produkty. Odczynniki są napisane zielonymi literami, a produkty czerwonymi literami.

Kontynuacja tych reakcji może być trochę skomplikowana, ale globalne równanie wskazujące tylko reagenty i produkty to:

2NaCl (aq) + CaCO₃(s) <=> Na₂CO₃(s) + CaCl₂(ac)

CaCO₃ Ma bardzo stabilną strukturę krystaliczną, więc nieustannie wymaga dużo energii, aby rozłożyć ją na CO₂. Ponadto proces ten generuje duże ilości CaCl₂ (chlorek wapnia) i inne zanieczyszczenia, których zrzuty wpływają na jakość wody i środowiska.

Istnieją również inne metody produkcji węglanu sodu w warunkach przemysłowych, takie jak procesy Hou i Leblanc.

Obecnie jest on zrównoważony, aby pozyskać go z naturalnych minerałów, będąc najliczniejszą z nich.

Z drugiej strony najbardziej tradycyjną metodą była uprawa i spalanie roślin i alg bogatych w sód. Następnie popioły kąpano w wodzie i ogrzewano aż do uzyskania produktu. Stąd powstały słynne popioły z sodą.

Właściwości

Na₂CO₃ jest higroskopijnym białym ciałem stałym, bezwonnym, o masie cząsteczkowej 106 g / mol i gęstości 2,54 g / ml w 25 ° C.

Jego właściwości zmieniają się, gdy włącza cząsteczkę wody do swojej struktury krystalicznej. Ponieważ woda może tworzyć mostki wodorowe, a między nimi „otwarta przestrzeń” jonów, objętość kryształu wzrasta, a gęstość hydratu maleje. Na przykład dla Na₂CO₃· 10H₂Lub jego gęstość wynosi 1,46 g / ml.

Na₂CO₃ topi się w 851 ° C, rozkładając zgodnie z następującym równaniem:

Na₂CO₃(s) => Na₂O (s) + CO₂(g)

Ponownie, pomimo faktu, że jony CO₃^2- i Na⁺ Różnią się wielkością, ich oddziaływania elektrostatyczne są bardzo wydajne i utrzymują stabilną sieć krystaliczną.

Cząsteczki wody „utrudniają” te interakcje, w wyniku czego hydraty są bardziej podatne na rozkład niż bezwodniki.

Jest solą podstawową; to znaczy, rozpuszczony w wodzie wytwarza roztwór o pH większym niż 7. Jest to spowodowane hydrolizą CO₃^2-, którego reakcja uwalnia OH^- w środku:

CO₃^2-(ac) + H₂O (l) <=> HCO₃^-(ac) + OH^-(ac)

Jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie i rozpuszczalnikach polarnych, takich jak glicerol, gliceryna, aceton, octany i ciekły amoniak..

Referencje

1. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna W Elementy grupy 1. (wydanie czwarte, strona 265). Mc Graw Hill.
2. scifun.org (2018). Wodorowęglan sodu i węglan sodu. Źródło: 8 kwietnia 2018 r. Z: scifun.org
3. Wikipedia. (2018). Węglan sodu. Źródło: 8 kwietnia 2018 r. Z: en.wikipedia.org
4. PubChem. (2018). Węglan sodu. Źródło: 8 kwietnia 2018 r. Z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Ciner Resources Corporation. (2018). Soda Ash Źródło: 8 kwietnia 2018 r. Z: ciner.us.com
6. Qniemiec (7 maja 2010 r.). Proces Solvay. [Rysunek] Źródło: Wikimedia.org
7. Peltier K. (3 lipca 2018 r.). Wszystko, co musisz wiedzieć o węglanie sodu. Źródło: 8 kwietnia 2018 r. Z: thespruce.com
8. Branże Net. (2018). Węglan sodu - zastosowania węglanu sodu. Źródło: 8 kwietnia 2018 r. Z: science.jrank.org