Soda kalcynowana: właściwości fizykochemiczne i produkcja
Charakterystyka fizykochemiczna
Soda kalcynowana zewnętrznie jest bezbarwnym proszkiem o krystalicznej strukturze, która jest łatwo rozpuszczalna w środowisku wodnym i charakteryzuje się silnie zasadowym typem reakcji chemicznej. Substancja ta charakteryzuje się zwiększoną higroskopijnością, intensywnie absorbuje wilgoć i dwutlenek węgla w powietrzu, co przyczynia się do tworzenia kwaśnych soli NaHCO 3. W przypadku przechowywania na wolnym powietrzu soda kalcynowana ulega gwałtownemu zbrylaniu. Ten związek chemiczny służy jako główny odczynnik do wiązania jonów wapnia. Jako taki jest stosowany, gdy konieczne jest przekształcenie gliny wapniowej w glinkę sodową.
Produkcja sody amoniakalnej
Węglan sodu, Nazywany sodą kalcynowaną (Na 2 CO 3 ), jest jednym z najważniejszych produktów w przemyśle chemicznym. Żadna sfera gospodarki narodowej nie może dziś obejść się bez tej substancji. Dziś szkło, mydło, tekstylia, olej, miazga i papier oraz wiele innych dziedzin przemysłu spożywanych w dużych ilościach sody kalcynowanej. Jego stosowanie w życiu codziennym jest również dobrze znane. I choć substancja ta występuje w przyrodzie w postaci minerału tronowego, nie wystarczy zaspokoić rosnące potrzeby przemysłowe. Już w XVIII wieku istniała pilna potrzeba jej dodatkowej produkcji. Pierwsza przemysłowa metoda otrzymywania sody kalcynowanej została opracowana i wprowadzona przez Leblanc w 1791 roku. Istotą tej metody jest kalcynacja w temperaturze 1000 o C odwodnionego mirabilitu ze składnikiem węglowym i wapiennym. Podczas obróbki stopu gorącą wodą hydroliza siarczku wapnia zachodzi z utworzeniem siarkowodoru i słabo rozpuszczalnego wodorotlenku wapnia, podczas gdy soda kalcynowana jest osadzana w roztworze.
Metoda Solvaya
Obecnie soda kalcynowana na skalę przemysłową wytwarzana jest zgodnie z metodą zaproponowaną przez belgijskiego chemika i przemysłowca Ernesta Solvaya. Metoda ta opiera się na właściwościach słabej rozpuszczalności wodorowęglanu sodu w roztworach soli o wysokim stężeniu. Poprzez roztwór amoniak-woda, który jest nasycony chlorek sodu, dwutlenek węgla jest przekazywany. Otrzymany NaHCO3, jako mniej rozpuszczalny w tym medium, wytrąca się w postaci drobnego osadu. Aby otrzymać bezpośrednio soda kalcynowana, odzyskany wodorowęglan jest kalcynowany (kalcynowany). Ta metoda doskonale nadaje się do syntezy Na2CO3 na skalę przemysłową, ponieważ jest to wysoce ekonomiczny i stosunkowo prosty proces. Obecnie światowa produkcja sody kalcynowanej wynosi około 30 milionów ton. rocznie.
Ekologiczne aspekty otrzymywania Na 2 CO 3
Z przesączu pozostałego po oddzieleniu wodorowęglanu, pod wpływem wapno hydratyzowane amoniak jest regenerowany. Jedynym produktem ubocznym produkcji sody kalcynowanej jest chlorek wapnia, których recykling jest poważnym problemem środowiskowym. Próby użycia tej substancji do zwalczania lodowatych warunków prowadzą do zasolenia gleby i silnego zahamowania pokrywy roślinnej. Teraz, aby wyeliminować oblodzenie Kraje europejskie częściej stosuje się bardziej przyjazny dla środowiska octan amonu. Innym interesującym faktem jest fakt, że u zarania XX wieku metoda produkcji potażu (substancja o strukturze podobnej do sody kalcynowanej), zgodnie ze schematem Solvaya, ale z zastąpieniem toksycznego amoniaku trimetyloaminą, została opatentowana we Francji. Jednakże technika ta nie miała szerokiego zastosowania ze względu na wysoki koszt tego ostatniego. Podsumowując, chciałbym dodać, że wysoka rozpuszczalność Na2CO3 wynika z osobliwości struktury chemicznej tej substancji, w szczególności obecności wiązań wodorowych między anionami, dzięki czemu jony wodorowęglanowe są łączone w dimery.