Что такое кристаллическая сода: формула соединения, отличие от пищевой, способы получения, техника безопасности, применение

Что такое кристаллическая сода — способы получения, применение

Карбонат натрия, известный как кальцинированная (это определение чаще звучит в быту) или кристаллическая сода, требует осторожности. Это вещество нельзя применять в кулинарии, как пищевую соду, но оно может служить для стирки, очистки, дезинфекции, отбеливания.

Кристаллическая сода — что это такое

Популярная кристаллическая сода, формула которой пишется как Na2CO3, представляет собой неорганическое соединение.

Эта натриевая соль слабой двухосновной уксусной кислоты известна под несколькими названиями. В химических учебниках это вещество обозначают как карбонат натрия. В быту при разнообразном применении чаще звучит наименование кальцинированная, реже кристаллическая сода.

Отличия от пищевой соды

Чтобы не нанести себе вреда при использовании, необходимо различать разные виды соды. В кулинарии применяют только питьевую (пищевую) соду. Ее химическое наименование — гидрокарбонат натрия. Формула соединения, которое также называют двууглекислым натрием, записывается как NaHCO3.

Достаточно агрессивную кристаллическую соду, у которой другая химическая формула (Na2CO3), опасно использовать в качестве пищевого продукта. При попадании в организм она может стать причиной аллергии, а на кожных покровах под воздействием кальцинированной соды развивается дерматит.    

Есть не только структурное отличие карбоната натрия от пищевой соды. Сравнительный анализ представлен в таблице.

	Кристаллическая разновидность	Пищевая сода
Основное химическое название вещества	Карбонат натрия	Гидрокарбонат натрия
Формула	Na2CO3	NaHCO3
Щелочная реакция, pH	11	8
Структура гранул	Рыхлая	Более жесткая
Способы хранения	Требуется герметичная упаковка	Можно держать в картонной коробке, оберегая от попадания влаги

Химические свойства кристаллической соды

Если анализировать внешний вид карбоната натрия, это преимущественно белый порошок, хотя встречается форма бесцветных кристаллов. Вещество растворяется в воде и глицерине. Если размешивать кристаллическую соду в этаноле, проявляется низкая степень растворимости. Нужно учитывать, что в ацетоне, как и сероуглероде, карбонат натрия не растворяется.

Интересно! Как правильно пить соду по Неумывакину и схемы лечения от различных болезней

Это гигроскопичное вещество, которое легко поглощает из окружающей атмосферы углекислоту с водяным паром. В результате получается гидрокарбонат натрия.

Молекулярная масса кристаллической соды рассчитывается, ориентируясь на химическую формулу:

Mr(Na2CO3) = 23×2 + 12 + 16×3 = 106.

Если рассматривается безводная кристаллическая сода, то массовые доли всех входящих в состав элементов будут рассчитываться следующим образом:

W(Na) = 46 / 106 ≈ 0,434 или 43,4%;

W(C) = 12 / 106 ≈ 0,113 или 11,3%;

W(O) = 48 / 106 ≈ 0,453 или 45,3%.

Температура плавления карбоната натрия достаточно высокая. Она составляет +854 °C.

Плотность, рассчитываемая при +20 °C, равняется 2,53 г/см³.

Если в воде растворили кристаллическую соду, происходит реакция гидролиза. После ее завершения образуется нестойкая в химическом отношении угольная кислота H2CO3 (она быстро распадается на воду и CO2), выделяется NaOH. Благодаря этому гидроксиду натрия раствору обеспечивается щелочная реакция.

Способы получения кристаллической соды

В промышленности применяют разные способы получения гранулированного или порошкообразного карбоната натрия:

1. Из водорослей. Эта технология предполагает сжигание водорослей и некоторых наземных растений. После промывания оставшейся золы получали щелочной раствор. Его выпаривали кипячением до сухого состояния. С XIX в. этот метод постепенно утратил свою актуальность.
2. Из нефелиновой руды. Технология была разработана российскими учеными. Сырьем служит известняк и нефелиновый концентрат. После переработки получают несколько продуктов, включая кальцинированную соду.
3. Способ Сольве. Этот метод применяется с 1861 г. Сырьем выступает хлорид натрия (используют насыщенный раствор). Через него пропускают диоксид углерода совместно с газообразным аммиаком. Выпавший в осадок малорастворимый гидрокарбонат натрия фильтруют и нагревают до +140…+160 °C для обезвоживания. В результате получают карбонат натрия. Выделившийся углекислый газ снова включается в производственный процесс. После обработки хлорида аммония гидроксидом кальция остается хлорид кальция, который служит единственным побочным продуктом при выработке кристаллической соды. В настоящее время непосредственно по технологии Сольве производят до 84% мирового объема этого вещества.
4. Способ Хоу. В качестве исходного сырья также берут хлорид натрия, нагретый до +40 °C. В него поступает аммиак одновременно с диоксидом углерода. В результате, аналогично методу Сольве, выпадает в осадок химическое соединение, известное как гидрокарбонат натрия. По технологии Хоу его охлаждают до +10 °C, что вызывает появление осадка хлорида аммония. Оставшийся раствор снова возвращается для повторного использования в производственном цикле.

Следовательно, в отличие от методики Сольве, побочным продуктом способа Хоу служит NH4Cl, то есть хлорид аммония, а не CaCl2 — хлорид кальция. Известно, что NH4Cl может служить в роли азотного удобрения. Но его сфера применения в этом направлении ограничена присутствием в структурной формуле хлора, чрезвычайно вредного для большинства культур.

С другой стороны, рис неплохо реагирует на хлор, поэтому в Китае хлорид аммония с успехом используется для подкормки этого вида злаков. Этим объясняется популярность именно в Китае способа Хоу, ориентированного на выработку кристаллической соды.      

Кристаллическая сода в природе

Почти четверть всего мирового объема соды целенаправленно добывают из разнообразных природных источников. Встречается это вещество не только в золе ряда растений и водорослей (например, Salsola Soda), но и в форме минералов:

трона с химической формулой Na2CO3·NaHCO3·2H2O;

нахколит NaHCO3;

термонатрит — минерал с формулой Na2CO3·H2O;

натрит — это сода с формулой Na2CO3·10H2O.

Минеральные содовые озера открыты в Забайкалье, на территории Западной Сибири, в Калифорнии, Танзании. Минерал трона входит в состав осадочной породы, обнаруженной в США (штат Вайоминг), добывается он также в Турции, Кении.

Техника безопасности при использовании кристаллической соды

Популярный карбонат натрия находит в промышленности применение в нескольких направлениях:

очистка нефти;

получение алюминия, сырьем для которого служат бокситы;

производство разнообразных моющих средств, результативных чистящих, эффективных стиральных порошков;

мыловарение;

изготовление стекла;

получение ультрамарина;

обезжиривание металлов;

создание эмалей;

десульфатизация доменного чугуна.

 

Нередко карбонат натрия в регламентируемых дозах встречается в роли пищевой добавки. Ее обозначение — E500. Служит для предупреждения слеживания продуктов и регулирования кислотности.

Входит кристаллическая разновидность соды в состав используемых в фотографии проявителей.

Бытовое применение:

борьба с вредоносными насекомыми в виде бургундской жидкости, в которую кроме кальцинированной соды входит медный купорос;

профилактика заболеваний овощных, ягодных, плодовых культур;

добавление в воду для качественной стирки;

обезжиривание деталей, поверхностей, инструментов, бытовых предметов.

чистка от пятен сантехники, кафеля, паласов и ковров;

мытье посуды;

растворение и удаление засоров в канализационных трубах;

уменьшение показателей жесткости воды;

протирание внутренних поверхностей холодильника для обеззараживания и устранения неприятных запахов.

При погружении в раствор кристаллической соды белых натуральных предметов одежды устраняются пятна, желтые разводы. Изделия становятся белоснежными.

Применяется кристаллическая сода, если вода из-за повышенной жесткости становится причиной появления накипи. Она результативно удаляет известковый налет.

Интересно! Как с помощью соды и мочи определить беременность

Используя многофункциональный карбонат натрия для бытовых целей, необходимо учитывать, что это химическое соединение относится к перечню веществ 3-го класса опасности. Если карбонат натрия растворили с последующим распылением, то предельно допустимая концентрация аэрозоли кристаллической соды в воздухе составляет 2 мг/м³.

Когда вещество контактирует с влажными кожными покровами, попадает в глаза или на слизистые покровы рта, носа, оно вызывает раздражение, покраснение. Если наблюдается длительное воздействие, то развивается дерматит.

При бытовом использовании универсальной кристаллической соды обязательно соблюдать технику безопасности:

при выполнении любых действий с карбонатом натрия надевают закрытую одежду, резиновые перчатки;

для исключения риска вдыхания вредных паров, образующихся после попадания вещества в воду, целесообразно применять респиратор, который можно заменить ватно-марлевой повязкой;

помещение, где предполагается использование кальцинированной соды, должно хорошо проветриваться;

не рекомендуется держать порошок карбоната кальция в местах с повышенной влажностью воздуха;

после завершения процедур важно комнату проветрить;

в случае попадания брызг кристаллической соды в глаза следует быстро промыть их чистой водой, чтобы избежать химического ожога.

Не используют агрессивную кальцинированную соду для очищения деревянных, алюминиевых, лакированных, окрашенных поверхностей. Требуется осторожность при стирке изделий из синтетических волокон.

Для хранения порошка с высокой степенью гигроскопичности отводят сухое место вдали от продуктов, недоступное детям и домашним животным. Емкость, куда ссыпается кристаллическая сода, необходимо закрывать герметичной крышкой.

Карбонат натрия или кристаллическая сода, известная в быту как кальцинированная, применяется в роли дезинфицирующего, очищающего, отбеливающего вещества. Учитывая возможность получения химических ожогов слизистых покровов, развития дерматита на кожных покровах, при использовании обязательно соблюдают рекомендуемые меры безопасности.