سدیم کربنات، Na2CO3 یک نمک سدیم است که از ترکیب آن با کربنیک اسید تولید می‌شود.

محتویات
۱کاربردها

۲سایر کاربردها

۳شکل‌گیری

۴تولید

۵فرایند Leblanc

۶فرایند سولوای (Solvay)

۷فرایند Hou

۸منابع

۹پانویس

1- کاربردها

مهمترین و اصلی‌ترین کاربرد سدیم کربنات در تولید شیمیایی شیشه است. چنانچه سدیم کربنات را در دماهای بسیار بالا حرارت دهیم، و آن را با ماسه و کلسیم کربنات ترکیب کنیم و سپس به سرعت آن را سرد کنیم، محصول ما شیشه خواهد بود. سدیم کربنات همچنین به عنوان بک باز نسبتاً قوی در بسیاری از موارد به کار می‌رود. برای مثال، به عنوان تنظیم کننده PHH جهت حفظ پایداری شرایط قلیایی لازم برای عملکرد اکثر عوامل تولیدکننده از این ترکیب استفاده می‌شود. به عنوان یک افزودنی رایج در مخازن شهری جهت خنثی سازی اثر اسیدی کلر و افزایش PH به کار می‌رود. در آشپزی، گاهی اوقات به عنوان یک جایگزین برای سدیم هیدروکسید برای قلیایی کردن به خصوص در چوب شور (نان نمکی) به کار می‌رود. این خوراک‌ها با یک محلول ماده قلیایی عمل آوری می‌شوند تا PH سطح ماده غذایی را تغییر کند که این سبب برشتگی بیشتر آن می‌شود. در شیمی این ماده به عنوان یک الکترولیت استفاده می‌شود و این از آن جهت است که الکتزولیت‌ها معمولاً بازهای نمکی دارند و از طرفی سدیم کربنات به عنوان یک رسانای خوب در الکترولیز عمل می‌کند. همچنین به عنوان استاندارد اصلی تیتراسیون اسید و باز به کار می‌رود و این به دلیل پایداری جامد و گاز این ماده است که سبب سهولت در اندازه‌گیری دقیق تر جرم  می‌شود. در خانه‌ها به عنوان نرم کنندهٔ آب در شست‌وشوی لباس‌ها به کار می‌رود. این ماده با یون‌های منیزیم و کلسیم موجود در آب سخت مقابله می‌کند و مانع از تشکیل پیوند بین آنها با ماده شوینده به کار رفته می‌شود. بدون استفاده از سدیم کربنات شوینده اضافی برای خیساندن یون‌های منیزیم و کلسیم نیاز می‌شود. سدیم کربنات در بخش شویندهای فروشگاه‌ها به نام علف شوره (اشنان) دیده می‌شود و به طور مؤثری لکه‌های روغن، گریس، و الکل را از بین می‌برد. سدیم کربنات همچنین به عنوان عامل ضد رسوبی از جمله رسوب‌هایی که در کتری‌ها و ماشین‌های بخار دیده می‌شود به کار می‌رود.

2- سایر کاربردها

در کارگاه‌های آجرپزی از سدیم کربنات به عنوان عامل خمیرکننده استفاده می‌شود تا حجم آب مورد نیاز جهت قالب گیری خاک رس کاهش یابد. همچنین از آن برای تهیه فوری ماکارونی استفاده می‌شود. سدیم کربنات یک افزودنی غذایی است (E500) که به عنوان تنظیم کننده میزان ترشی و نیز به عنوان پایدار کننده به کار می‌رود. سدیم کربنات همچنین در تولید بستنی چوبی کاربرد دارد. احساس خنکی و گازدار بودن نتیجهٔ واکنش گرماگیر بین سدیم کربنات و یک اسید ضعیف است (که معمولاً سیتریک اسید انتخاب می‌شود) و در نتیجهٔ آن کربن دی اکسید تولید می‌شود؛ یعنی زمانی که بستنی با بزاق دهان خیس می‌شود. سدیم کربنات همچنین برای از بین بردن کپک چوب یا سایر مواد به کار می‌رود.

3- شکل‌گیری

سدیم کربنات در آب محلول است. اما به طور طبیعی در بخش‌های خشک، به خصوص در رسوب‌های معدنی شکل گرفته از تبخیر آب دریاچه‌ها یافت می‌شود. رسوبات معدنی نمک‌های قلیایی طبیعی، ترکیبی از سدیم کربنات و سدیم بی کربناتاست که از کف دریاچه‌های خشک شده موجود در مصر از زمان‌های گذشته استخراج می‌شده است تا در تهیه مومیایی و نیز ساخت ابتدایی شیشه استفاده شوند. سدیم کربنات به سه صورت ترکیب هیدراته شناخته شده است: سدیم کربنات  ۲ آبه، سدیم کربنات ۷ آبه و سدیم کربنات تک آبه.

4- تولید

Trona یعنی سدیم بی کربنات کربنات ۲ آبه، در مناطق مختلفی از ایالات متحده استخراج می‌شود و تمام سدیم کربنات نیاز داخل را تأمین می‌کند. در ایران نیز مهمترین مکان تولید آن در شهرستان سرخه کارخانه جات کربنات سدیم سرخه می‌باشد که در جنوب غربی شهرسرخه در شهرستان سرخه، استان سمنان واقع شده است. رسوبات عظیم و طبیعی از آن در سال ۱۹۳۸ در نزدیکی Green River یافت شد و استخراج معادن در آمریکای شمالی بیشتر با توجه به جنبه اقتصادی و نه تولید صنعتی صورت گرفت. این ماده از دریاچه‌های قلیایی نیز به دست می‌آید، همچون دریاچهٔ Magadii در کنیا که البته با استفاده از فرایند لاروبی از روش‌های ابتدایی به دست می‌آید و به طور طبیعی تجدید می‌شود و بنابراین هیچ‌گاه این منبع طبیعی پایان نمی‌پذیرد.

بسیاری از گیاهان شورپسند که در آب‌های شور زیست می‌کنند و در مقابل آب شور مقاومند می‌توانند انواع ناخالص سدیم کربنات را به ما بدهند و این منابع شکل رایج و کنونی مورد استفاده در اروپا و سایر مناطق تا قرن ۱۹ بود. گیاهان خشکی زی مانند درخت آشنا و نیز علف شوره یا خزه و یا نوعی جلبک دریایی به نام کتانجک ابتدا جمع‌آوری شده و پس از خشک کردن سوزانده می‌شدند. خاکستر حاصل با آب شسته می‌شد تا محلول قلیایی تشکیل شود. این محلول پی از جوشانده شدن و خشک شدن محصول نهایی را به ما می‌دهد که Soda Ash نامیده می‌شود. این نام قدیمی برگرفته از منبع اولیه گیاهی آن است که یک بوته یک ساله به نام Salsola soda (barilla plant) است. غلظت سدیم کربنات موجود در Soda Ashh بازه گسترده‌ای دارد، از ۳–۲٪ موجود در کتانجک تا ۳۰٪ موجود در بهترین “barilla” که از گیاهان علف شوره موجود در اسپانیا به دست می‌آید. منابع گیاهی و جلبک مورد استفاده برای Soda Ashh، و نیز برای پتاس‌های قلیایی مرتبط، به طور افزاینده‌ای تا پایان قرن ۱۸ ناکافی به نظر می‌رسیدند و جستجو برای یافتن راه‌های تجاری و پایدار برای ساخت و سنتز این ماده از نمک‌ها و سایر مواد شیمیایی روز به روز گسترش می‌یافت.

5- فرایند Leblanc

در سال ۱۷۹۱، شیمیدان فرانسوی نیکلاس لبلنک روشی نوین را برای تولید سدیم کربنات از نمک، سولفوریک اسید، و ذغال سنگ به ثبت رساند. نخست نمک دریایی (سدیم کلرید) در سولفوریک اسید جوشانده می‌شد تا سدیم سولفور و گازهیدروژن کلرید تولید شود. همچنان که در واکنش زیر مشاهده می‌کنید. 2nacll+… سپس، مخلوط سدیم سولفات با سنگ آهک خرد شده (کلسیم کربنات) و ذغال حرارت داده می‌شد تا سدیم کربنات به همراه کربن دی اکسید و کلسیم سولفور  حاصل شود.

سدیم کربنات از عصاره گیری خاکستر و آب به دست می‌آمد، و با تبخیر آب موجود، جمع‌آوری می‌شد. هیدروکلریک اسید حاصل از فرایند لبلنک، یکی از منابع اصلی آلودگی هوا است و کلسیم سولفید که به عنوان یک محصول جانبی تلقی می‌شود یک فراورده بیهوده می‌باشد. البته با این توصیفات، روش اصلی تولید سدیم کربنات تا اواخر دههٔ ۱۸۸۰ همین روش یادشده بود.[۳][۴]

6- فرایند سولوای (Solvay)

در سال ۱۸۶۱، یکی از شیمیدانان صنایع بلژیک، ارنست سولوای، روشی را معرفی کرد که سدیم کلرید با استفاده از آمونیاک به سدیم کربنات تبدیل می‌شود. این فرایند در یک برج بزرگ میان تهی صورت می‌گیرد و در انتهای این برج کلسیم کربنات  (سنگ آهک) حرارت داده می‌شود تا کربن دی اکسید به دست آید:

و از قسمت بالای برج، محلول غلیظی از سدیم کلرید و آمونیک وارد آن می‌شود. به محض این که در میان آن کربن دی اکسید بجوشد، سدیم بی کربنات تهنشین می‌شود:

سپس سدیم بی کربنات با حرارت دادن در شکل سدیم کربنات ظاهر می‌شود و آب و کربن دی اکسید سایر فراورده‌ها را تشکیل می‌دهند. ضمناً، آمونیاک از فراورده جانبی آمونیوم کلرید مجدداً تولید می‌شود و این زمانی رخ می‌دهد که در مجاورت  آهک (کلسیم هیدروکسید) باقی‌مانده از واکنش تولید کربن دی کسید قرار گیرد.

به این دلیل که فرایند سولوای آمونیاک مصرف شده را بازمی‌گرداند و تنها آب شور و آهک طی آن به مصرف می‌رسد و تنها فراوردهٔ اضافی آن کلسیم کلرید است، اساساً از نظر اقتصادی نسبت به فرایند لبلنک برتری دارد و به سرعت در تولیدات سدیم کربنات به عنوان روشی اصلی و کارامد مطرح شد. تا سال ۱۹۰۰، ۹۰٪ سدیم کربنات تحت این فرایند تولید شد و آخرین پایگاه تولید سدیم کربنات که با استفاده از روش قبلی یعنی روش لبلنک فعالیت می‌کرد، در آغاز دههٔ ۱۹۲۰۰ بسته شد.

7- فرایند Hou

توسط شیمی‌دان چینی به نام Hou Debang در دههٔ ۱۹۳۰ معرفی شد. این فرایند در مراحل اولیه مشابه فرایند سولوای است. اما به جای واکنش دادن محلول باقی‌مانده با آهک، کربن دی اکسید و آمونیاک یک محلول تشکیل می‌دهند و سدیم کلرید هنگامی که دما به حد ۴۰ درجه سانتیگراد رسید به محلول اضافه می‌شود. سپس محلول تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد سرد می‌شود. آمونیوم کلرید تهنشین شده و با فیلترگذاری جدا می‌شود؛ و در ادامه محلول مجدداً برای تولید سدیم بی کربنات به کار گرفته می‌شود. این روش مشکل تولید کلسیم کلرید را حل کرده و از محصول جانبی آمونیوم کلریدnh4cll) نیز جهت کود دهی استفاده می‌شود. این روش، روش روز تولید سدیم کربنات در صنایع کنونی جهان

است.

پاب‌کم	۱۰۳۴۰
کم‌اسپایدر	۹۹۱۶
UNII	45P3261C7T
شمارهٔ ئی‌سی	207-838-8
ChEBI	CHEBI:29377
ChEMBL	CHEMBL۱۸۶۳۱۴
شمارهٔ آرتی‌ئی‌سی‌اس	VZ4050000
جی‌مول-تصاویر سه بعدی	Image 1
SMILES[نمایش]
InChI[نمایش]
خصوصیات
فرمول مولکولی	Na2CO3
جرم مولی	105.9884 g/mol (anhydrous) 124.00 g/mol (monohydrate) 286.14 g/mol (decahydrate)
شکل ظاهری	White solid hygroscopic
بوی	Odorless
چگالی	2.54 g/cm3 (anhydrous) 2.25 g/cm3 (monohydrate) 1.46 g/cm3 (decahydratee)
دمای ذوب	851 °C (anhydrous)[۱] 100 °C (decomp monohydrate) 34 °C (decomp decahydrate)
دمای جوش	‎1600 °C (anhydrous)
انحلال‌پذیری در آب	70 g/L (0 °C) 216 g/L (20 °C)[۱] 450 g/L (100 °C)[۲]
انحلال‌پذیری	نامحلول در اتانول و استون
خاصیت بازی (pKb)	3.67
ضریب شکست (nD)	1.495 (anhydrous) 1.420 (monohydrate)
ساختار
موقعیت هندسی	trigonal planar
خطرات
MSDS	MSDS
شاخص ئی‌یو	۰۱۱-۰۰۵-۰۰-۲
طبقه‌بندی ئی‌یو	Irritant (Xi)
کدهای ایمنی	R۳۶
شماره‌های نگهداری	S۲, S۲۲, S26
لوزی آتش
نقطه اشتعال	Non-flammable
ترکیبات مرتبط
دیگر آنیون‌ها	جوش شیرین
دیگر کاتیون‌ها	لیتیوم کربنات پتاسیم کربنات کربنات روبیدیم کربنات سزیم
ترکیبات مرتبط	آمونیوم کربنات ناترون سدیم پرکربنات