На что разлагается сода при нагревании
Гидрокарбонат натрия
Из Википедии — свободной энциклопедии
наименование
Гидрокарбона́т на́трия (лат. Natrii hydrocarbonas ), другие названия: бикарбона́т на́трия, питьева́я или пищева́я со́да, двууглеки́слый на́трий — неорганическое вещество, натриевая кислая соль угольной кислоты с химической формулой NaHCO3.
В обычном виде — мелкокристаллический порошок белого цвета.
Используется в промышленности, пищевой промышленности, в медицине как нейтрализатор химических ожогов кожи и слизистых оболочек концентрированными кислотами и для снижения кислотности желудочного сока. Также применяется в буферных растворах.
В природе встречается в виде минерала нахколита.
Гидрокарбонат натрия
| Гидрокарбонат натрия | |
|---|---|
 | |
 | |
| Систематическое наименование | гидрокарбонат натрия |
| Традиционные названия | пищевая (питьевая) сода, сода двууглекислая, двууглекислый натрий, бикарбонат натрия, кислый углекислый натрий |
| Хим. формула | CHNaO₃ |
| Рац. формула | NaHCO3 |
| Состояние | твёрдое |
| Молярная масса | 84,0066 г/моль |
| Плотность | 2,159 г/см³ |
| Т. разл. | 60—200 °C |
| Растворимость в воде | 9,59 г/100 мл |
| ГОСТ | ГОСТ 2156-76 ГОСТ 4201-79 ГОСТ 32802-2014 |
| Рег. номер CAS | 144-55-8 |
| PubChem | 516892 |
| Рег. номер EINECS | 205-633-8 |
| SMILES | |
| Рег. номер EC | 205-633-8 |
| Кодекс Алиментариус | E500(ii) |
| RTECS | VZ0950000 |
| ChEBI | 32139 |
| ChemSpider | 8609 |
| ЛД50 | 4220 мг/кг |
| Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного. | |
Гидрокарбонат натрия (лат. Natrii hydrocarbonas ), другие названия: бикарбонат натрия, чайная сада, питьевая или пищевая сода, двууглекислый натрий — неорганическое соединение, натриевая кислая соль угольной кислоты с химической формулой NaHCO3.
В обычном виде — мелкокристаллический порошок белого цвета.
Используется в промышленности, пищевой промышленности, в кулинарии, в медицине как нейтрализатор химических ожогов кожи и слизистых оболочек концентрированными кислотами и для снижения кислотности желудочного сока. Также применяется в буферных растворах.
Содержание
Химические свойства
Гидрокарбонат натрия — кислая натриевая соль угольной кислоты. Проявляет все свойства соли сильного основания и слабой кислоты. В водных растворах имеет слабощелочную реакцию. В широком диапазоне концентраций в водном растворе pH раствора изменяется незначительно, на этом основано применение раствора вещества в качестве буферного раствора.
Реакция с кислотами
Гидрокарбонат натрия реагирует с кислотами с образованием соответствующей кислоте соли, например, хлорида натрия, сульфата натрия и угольной кислоты, которая в процессе реакции распадается на углекислый газ и воду, при этом углекислый газ выделяется из раствора в виде пузырьков:
В быту обычно применяется реакция «гашения соды» уксусной кислотой, с образованием ацетата натрия или гашение лимонной кислотой с образование цитрата натрия, реакция с уксусной кислотой:
Термическое разложение
При температуре выше 60 °C гидрокарбонат натрия начинает распадаться на карбонат натрия, углекислый газ и воду (процесс разложения наиболее эффективен при 200 °C, при более высоких температурах карбонат натрия начинает распадаться на оксид натрия и углекислый газ):
При этом процессе выделения воды в виде водяного пара и углекислого газa масса исходного продукта уменьшается примерно на 37 %.
Получение
В промышленности гидрокарбонат натрия получают аммиачно-хлоридным способом. В концентрированный раствор хлорида натрия, насыщенный аммиаком, под давлением пропускают углекислый газ. В процессе синтеза происходят две реакции:
В холодной воде гидрокарбонат натрия мало растворим, и его отделяют от охлаждённого раствора фильтрованием, а из полученного после фильтрования раствора хлорида аммония снова получают аммиак, возвращаемый в производство вновь:
Применение
Двууглекислый натрий (бикарбонат) применяется в химической, пищевой, лёгкой, медицинской, фармацевтической промышленности, цветной металлургии, в быту. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E500 (ii), входит в состав пищевой добавки E500.
В химической промышленности
Применяется для производства красителей, пенопластов и других органических продуктов, фторорганических соединений, продуктов бытовой химии, наполнителей в огнетушителях, Реагент для отделения диоксида углерода, сероводорода из газовых смесей, например, отходящих газов топливосжигающих установок. В этом процессе углекислый газ поглощается раствором гидрокарбоната натрия при повышенном давлении и пониженной температуре, далее поглощённый углекислый газ выделяется из раствора при подогреве и снижении давления;
В лёгкой промышленности — в производстве резины для подошв обуви и в производстве искусственных кож, кожевенном производстве при дублении и нейтрализации кожи после кислого дубления, текстильной промышленности при отделке шёлковых и хлопчатобумажных тканей;
В пищевой промышленности — в хлебопечении, производстве кондитерских изделий, приготовлении газированных напитков.
В кулинарии
Основное применение пищевой соды в пищевой промышленности и в быту — кулинария, где применяется, преимущественно, в качестве основного или дополнительного разрыхлителя в составе кислого и пресного теста. При добавлении питьевой соды в кислое тесто происходит реакция с молочной кислотой, продуцированной при заквашивании дрожжевыми микроорганизмами, при этой реакции выделяется углекислый газ, вспучивающий тесто.
При добавлении в пресное тесто углекислый газ выделяется при выпечке из-за термического разложения.
При применении соды в чистом виде важно соблюсти правильную дозировку, так как она оставляет в продукте карбонат натрия, дающий определённый привкус. Порядок замешивания для теста: соду — в муку, кислые компоненты (уксус, кефир и пр.) — в жидкость.
В медицине
Традиционно раствор питьевой соды используется для дезинфекции зубов и дёсен при зубных болях и полости рта и горла, при сильном кашле, ангине, фарингите, а также как общепринятое средство от изжоги и болей в желудке.
Применяется при заболеваниях, сопровождающиеся выраженным ацидозом (при диабете, инфекциях и др), для борьбы с ацидозом при хирургических вмешательствах (назначается 3-5 г. внутрь).
Применяется в качестве антиаритмического средства.
Как антацидное средство (как и все другие щелочи) применяется при язвенной болезни желудка, и двенадцатиперстной кишки, при повышенной кислотности желудочного сока.
Имеются так же данные о применении препарата (в виде капельных и внутривенных вливаний) при гипертонической болезни, симптоматической почечной гипертонии, и хронической почечной недостаточности. Эффект связан с увеличением выделения ионов натрия и хлора и возрастанием осмотического диуреза.
В виде свечей применяется против укачивания при морской и воздушной болезнях
Применяется в качестве отхаркивающего средства, т.к. повышая щелочные резервы крови, сдвигает в щелочную сторону реакцию бронхиальной слизи, делая мокроту менее вязкой.
Применяется внутривенно с целью быстрого устранения метаболического ацидоза во время реанимационных мероприятий, заболеваниях почек.
Нужно иметь ввиду, что в результате применения может возникнуть т.н. кислотный рикошет (при реакции содой с соляной кислотой происходит выделение CO2, который оказывает раздражающее действие на стенку желудка, усиливая выделение гастрина).
В альтернативной медицине питьевая сода иногда заявляется как «лекарство» от рака, однако, никакой экспериментально подтверждённой эффективности применения такого «лечения» не существует.
Противопоказания к применению в медицинских целях
Является источником натрия, тем самым увеличивая объём циркулирующей крови, усугубляя отёки и повышая артериальное давление. Применение при сниженной скорости клубочковой фильтрации может привести к метаболическому алкалозу.
Пожаротушение
Гидрокарбонат натрия вместе с карбонатом аммония используется в качестве наполнителя в огнетушителях с сухим наполнением и в стационарных системах сухого пожаротушения. Это применение обусловлено тем, что от воздействия высокой температуры в очаге горения вещество выделяет углекислый газ, атмосфера которого затрудняет доступ кислорода воздуха в очаг горения.
В быту
Применяется как безопасное для здоровья средство для чистки поверхностей столовой и кухонной посуды, поверхностей кухонных столов, иных поверхностей, соприкасающихся с пищей, путем протирки их с помощью влажной тряпки с сухим порошком питьевой соды.
В транспорте
Применяется для нейтрализации следов электролита — серной кислоты на поверхности пластмассовых корпусов свинцовых аккумуляторов насыщенным водным раствором питьевой соды.
Производство
В Российской Федерации двууглекислый натрий выпускается в соответствии с требованиями и техническими условиями, выпускается на предприятиях АО «Башкирская содовая компания» в г. Стерлитамак, Республика Башкортостан, а также на Крымском содовом заводе в г. Красноперекопск, Крымский полуостров.
Хранение
Гидрокарбонат натрия хранят в закрытых упаковках, в сухом месте вдали от источников огня. Гарантийный срок хранения натрия двууглекислого — 12 месяцев со дня изготовления. Срок годности не ограничен.
Безопасность
Вещество нетоксично, пожаро- и взрывобезопасно.
Сода пищевая: польза и вред
Натрия гидрокарбонат (NaHCO3), более известный под названием «пищевая сода» – вещество, которое давно и прочно вошло в нашу повседневную жизнь. Широко используется сода (натрий двууглекислый) при приготовлении пищи в домашних условиях и на предприятиях пищевой промышленности, в медицине для оказания первой помощи при заболеваниях пищеварительного тракта, отравлениях, ожогах. Распространен гидрокарбонат натрия и в качестве основы для моющих и чистящих средств.
На протяжении нескольких столетий NaHCO3 используется в официальной медицинской практике и народной медицине. Недавно появилась новая информация о лечебных свойствах пищевой соды (в частности, при различных аутоиммунных заболеваниях). Попытаемся разобраться, когда и с какой целью можно использовать соду, в чем ее основная польза и вред для здоровья человека.
Химический состав, свойства, польза и вред соды
Гидрокарбонат (бикарбонат) натрия – это белый порошок, не имеющий запаха, с солоноватым привкусом, хорошо растворяющийся в теплой и горячей воде.
Лечение пищевой содой: показания
Перечислим еще раз основные заболевания, при которых применяется двууглекислый натрий:
Когда сода противопоказана
Безопасным является периодический редкий прием питьевой соды как средства скорой помощи при изжоге, простудных заболеваниях, дерматитах. А вот длительное использование натрия гидрокарбоната внутрь может привести к появлению тошноты и рвоты, ухудшению состояния при язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки, повышению артериального давления, длительным головным болям, задержке мочи, отекам, судорогам и другим неблагоприятным побочным явлениям. Поэтому перед тем, как решиться на какие-либо эксперименты над своим здоровьем, обязательно посоветуйтесь с лечащим врачом, ведь может оказаться, что лично вам это вещество противопоказано.
Использование питьевой соды в народной медицине
В большинстве случаев показания к применению натрия гидрокарбоната в народной медицине совпадают с официальными рекомендациями (см. выше). Кроме того многие граждане стали использовать пищевую соду для регулярного приема после прочтения книги Неумывакина И.П. «Сода мифы и реальность». В книге кроме уже описанных выше лечебных свойств говорится о возможности применения бикарбоната натрия для улучшения общего самочувствия и повышения работоспособности, снижения артериального давления, устранения аритмии, облегчения состояния при экземе, нейродермите, угревой сыпи, фурункулезе, эпидермофитии, заболеваниях суставов. Однако каких-либо официальных подтверждений такого лечебного действия соды пока не существует.
Новые исследования ученых о лечении содой
Как видим, потенциал лечебного действия соды достаточно высок и применяется это простое вещество в самых различных отраслях медицины. Осталось только дождаться окончательных результатов научных исследований и клинических испытаний, чтобы можно было использовать натрия гидрокарбонат для укрепления здоровья и в тоже время не навредить организму.
Карбонат натрия
| Карбонат натрия | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Систематическое наименование | Карбонат натрия | ||
| Традиционные названия | кальцинированная сода, углекислый натрий | ||
| Хим. формула | Na 2 CO 3 | ||
| Молярная масса | 105,99 г/моль | ||
| Плотность | 2,53 г/см³ | ||
| Температура | |||
| • плавления | 854 °C | ||
| • разложения | 1000 °C | ||
| Константа диссоциации кислоты pKa | 10,33 | ||
| Растворимость | |||
| • в воде при 20 °C | 21,8 г/100 мл | ||
| ГОСТ | ГОСТ 5100-85 | ||
| Рег. номер CAS | 497-19-8 | ||
| PubChem | 10340 | ||
| Рег. номер EINECS | 207-838-8 | ||
| SMILES | |||
| Кодекс Алиментариус | E500(i) | ||
| RTECS | VZ4050000 | ||
| ChEBI | 29377 | ||
| ChemSpider | 9916 | ||
| ЛД50 | 4 г/кг (крысы, орально) | ||
| Пиктограммы СГС |  | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Карбонат натрия (кальцинированная сода) — неорганическое соединение, натриевая соль угольной кислоты с химической формулой Na 2 CO 3. Бесцветные кристаллы или белый порошок, хорошо растворимый в воде. В промышленности в основном получают из хлорида натрия по методу Солвэ. Применяют при изготовлении стекла, для производства моющих средств, используют в процессе получения алюминия из бокситов и при очистке нефти.
Содержание
Свойства
Имеет вид бесцветных кристаллов или белого порошка. Существует в нескольких разных модификациях: α-модификация с моноклинной кристаллической решеткой образуется при температуре до 350 °C, затем, при нагреве выше этой температуры и до 479 °C осуществляется переход в β-модификацию, также имеющую моноклинную кристаллическую решетку. При увеличении температуры выше 479 °C соединение переходит γ-модификацию с гексагональной решеткой. Плавится при 854 °C, при нагреве выше 1000 °C разлагается с образованием оксида натрия и диоксида углерода.
Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na2CO3·10H2O, при 32,017 °C переходит в бесцветный ромбический Na2CO3·7H2O, последний при нагревании до 35,27 °C бесцветный переходит в ромбический Na2CO3·H2O. В интервале 100—120 °C моногидрат теряет воду.
| Параметр | Безводный карбонат натрия | Декагидрат Na2CO3·10H2O |
|---|---|---|
| Молекулярная масса | 105,99 а. е. м. | 286,14 а. е. м. |
| Температура плавления | 854 °C | 32 °C |
| Растворимость | Не растворим в ацетоне, и сероуглероде, малорастворим в этаноле, хорошо растворим в глицерине и воде | |
| Плотность ρ | 2,53 г/см³ (при 20 °C) | 1,446 г/см³ (при 17 °C) |
| Стандартная энтальпия образования ΔH | −1131 кДж/моль (т) (при 297 К) | −4083,5 кДж/моль ((т) (при 297 К) |
| Стандартная энергия Гиббса образования G | −1047,5 кДж/моль (т) (при 297 К) | −3242,3 кДж/моль ((т) (при 297 К) |
| Стандартная энтропия образования S | 136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К) | |
| Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К) |
| Температура, °C | 0 | 10 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 |
| Растворимость, г Na2CO3 на 100 г H2O | 7 | 12,2 | 21,8 | 29,4 | 39,7 | 48,8 | 47,3 | 46,4 | 45,1 | 44,7 | 42,7 | 39,3 |
В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):
Нахождение в природе
В природе сода встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде минералов:
Современные содовые озёра известны в Забайкалье и в Западной Сибири; большой известностью пользуется озеро Натрон в Танзании и озеро Сирлс в Калифорнии. Трона, имеющая промышленное значение, открыта в 1938 в составе эоценовой толщи Грин-Ривер (Вайоминг, США). Вместе с троной в этой осадочной толще обнаружено много ранее считавшихся редкими минералов, в том числе давсонит, который рассматривается как сырьё для получения соды и глинозёма. В США природная сода удовлетворяет более 40 % потребности страны в этом полезном ископаемом.
Получение
До начала XIX века карбонат натрия получали преимущественно из золы некоторых морских водорослей, прибрежных и солончаковых растений путём перекристаллизации относительно малорастворимого NaHCO3 из щёлока.
Способ Леблана
В 1791 году французский химик Никола Леблан получил патент на «Способ превращения глауберовой соли в соду». По этому способу при температуре около 1000 °C запекается смесь сульфата натрия («глауберовой соли»), мела или известняка (карбоната кальция) и древесного угля. Уголь восстанавливает сульфат натрия до сульфида:
Сульфид натрия реагирует с карбонатом кальция:
Полученный расплав обрабатывают водой, при этом карбонат натрия переходит в раствор, сульфид кальция отфильтровывают, затем раствор карбоната натрия упаривают. Сырую соду очищают перекристаллизацией. Процесс Леблана даёт соду в виде кристаллогидрата (см. выше), поэтому полученную соду обезвоживают кальцинированием.
Сульфат натрия получали обработкой каменной соли (хлорида натрия) серной кислотой:
Выделявшийся в ходе реакции хлороводород улавливали водой с получением соляной кислоты.
Первый содовый завод такого типа в России был основан промышленником М. Прангом и появился в Барнауле в 1864 году.
После появления более экономичного (не остаётся в больших количествах побочный сульфид кальция) и технологичного способа Сольве, заводы, работающие по способу Леблана, стали закрываться. К 1900 году 90 % предприятий производили соду по методу Сольве, а последние фабрики, работающие по методу Леблана, закрылись в начале 1920-х.
Промышленный аммиачный способ (способ Сольве)
В 1861 году бельгийский инженер-химик Эрнест Сольве запатентовал метод производства соды, который используется и по сей день.
В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака и диоксида углерода, то есть как бы вводят гидрокарбонат аммония NH4HCO3:
Выпавший остаток малорастворимого (9,6 г на 100 г воды при 20 °C) гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (обезвоживают) нагреванием до 140—160 °C, при этом он переходит в карбонат натрия:
Образовавшийся CO2 возвращают в производственный цикл. Хлорид аммония NH4Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)2:
Полученный NH3 также возвращают в производственный цикл.
Таким образом, единственным отходом производства является хлорид кальция.
Первый содовый завод такого типа в мире был открыт в 1863 в Бельгии; первый завод такого типа в России был основан в районе уральского города Березники фирмой «Любимов, Сольве и Ко» в 1883 году. Его производительность составляла 20 тысяч тонн соды в год. В 2010 году ФАС России отказала фирме Solvay в покупке этого завода, разрешив покупку группе Башкирская химия (ей также принадлежит завод Сода).
До сих пор этот способ остаётся основным способом получения соды во всех странах.
Способ Хоу
Разработан китайским химиком Хоу (Hou Debang) в 1930-х годах. Отличается от процесса Сольве тем, что не использует гидроксид кальция.
По способу Хоу в раствор хлорида натрия при температуре 40 градусов подается диоксид углерода и аммиак. Менее растворимый гидрокарбонат натрия в ходе реакции выпадает в осадок (как и в методе Сольве). Затем раствор охлаждают до 10 градусов. При этом выпадает в осадок хлорид аммония, а раствор используют повторно для производства следующих порций соды.
Сравнение способов
По методу Хоу в качестве побочного продукта образуется NH4Cl вместо CaCl2 по методу Сольве.
Способ Сольве был разработан до появления процесса Габера, в то время аммиак был в дефиците, поэтому регенерировать его из NH4Cl было необходимо. Метод Хоу появился позже, необходимость регенерации аммиака уже не стояла так остро, соответственно, аммиак можно было не извлекать, а использовать его как азотное удобрение в виде соединения NH4Cl.
Тем не менее NH4Cl содержит хлор, избыток которого вреден для многих растений, поэтому использование NH4Cl в качестве удобрения ограничено. В свою очередь рис хорошо переносит избыток хлора, и в Китае, где применяется NH4Cl для рисоводства, метод Хоу, дающий NH4Cl в качестве побочного продукта, более широко представлен по сравнению с другими регионами.
В настоящее время в ряде стран практически весь искусственно производящийся карбонат натрия вырабатывается по методу Сольве (включая метод Хоу как модификацию), а именно в Европе 94 % искусственно производимой соды, во всем мире — 84 % (2000 год).
Применение
Карбонат натрия используют в стекольном производстве; мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков; эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для смягчения воды паровых котлов и вообще уменьшения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4. Может использоваться в сигаретных фильтрах.
В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки E500, — регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию. Карбонат натрия (кальцинированная сода, Na2CO3) имеет код 500i, гидрокарбонат натрия (пищевая сода, NaHCO3) — 500ii, их смесь — 500iii.
Одна из новейших технологий повышения нефтеотдачи пластов — АСП заводнение, в котором применяется сода в сочетании с ПАВ для снижения межфазного натяжения между водой и нефтью.
В фотографии используется в составе проявителей как ускоряющее средство.
Самостоятельно добавляется в моторное масло для предотвращения полимеризации. Концентрация 2 г на 1 л масла.
Безопасность
Тривиальные названия
Сода — общее название технических натриевых солей угольной кислоты.
«Сода» в европейских языках происходит, вероятно, от арабского «suwwad» — общего названия различных видов солянок, растений, из золы которых её добывали в средние века; существуют и другие версии. Кальцинированная сода (карбонат натрия) называется так потому, что для получения её из бикарбоната последний «кальцинируют» (лат. calcinatio, от calx, по сходству с процессом обжига извести), то есть прокаливают.