穩(wěn)定性較強(qiáng),但高溫下也可分解,生成氧化鈉和二氧化碳:
長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳,生成碳酸氫鈉,并結(jié)成硬塊:
碳酸鈉的結(jié)晶水合物石堿(Na2CO3·10H2O)在干燥的空氣中易風(fēng)化:
熱力學(xué)函數(shù)
由于碳酸鈉在水溶液中水解,電離出的碳酸根離子與水中氫離子結(jié)合成碳酸氫根離子,導(dǎo)致溶液中氫離子減少,剩下電離的氫氧根離子,所以溶液pH顯堿性。
由于碳酸根可以結(jié)合水中的質(zhì)子(即氫離子)生成碳酸氫根和碳酸,并且能結(jié)合酸中的質(zhì)子釋放二氧化碳。所以碳酸鈉在酸堿質(zhì)子理論中屬于布朗斯特堿。
以鹽酸為例。當(dāng)鹽酸足量時(shí),生成氯化鈉和碳酸,不穩(wěn)定的碳酸立刻分解成二氧化碳和水。這個(gè)反應(yīng)可以用來制備二氧化碳:
總的化學(xué)方程式是:
當(dāng)鹽酸少量時(shí)發(fā)生如下反應(yīng):
碳酸鈉與其他種類的酸也能發(fā)生類似的反應(yīng)。
碳酸鈉能和氫氧化鈣、氫氧化鋇等堿發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成沉淀和氫氧化鈉。工業(yè)上常用這種反應(yīng)制備燒堿(俗稱苛化法):
與鹽反應(yīng)
碳酸鈉能和鈣鹽、鋇鹽等發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成沉淀和新的鈉鹽:
由于碳酸鈉在水中水解生成氫氧化鈉和碳酸,它與某些鹽的反應(yīng)則會(huì)推動(dòng)化學(xué)平衡向正方向移動(dòng),生成相應(yīng)的堿和二氧化碳:
蘇打四兄弟
蘇打
蘇打是Soda的音譯,化學(xué)式為Na2CO3。它的名字頗多,學(xué)名叫碳酸鈉,俗名除叫蘇打外,又稱純堿。帶有結(jié)晶水的叫水合碳酸鈉,
有一水碳酸鈉(Na2CO3·H2O)、七水碳酸鈉(Na2CO3·7H2O)和十水碳酸鈉(Na2CO3·10H2O)三種。
在三種蘇打中,碳酸鈉的用途最廣。它是一種十分重要的化工產(chǎn)品,是玻璃、肥皂、紡織、造紙、制革等工業(yè)的重要原料。
冶金工業(yè)以及凈化水也都用到它。它還可用于其他鈉化合物的制造。早在十八世紀(jì),它就和硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿并列為基礎(chǔ)化工原料——三酸兩堿之一。
在日常生活中,蘇打也有很多用途,比如它可以直接作為洗滌劑使用,在蒸饅頭時(shí)加一些蘇打,可以中和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。
在熱空氣中,它能緩慢分解,放出一部分二氧化碳;加熱至270℃時(shí)全部分解放出二氧化碳:
它也能與酸(如鹽酸)作用放出二氧化碳:小蘇打的這些性質(zhì),使它在生產(chǎn)和生活中有許多重要的用途。在滅火器里,它是產(chǎn)生二氧化碳的原料之一;
在食品工業(yè)上,它是發(fā)酵粉的一種主要原料;在制造清涼飲料時(shí),它也是常用的一種原料;在醫(yī)療上,它是治療胃酸過多的一種藥劑。
大蘇打具有很強(qiáng)的絡(luò)合能力,能跟溴化銀形成絡(luò)合物:根據(jù)這一性質(zhì),它可以作定影劑。洗相時(shí),過量的大蘇打跟底片上未感光部分的溴化銀反應(yīng),
轉(zhuǎn)化為可溶的
,把AgBr除掉,使顯影部分固定下來。
大蘇打還具有較強(qiáng)的還原性,能將氯氣等物質(zhì)還原:所以,它可以作為綿織物漂白后的脫氯劑。類似的道理,織物上的碘漬也可用它除去。
另外,大蘇打還用于鞣制皮革、電鍍以及由礦石中提取銀等。
硫化鈉受撞擊或者急劇加熱可能發(fā)生爆炸,化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,遇酸會(huì)放出有毒的硫化氫氣體:
硫化鈉能用于染料工業(yè)中生產(chǎn)硫化染料,是硫化青和硫化藍(lán)的原料。印染工業(yè)用作溶解硫化染料的助染劑。制革工業(yè)中用于水解使生皮脫毛,
造紙工業(yè)用作紙張的蒸煮劑。還可用于紡織工業(yè)中棉織物染色的媒染劑、制藥工業(yè)用于生產(chǎn)解熱藥。硫化鈉還可用于直接電鍍中導(dǎo)電層的處理,
通過硫化鈉與鈀反應(yīng)生成膠體硫化鈀來達(dá)到在非金屬表面形成良好導(dǎo)電層的目的。
1859年,比利時(shí)人索爾維,用食鹽、氨水、二氧化碳為原料,于室溫下從溶液中析出碳酸氫鈉,將它加熱,即分解為碳酸鈉,
人們將此方法稱為索氏制堿法,此法一直沿用至今:
氨氣與水和二氧化碳反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨,這是第一步:
第二步是:碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨,碳酸氫鈉之所以沉淀是因?yàn)樗娜芙舛容^小。經(jīng)過濾得到碳酸氫鈉固體:
這兩步總的化學(xué)方程式是:第三步:加熱分解碳酸氫鈉,生成水、二氧化碳和碳酸鈉即我們要的純堿:
第四步:將第二步中副產(chǎn)的氯化銨和熟石灰混合加熱,得到的氨氣可循環(huán)利用
侯氏制堿法
1943年中國人侯德榜留學(xué)海外歸來,他結(jié)合中國內(nèi)地缺鹽的國情 ,對(duì)索爾維法進(jìn)行改進(jìn),將純堿和合成氨兩大工業(yè)聯(lián)合,
同時(shí)生產(chǎn)碳酸鈉和化肥氯化銨,大大地提高了食鹽利用率,是為侯氏制堿法:
第一步,氨氣與水和二氧化碳反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨,第二步碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨,
碳酸氫鈉之所以沉淀是因?yàn)樗娜芙舛容^小。經(jīng)過濾得到碳酸氫鈉固體。(這兩步和上面的索氏制堿法相
根據(jù)NH4Cl溶解度比NaCl大,而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理,在 278K~283K(5 ℃~10 ℃) 時(shí),向母液中加入食鹽細(xì)粉,
而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥。
索氏制堿法和侯氏制堿法所不同的,是索氏法在整個(gè)制取過程中NH3是循環(huán)使用的,而侯氏法在整個(gè)制取過程中,CO2被循環(huán)利用,
NH4Cl直接作為純堿的副產(chǎn)品——肥料。所以,索氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉,副產(chǎn)品氯化鈣;而侯氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉,副產(chǎn)品氯化銨。
此法優(yōu)點(diǎn):保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn),消除了它的缺點(diǎn),使食鹽的利用率提高到96%;NH4Cl可做氮肥;可與合成氨廠聯(lián)合,
使合成氨的原料氣CO 轉(zhuǎn)化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序。
指標(biāo)項(xiàng)目 | 指 標(biāo) | ||
1類 | 2類 | 3類 | |
總堿量(%) | 99 | 98 | 96 |
氯化物(%) | 0.5 | 0.9 | 1.2 |
水不溶物(%) | 0.04 | 0.1 | 0.15 |
鐵(%) | 0.004 | 0.006 | 0.010 |
硫酸鹽(%) | 0.03 | 0.08 | - |
燒失量(%) | 0.8 | 1.0 | 1.3 |
碳酸鈉是重要的化工原料之一,廣泛應(yīng)用于輕工日化、建材、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥等領(lǐng)域,
用作制造其他化學(xué)品的原料、清洗劑、洗滌劑,也用于照相術(shù)和分析領(lǐng)域。其次是冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥及其它工業(yè)
。玻璃工業(yè)是純堿的最大消費(fèi)部門,每噸玻璃消耗純堿0.2噸。在工業(yè)用純堿中,主要是輕工、建材、化學(xué)工業(yè),約占2/3,
其次是冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥及其他工業(yè)。
2、用于化工、冶金等。使用重質(zhì)純堿可以減少堿塵飛揚(yáng)、降低原料消耗、改善勞動(dòng)條件,還可提高產(chǎn)品質(zhì)量,
同時(shí)減輕堿粉對(duì)耐火材料的侵蝕作用,延長窯爐的使用壽命。
5、用于食品工業(yè),作中和劑、膨松劑,如制造氨基酸、醬油和面制食品如饅頭、面包等。還可配成堿水加入面食中,
增加彈性和延展性。碳酸鈉還可以用于生產(chǎn)味精
8、用于化學(xué)及電化學(xué)除油、化學(xué)鍍銅、鋁的浸蝕、鋁及合金的電解拋光、鋁的化學(xué)氧化、磷化后的封閉、工序間的防銹、
電解退除鉻鍍層和退除鉻的氧化膜等,亦用于預(yù)鍍銅、鍍鋼、鍍鋼鐵合金電解液中
12、定量分析中標(biāo)定酸液的基準(zhǔn)。測定鋁、硫、銅、鉛和鋅。檢驗(yàn)?zāi)蛞汉腿咸烟?。分析水泥中二氧化硅的助溶劑?/p>
金屬金相分析等
該品具有弱刺激性和弱腐蝕性。直接接觸可引起皮膚和眼灼傷。生產(chǎn)中吸入其粉塵和煙霧可引起呼吸道刺激和結(jié)膜炎,
還可有鼻粘膜潰瘍、萎縮及鼻中隔穿孔。長時(shí)間接觸該品溶液可發(fā)生濕疹、皮炎、雞眼狀潰瘍和皮膚松弛。
接觸該品的作業(yè)工人呼吸器官疾病發(fā)病率升高。誤服可造成消化道灼傷、粘膜糜爛、出血和休克。
隔離泄漏污染區(qū),限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴防塵面具(全面罩),穿防毒服。避免揚(yáng)塵,小心掃起,置于袋中轉(zhuǎn)移至安全場所。
若大量泄漏,用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。
密閉操作,加強(qiáng)通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩,戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡,
穿防毒物滲透工作服,戴橡膠手套。避免產(chǎn)生粉塵。避免與酸類接觸。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。
倒空的容器可能殘留有害物。稀釋或制備溶液時(shí),應(yīng)把堿加入水中,避免沸騰和飛濺。
起運(yùn)時(shí)包裝要完整,裝載應(yīng)穩(wěn)妥。運(yùn)輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與酸類、食用化學(xué)品等混裝混運(yùn)。
運(yùn)輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋,防高溫。車輛運(yùn)輸完畢應(yīng)進(jìn)行徹底清掃。