Het natriumcarbonaat (Na 2 CO 3) is een anorganisch zout van natrium, alkalimetaal en koolzuur. Het is ook wereldwijd bekend als natriumcarbonaat. De meren en de vulkanische activiteiten verrijkten de bodems met natrium, waaruit de planten werden gevoed; vervolgens, na een brand, verspreiden deze planten de carbonaatas.
Hoe komt dit zout uit metallisch natrium? Zuiver natrium heeft een valentieconfiguratie van 3s 1 . Het elektron van de 3s 1- orbitaal wordt gemakkelijk losgemaakt door andere elementen in de natuur (zoals zwavel, zuurstof, chloor, fluor, enz.), Waardoor minerale verbindingen worden gevormd waarin het stabiele ion Na + deelneemt .
Na + gaat vergezeld van andere ionsoorten in deze vaste stoffen; Van deze is natriumcarbonaat er nog maar één in de natuur. Sindsdien is het door de eeuwen heen in alle beschavingen gebruikt. Deze beschavingen vonden in dit grijswitte poeder gunstige eigenschappen voor hun huizen en hun mensen.
Deze eigenschappen markeerden het gebruik ervan, dat tegenwoordig traditionele aspecten van het verleden behoudt, en andere passen zich aan de huidige behoeften aan.
Natriumcarbonaat is zeer overvloedig aanwezig in de natuur, en misschien ook in andere gebieden buiten de planeet Aarde, zoals sommige manen van het zonnestelsel.
Formule
De chemische formule voor natriumcarbonaat is Na 2 CO 3 . Hoe wordt het geïnterpreteerd? Het betekent dat er in de kristallijne vaste stof voor elk CO 3 2– -ion twee Na + -ionen zijn .
Structuur
De bovenste afbeelding toont de structuur van Na 2 CO 3 anhydride (ook wel gecalcineerde soda genoemd). De paarse bollen komen overeen met Na + -ionen , terwijl de zwarte en rode bollen overeenkomen met CO 3 2– -ionen .
Carbonaat-ionen hebben een platte trigonale structuur, met zuurstofatomen op hun hoekpunten.
De afbeelding geeft een panorama gezien vanaf een hoger gelegen vlak. De Na + -ionen zijn omgeven door zes zuurstofatomen, afkomstig van de CO 3 2– -ionen . D.w.z. in Na 2 CO 3 anhydride natrium ontmoet een octahedrale coördinatiegeometrie (het is ingesloten in het centrum van een octaëder).
Deze structuur is echter ook in staat om watermoleculen te huisvesten, in wisselwerking via waterstofbruggen met de hoekpunten van de driehoeken.
In feite zijn de hydraten van Na 2 CO 3 (Na 2 CO 3 · 10H 2 O, Na 2 CO 3 · 7H 2 O, Na 2 CO 3 · H 2 O en andere) overvloediger aanwezig dan het watervrije zout.
Thermonatriet (Na 2 CO 3 · H 2 O), natron (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) en troon (Na 3 (HCO 3 ) (CO 3 ) · 2H 2 O zijn de belangrijkste natuurlijke bronnen van carbonaat natrium, vooral het mineraal trona, weergegeven in de eerste afbeelding.
Toepassingen
Natriumcarbonaat vervult tal van functies bij mensen, woningen en industrie, waaronder de volgende:
- Natriumcarbonaat wordt in veel schoonmaakproducten gebruikt. Dit komt door het desinfecterende vermogen, het vermogen om vetten op te lossen en het vermogen om water te verzachten. Het maakt deel uit van wasmiddelen die worden gebruikt in wasserijen, automatische vaatwassers, glasreinigers, vlekverwijderaars, bleekmiddelen, enz.
- Carbonaat desinfectiemiddel kan worden gebruikt op niet ruwe harde oppervlakken, zoals vloeren, muren, porselein en badkuipen, met uitzondering van glasvezel en aluminium, die erdoor kunnen worden bekrast.
- Het wordt in sommige voedingsmiddelen gebruikt om aankoeken te voorkomen die hierin kunnen optreden.
- Het is aanwezig in verschillende producten voor persoonlijke verzorging, zoals bubbelbaden, tandpasta's en zeep.
- Het wordt gebruikt in de glasindustrie vanwege het vermogen om silicaten af te breken.
- Het wordt gebruikt bij het onderhoud van zwembaden, waar het een desinfecterende en pH-regulerende functie heeft.
- Bij mensen wordt het therapeutisch gebruikt bij de behandeling van brandend maagzuur en dermatitis.
- In de diergeneeskunde wordt het gebruikt bij de behandeling van ringworm en bij het reinigen van de huid.
Hoe is het gedaan?
Natriumcarbonaat kan worden vervaardigd met pekel uit de zee en kalksteen (CaCO 3 ) in het Solvay-proces. In de bovenstaande afbeelding is een diagram van het proces geïllustreerd met de productieroutes, evenals de reagentia, tussenpersonen en producten. De reagentia zijn geschreven met groene letters en de producten met rode letters.
Het volgen van deze reacties kan een beetje lastig worden, maar de algemene vergelijking die alleen de reactanten en producten aangeeft, is:
2NaCl (aq) + CaCO 3 (s) <=> Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (aq)
CaCO 3 heeft een zeer stabiele kristallijne structuur, waardoor het constant veel energie kost om het af te breken tot CO 2 . Bovendien ontstaan bij dit proces grote hoeveelheden CaCl 2 (calciumchloride) en andere onzuiverheden, waarvan de lozingen de kwaliteit van het water en het milieu beïnvloeden.
Er zijn ook andere productiemethoden voor natriumcarbonaat in industriële omgevingen, zoals de Hou- en Leblanc-processen.
Tegenwoordig is het duurzaam om het uit zijn natuurlijke mineralen te halen, waarvan de trona de meest voorkomende is.
Aan de andere kant bestond de meer traditionele methode uit het kweken en verbranden van natriumrijke planten en algen. Vervolgens werd de as met water ondergedompeld en aan verwarming onderworpen totdat het product was verkregen. Hier vandaan kwam het beroemde natriumcarbonaat.
Eigendommen
Na 2 CO 3 is een reukloze, hygroscopische witte vaste stof met een molecuulgewicht van 106 g / mol en een dichtheid van 2,54 g / ml bij 25 ºC.
De eigenschappen veranderen als het een watermolecuul in zijn kristallijne structuur opneemt. Omdat water waterstofbruggen kan vormen en ionen daartussen "ruimte maken", neemt het volume van het kristal toe en neemt de dichtheid van het hydraat af. Bijvoorbeeld, voor Na 2 CO 3 · 10H 2 O, de dichtheid is 1,46 g / ml.
Na 2 CO 3 smelt bij 851 ºC en ontleedt volgens de volgende vergelijking:
Na 2 CO 3 (s) => Na 2 O (s) + CO 2 (g)
Nogmaals, hoewel de CO 3 2– en Na + -ionen verschillen in grootte, zijn hun elektrostatische interacties zeer efficiënt en behouden ze een stabiel kristalrooster.
Watermoleculen "staan in de weg" van deze interacties, en als gevolg daarvan zijn hydraten gevoeliger voor afbraak dan anhydride.
Het is een basisch zout; dat wil zeggen, wanneer het wordt opgelost in water, genereert het een oplossing met een pH hoger dan 7. Dit komt door de hydrolyse van CO 3 2– , waarvan de reactie OH afgeeft - in het medium:
CO 3 2– (aq) + H 2 O (l) <=> HCO 3 - (aq) + OH - (aq)
Het is zeer oplosbaar in water en in polaire oplosmiddelen, zoals glycerol, glycerine, aceton, acetaten en vloeibare ammoniak.
Referenties
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. In The elements of group 1. (Fourth edition., P. 265). Mc Graw Hill.
- scifun.org. (2018). Natriumwaterstofcarbonaat en natriumcarbonaat. Opgehaald op 8 april 2018, van: scifun.org
- Wikipedia. (2018). Natriumcarbonaat. Opgehaald op 8 april 2018, van: en.wikipedia.org
- PubChem. (2018). Natriumcarbonaat. Opgehaald op 8 april 2018, van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Ciner Resources Corporation. (2018). Natriumcarbonaat. Opgehaald op 8 april 2018, van: ciner.us.com
- Qniemiec. (7 mei 2010). Solvay-proces. . Hersteld van: Wikimedia.org
- Peltier K. (3 juli 2018). Alles wat u moet weten over natriumcarboniet. Opgehaald op 8 april 2018, van: thespruce.com
- Net Industries. (2018). Natriumcarbonaat - Gebruik van natriumcarbonaat. Opgehaald op 8 april 2018, van: science.jrank.org