natrium
Strukturell formel | ||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Generell | ||||||||||||||||||||||
Etternavn | Natriumkarbonat (vannfri) | |||||||||||||||||||||
andre navn | ||||||||||||||||||||||
Molekylær formel | Na 2 CO 3 | |||||||||||||||||||||
Kort beskrivelse |
fargeløst krystallinsk pulver |
|||||||||||||||||||||
Eksterne identifikatorer / databaser | ||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||
eiendommer | ||||||||||||||||||||||
Molarmasse | 105,99 g mol −1 | |||||||||||||||||||||
Fysisk tilstand |
fikset |
|||||||||||||||||||||
tetthet |
|
|||||||||||||||||||||
Smeltepunkt |
854 ° C |
|||||||||||||||||||||
kokepunkt |
1600 ° C (spaltning) |
|||||||||||||||||||||
løselighet |
god i vann (217 g l −1 ved 20 ° C) |
|||||||||||||||||||||
sikkerhetsinstruksjoner | ||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||
Toksikologiske data | ||||||||||||||||||||||
Termodynamiske egenskaper | ||||||||||||||||||||||
ΔH f 0 |
−1130,7 kJ / mol |
|||||||||||||||||||||
Så langt som mulig og vanlig, brukes SI-enheter . Med mindre annet er angitt, gjelder oppgitte data standardbetingelser . |
Natriumkarbonat (fagspråk; standardspråk natriumkarbonat ) Na 2 CO 3 , vannfri også kalt kalsinert brus , ren brus eller vaskebrus , er et salt av karbonsyre . Som tilsetningsstoff har det forkortelsen E 500i .
Skje
Den kommer som et mineral Natrit i brusvann i Egypt , Tyrkia ( Lake Van ), Øst-Afrika (z. B. Lake Natron og andre innsjøer i East African Rift ), California , Mexico og som Trona [Na (HCO 3 ) · Na 2 CO 3 · 2H 2 O] i Wyoming ( USA ), Mexico, Øst-Afrika og Sør- Sahara .
Vannfritt natriumkarbonat tar Natrokarbonatit -Vulkanen (f.eks. Som Ol Doinyo Lengai ) som et mineral Gregoryit i magtarm før, men omdannes ved kontakt med regnvann veldig raskt til brus til.
Historien om brusproduksjon
Opprinnelig ble naturlig brus ekstrahert fra mineraler i saltvann, for eksempel det mest kjente i Egypt for 4000 år siden som natron som en blanding av natriumkarbonat og natriumhydrogenkarbonat , som ble brukt til å produsere glass. Senere, soda (også kjent som aske -salt) ble oppnådd ved cremating tørkede planter fra salt stepper eller fra stranden (med et spesielt høyt natriuminnhold), særlig i Middelhavsområdet. Prosessen var lik prosessen for potash fra landplanter, men i tilfelle potash inneholdt den overveiende kalium. Noen av de beste variantene kom fra Alicante og ble kalt Barilla, som senere generelt ble overført til plantebrus.
Utviklingen av kunstig brus, spesielt for såpeproduksjon, begynte med Henri Louis Duhamel du Monceaus analytiske differensiering mellom brus og kaliumdioksid rundt 1730. Han viste også at brus i utgangspunktet kunne lages av bordsalt. Imidlertid var bordsalt for dyrt som råvare og skattlagt for høyt. Videre forskning ble utført i en passende produksjonsprosess. Duhamel laget allerede Glaubers salt (natriumsulfat) og viste at det kan brukes til å lage brus. Metoden ble forbedret av Andreas Sigismund Marggraf i Berlin. Karl Wilhelm Scheele skaffet brus i 1772 ved å varme opp saltlake med blyoksid i små mengder, som allerede ble brukt av noen produsenter. I 1775 ble en fransk vitenskapsakademi-pris for brusproduksjon tildelt for å oppmuntre til opptatt av problemet (det ble aldri utbetalt). I 1777 brukte Joseph François Malherbe Glauber salt industrielt i Frankrike for å lage brus. Jean-Antoine Chaptal produserte i henhold til prosessen i Montpellier (etter 1780) og PL Athénas i Javier nær Paris. I 1789 foreslo Jean-Claude Delamétherie å gløde Glauber salt med kull, behandle resultatet med eddiksyre og bruke det til å gløde brus, som, selv om det var upraktisk, hadde en stimulerende effekt på legen Nicolas Leblanc , som hadde jobbet med det i flere år . Det faktiske gjennombruddet kom i 1789 med Leblanc-prosessen . I 1791 åpnet han en fabrikk på vegne av hertugen av Orléans , men han ble fratatt fruktene av oppdagelsen av den franske revolusjonen (han begikk fattig selvmord i 1806). Siden han hadde gått sammen med hertugen av Orléans, ble prosessen ekspropriert med ham, fabrikken ble stengt i 1794 og prosessen ble gjort tilgjengelig gratis. I 1806 ble det bygget en brusfabrikk nær Paris basert på prosessen, og på 1800-tallet ble mange andre fabrikker bygget ved bruk av prosessen i Frankrike, Tyskland ( Hermania i Schönebeck nær Magdeburg i 1843 og like etterpå kjemisk fabrikk i Rhenania i Aachen ) og England. Fabrikkene leverte ikke bare brus, men også saltsyre, alkalimetaller og klor. I andre halvdel av 1800-tallet ble den erstattet av Solvay-prosessen utviklet i 1860 .
Utvinning og produksjon
- Ved å bryte ned naturlig forekommende mineraler som inneholder natriumkarbonat (se ovenfor): På grunn av deres forskjellige urenheter omkrystalliseres utgangsmineralene før transport og videre bruk og omdannes deretter til renset, vannfri brus (f.eks. Ved hjelp av Trona-prosessen , oppkalt etter startmineralet med samme navn).
- I følge Leblanc-prosessen (siden 1791): Teknisk natriumklorid reageres med varm svovelsyre for å danne hydrogenkloridgass og natriumsulfat , som forblir som en "saltkake" og reagerer i neste trinn med kalsiumkarbonat og karbon for å danne natrium karbonat, karbondioksid og kalsiumsulfid . Etter at denne prosessen for produksjon av natriumkarbonat ble erstattet av Solvay-prosessen , brukes den ikke lenger i dag, men fortsetter å ha stor historisk betydning, siden den var begynnelsen på utviklingen av storskala kjemisk industri .
- I følge Solvay-prosessen (også ammoniakk-soda-prosess, siden 1863): Innføring av ammoniakk og karbondioksid i en mettet natriumkloridoppløsning og oppvarming av det resulterende natriumhydrogenkarbonat i en roterende ovn .
- Det resulterende karbondioksidet så vel som ammoniakken fra reaksjonen av ammoniumkloridet med kalsiumoksyd eller kalsiumhydroksyd blir matet tilbake til prosessen, noe som gjorde det veldig økonomisk (og dermed en av de første kjemiske syklusprosessene som ble praktisert i stor skala) .
- Innføring av karbondioksid i kaustisk brus (teknisk ubetydelig):
eiendommer
Modifikasjoner og hydrater
Natriumkarbonat er polymorf , dvs. det krystalliserer i forskjellige krystallstrukturer avhengig av trykk og temperatur med samme kjemiske sammensetning . Det er også hydrater som inneholder vann av krystallisering .
- Vannfri, Na 2 CO 3
- Kjent som mineral Natrit eller under navnet ren eller soda , hvitt stoff med et smeltepunkt på 854 ° C og en tetthet på 2,51 g / cm 3 . Danner seg ved temperaturer over 107 ° C.
- Monohydrat, Na 2 CO 3 .H 2 O
- Kjent som mineral termonatritt , er det dannet fra heptahydrat ved temperaturer> 35,4 ° C.
- Heptahydrat, Na 2 CO 3 · 7 H 2 O
- Danner seg fra dekahydratet ved temperaturer over 32,5 ° C.
- Dekahydrat, Na 2 CO 3 * 10 ~ H 2 O
- Kjent som mineral soda eller kjent som krystall soda , det krystalliserer fra mettet natriumkarbonat-oppløsninger ved under 32,5 ° C (tetthet 1,45 g / cm 3 ).
I tillegg finnes natriumkarbonat i naturen sammen med natriumhydrogen eller kalsiumkarbonat i følgende mineraler:
- Dihydrat, Na 2 Ca (CO 3 ) 2 · 2 H 2 O
- Kjent som mineralet pirssonitt .
- Pentahydrat, Na 2 Ca (CO 3 ) 2 · 5 H 2 O
- Kjent som mineralet gaylussite eller under navnet natrocalcite .
- Bikarbonat, Na (HCO 3 ) • Na 2 CO 3 • 2 H 2 O
- Kjent som Mineral Trona .
Kjemiske egenskaper
Som natriumsalt av svak karbonsyre reagerer det med sterkere syrer og danner karbondioksid (skumdannelse). Natriumkarbonat oppløses i vann med utvikling av varme ( hydratiseringsvarme ). En sterkt alkalisk løsning opprettes fordi karbonatanionet reagerer som en base med et proton fra dissosiasjonsvekten i løsningsmiddelvannet for å danne hydrogenkarbonation (HCO 3 - ) og en tilsvarende høy konsentrasjon av hydroksidioner dannes:
- Dissosiasjonsvekt mellom karbonationen i vann.
Før større mengder natriumhydroksyd var tilgjengelig , var natriumkarbonat den viktigste basen fordi den oppløst i vann oppfører seg som en blanding av natriumhydrogenkarbonat og natriumhydroksid: En løsning av 50 g natriumkarbonat per liter vann har en pH-verdi på 11,5 .
- Reaksjon av natriumkarbonat og vann.
Den dannelsesentalpi av natriumkarbonat er Δ f H 0 298 = -1131,7 kJ mol -1 , den standard frie entalpi av formasjons Ag 0 298 = -1048,4 kJ mol -1 , og den standard molare entropien S 0 298 = 136,1 J K −1 mol −1 .
Oppbevaring
Krystallinsk brus må være tett lukket eller oppbevares i fuktig atmosfære, da det avgir krystallvann i tørr luft og går i oppløsning til et hvitt pulver.
Motsatt må man kalsinere, dvs. H. Oppbevar vannfri brus i en tørr atmosfære, da den lett absorberer fuktighet fra luften - uten å se fuktig ut umiddelbart - og konverterer med den til monohydratet Na 2 CO 3 · H 2 O ( hygroskopi ).
bruk
Natriumkarbonat har vært brukt av mennesker i lang tid. Selv de gamle egypterne brukte den til mumifisering ("Nitron"). Det har også blitt brukt som rengjøringsmiddel og i glassproduksjon siden antikken. I dag brukes natriumkarbonat av nesten alle bransjer, noe som gjør det til et av de mest allsidige kjemiske produktene.
Natriumkarbonat brukes i matteknologi som en syreregulator , oppløsningsmiddel eller bærer . Sammen med natriumhydrogenkarbonat er det generelt godkjent i EU som et tilsetningsstoff under nummer E 500 uten maksimal mengdebegrensning ( quantum satis ) for alle matvarer, og kan også tilsettes til økologisk produserte matvarer i henhold til EFs organiske regulering .
Rundt 39 millioner tonn brus ble produsert over hele verden i 1997 . I Tyskland var markedsvolumet i 1999 rundt 2,4 millioner tonn. Den største andelen brus forbrukes av følgende fem industrisektorer:
- Den glassindustrien benytter soda som et råmateriale for sitt glass smelter, slik at det er den største forbrukeren av soda. Soda fungerer som en fluks som forhindrer at den krystalliserer i smelten av størkningsglasset, og holder glasset amorft . Andelen brus bestemmer smelteens flytbarhet.
- Den kjemiske industrien bruker brus til å produsere blekemidler , boraks , kromater som natriumkromat og natriumdikromat , maling , fyllstoffer , garverihjelpemidler , industrielle rengjøringsmidler , kryolitt , lim og lim , metallkarbonater , natriumnitrat , perborat , natriumfosfater som pentanatriumsulfat , silikater ( vannglass ) slik som for eksempel natriummetasilikat pentahydrat og natriumortosilikat , sulfitt , ultramariner , vannglass og andre. Kjemikalier en.
- I jern- og stålindustrien brukes brus til avsvovling av grisejern, støpejern og stål, samt brukt flotasjon og fluss .
- I vaskemiddel- og såpeindustrien produseres grove vaskemidler og andre rengjøringsmidler med brus , og fett blir forsåpet . Tidligere brus ble til dette formålet etset , d. H. reagerte med kalsiumoksyd eller hydroksid for å danne kaustisk soda .
- I papir- og masseindustrien brukes brus til fordøyelse, nøytralisering, rengjøring og bleking så vel som til behandling av avfallspapir .
- Andre bruksområder:
- Lærindustri
- Vannrensing
- Intern tilførselsvannbehandling i dampkjeler
- Produksjon av keramikk og emalje
- Tekstilindustri
- Avsvovling av røykgass
- Primær titer stoff i henhold til farmakopé
- Avgiftning av nervemidler
- pH-verdiøkning i drikkevann og i svømmebassenger ("pH pluss pulver" og granulat er vanligvis natriumkarbonat)
- Tillegg til utviklerløsninger
weblenker
Individuelle bevis
- ↑ a b c natriumkarbonat, E 500 , I: Lebensmittellexikon.de
- ↑ Oppføring på E 500: Natriumkarbonater i den europeiske databasen for tilsetningsstoffer, tilgjengelig 11. august 2020.
- ↑ Oppføring på NATRIUMKARBONAT i CosIng-databasen til EU-kommisjonen, åpnet 26. februar 2020.
- ↑ a b c d e f g Oppføring av natriumkarbonat i GESTIS stoffdatabase til IFA , åpnet 21. februar 2017. (JavaScript kreves)
- ↑ a b c d Sodium carbonate datablad (PDF) fra Merck , åpnet 18. mars 2012.
- ^ Ray E. Bolz: CRC Handbook of Tables for Applied Engineering Science . CRC Press, 1973, ISBN 978-0-8493-0252-7 , pp. 482 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
- ↑ Oppføring av natriumkarbonat i Klassifiserings- og merkelisten til European Chemicals Agency (ECHA), tilgjengelig 1. februar 2016. Produsenter eller distributører kan utvide den harmoniserte klassifiseringen og merkingen .
- ↑ David R. Lide (red.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . 90. utgave. (Internett-versjon: 2010), CRC Press / Taylor og Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, s. 5-20.
- ↑ Forklaring av forskjellene mellom brus og natron, tilgjengelig i juni 2016.
- ↑ Otto Krätz , Beginnings of Technical Chemistry, i: Armin Hermann , Charlotte Schönbeck, Technology and Science, VDI Verlag 1991, s. 308.
- ↑ Bernhard Neumann (red.), Lærebok for kjemisk teknologi og metallurgi, bind 1, Springer 1939, s. 364.
- ^ Arnold F. Holleman, Egon Wiberg: Lærebok for uorganisk kjemi . Walter de Gruyter, 1995, ISBN 978-3-11-012641-9 , pp. 1182 ( begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
- ↑ a b c R. E. Dickerson, HB Gray, H.-W. Sighting, MY Darensbourg: "Principles of Chemistry", Verlag Walter de Gruyter 1988, ISBN 9783110099690 , s. 976. ( begrenset forhåndsvisning i Google- boksøk )
- ^ Hermann Schelenz: History of Pharmacy . Springer forlag. Berlin, Heidelberg. 1904. s. 41. ISBN 978-3-642-52552-0 .
- ↑ Oppføring på fluks. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åpnet 22. mars 2011.