碳酸鈉 [497-19-8]是一種無機(jī)化合物,分子式為Na2CO3,分子量105.99 ?;瘜W(xué)品的純度多在99.5%以上(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),又叫純堿,但分類屬于鹽,不屬于堿。
實(shí)驗(yàn)室制取碳酸鈉:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.存在于自然界(如鹽水湖)的碳酸鈉稱為天然堿,在古代便被用作洗滌劑和用于印染。1791年開始用食鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生產(chǎn)碳酸鈉,是為呂布蘭法,此法原料利用不充分、勞動(dòng)條件惡劣、產(chǎn)品質(zhì)量不佳,逐漸為索爾維法代替。1859年比利時(shí)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,此法被沿用至今。1943年中國侯德榜結(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。索氏制堿法和侯氏制堿法的主要化學(xué)反應(yīng)式均為:
NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O
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:2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O
而侯氏法在整個(gè)制取過程中,NH4Cl直接做為純堿的副產(chǎn)品----肥料。
碳酸鈉用于肥皂、造紙、洗滌劑、玻璃生產(chǎn),用作冶金工業(yè)的助熔劑、軟水劑。
碳酸鈉的技術(shù)指標(biāo):
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
近兩年國內(nèi)化工行業(yè)、冶金行業(yè)、電子工業(yè)、建材行業(yè)、裝飾行業(yè)等快速發(fā)展,對(duì)純堿需求十分旺盛,使得中國純堿產(chǎn)銷量呈現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的增長,行業(yè)開工率保持在90%以上。受下游產(chǎn)業(yè)快速增長拉動(dòng),預(yù)計(jì)未來幾年中國純堿將會(huì)繼續(xù)保持較快增長。
碳酸鈉的用途很廣,一般都是利用它的堿性。
1、可用于制造玻璃,如平板玻璃、瓶玻璃、光學(xué)玻璃和器皿;
2、可利用脂肪酸與純堿的反應(yīng)制肥皂;
3、在硬水的軟化、石油和油類的精制、冶金工業(yè)中脫除硫和磷、選礦、以及銅、鉛、鎳、錫、鈾、鋁等金屬的制備、化學(xué)工業(yè)中制取鈉鹽、金屬碳酸鹽、漂白劑、填料、洗滌劑、催化劑及染料;
4、在陶瓷工業(yè)中制取耐火材料和釉也要用到純堿。
碳酸鈉制備方法
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。
第三步,合成的碳酸氫鈉部分可以直接出廠銷售,其余的碳酸氫鈉會(huì)被加熱分解,生成碳酸鈉,生成的二氧化碳可以重新回到步循環(huán)利用。
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。