炭酸ナトリウム(のNa 2 CO 3)の ナトリウム、アルカリ金属及び炭酸の無機塩です。ソーダ灰としても世界的に知られています。湖と火山活動は土壌をナトリウムで豊かにし、そこから植物は養われました。次に、火事の後、これらの植物は炭酸塩の灰を広げます。
この塩は金属ナトリウムからどのように発生しますか?純粋なナトリウムは3s 1の原子価構成を持っています。3s 1軌道の電子は、自然界の他の元素(硫黄、酸素、塩素、フッ素など)によって簡単に分離され、安定したイオンNa +が関与する鉱物化合物を形成します。
Na +は、これらの固体に他のイオン種を伴います。これらのうち、炭酸ナトリウムは自然に存在するもう1つです。それ以来、すべての文明で古くから使用されてきました。これらの文明は、この灰色がかった白い粉末に、家や人々にとって有益な特性を見出していました。
これらの特性はその使用を特徴づけ、今日では過去の伝統的な側面を維持し、他の特性は現在のニーズに適応しています。
炭酸ナトリウムは自然に非常に豊富で、おそらく太陽系の一部の月など、地球外のその他の地域にも存在します。
式
炭酸ナトリウムの化学式はNa 2 CO 3です。それはどのように解釈されますか?これは、結晶性固体では、CO 3 2–イオンごとに2つのNa +イオンが存在することを意味します。
構造
上の画像は、無水Na 2 CO 3(か焼ソーダとも呼ばれる)の構造を示しています。紫の球はNa +イオンに対応し、黒と赤の球はCO 3 2–イオンに対応します。
炭酸イオンは平らな三角構造をしており、頂点に酸素原子を持っています。
画像は、より高い平面から見たパノラマを提供します。Na +イオンは、CO 3 2–イオンからの6つの酸素原子に囲まれています。つまり、Na 2 CO 3無水物では、ナトリウムは八面体配位ジオメトリー(八面体の中心で囲まれています)を満たします。
ただし、この構造は水分子を収容することもでき、水素結合によって三角形の頂点と相互作用します。
実際、Na 2 CO 3の水和物(Na 2 CO 3・10H 2 O、Na 2 CO 3・7H 2 O、Na 2 CO 3・H 2 Oなど)は、無水塩よりも豊富です。
サーモナトライト(Na 2 CO 3・H 2 O)、ナトロン(Na 2 CO 3・10H 2 O)およびトローン(Na 3(HCO 3)(CO 3)・2H 2 Oは、炭酸塩の主な天然源です最初の画像に示されているナトリウム、特にミネラルトロナ。
用途
炭酸ナトリウムは、人々、家庭、および産業で数多くの機能を果たします。これらの機能の中で、次のものが際立っています。
-炭酸ナトリウムは多くの洗浄剤に使用されています。これは、その消毒能力、脂肪を溶解する能力、および水を軟化させるその特性によるものです。洗濯機、自動食器洗い機、ガラスクリーナー、染み抜き剤、漂白剤などに使用される洗剤の一部です。
-炭酸消毒剤は、床、壁、磁器、浴槽などの粗くない硬い表面に使用できますが、傷が付く可能性のあるガラス繊維やアルミニウムは例外です。
-それはこれらで起こり得るケーキングを避けるためにいくつかの食品で使用されています。
-泡風呂、歯磨き粉、石鹸など、さまざまなパーソナルケア製品に含まれています。
-ケイ酸塩を分解する能力があるため、ガラス産業で使用されています。
-それはそれが消毒剤とpH調整機能を実行するプールのメンテナンスで使用されます。
-人間では胸焼けや皮膚炎の治療に使用されます。
-獣医学では、白癬の治療や皮膚の洗浄に使用されます。
それはどのように行われますか?
炭酸ナトリウムは、ソルベイプロセスで海からのブラインと石灰岩(CaCO 3)を使用して製造できます。上の図では、プロセスの図が示され、製造ルート、試薬、中間体、製品が示されています。試薬は緑色の文字で、製品は赤色の文字で書かれています。
これらの反応を追跡するのは少し難しいかもしれませんが、反応物と生成物のみを示す全体的な方程式は次のとおりです。
2NaCl(水溶液)+ CaCO 3(秒)<=> Na 2 CO 3(秒)+ CaCl 2(水溶液)
CaCO 3は非常に安定した結晶構造を持っているため、CO 2に分解するために常に多くのエネルギーを必要とします。さらに、このプロセスは大量のCaCl 2(塩化カルシウム)やその他の不純物を生成し、それらの排出は水質や環境に影響を与えます。
HouやLeblancプロセスなど、工業環境での炭酸ナトリウムの他の製造方法もあります。
今日、その天然ミネラルからそれを入手することは持続可能であり、トロナはこれらの中で最も豊富です。
一方、より伝統的な方法は、ナトリウムに富む植物や藻を成長させて燃焼させることでした。次に、灰を水に浸し、生成物が得られるまで加熱した。ここから有名なソーダ灰が出てきました。
プロパティ
Na 2 CO 3は、無臭の吸湿性の白い固体で、分子量は106 g / mol、密度は25℃で2.54 g / mLです。
水分子を結晶構造に組み込むと、その特性が変化します。水は水素結合を形成し、イオンはそれらの間に「空間を作る」ため、結晶の体積が増加し、水和物の密度が減少します。たとえば、Na 2 CO 3・10H 2 Oの場合、その密度は1.46 g / mLです。
Na 2 CO 3は 851ºCで溶融し、次の方程式に従って分解します。
Na 2 CO 3(s)=> Na 2 O(s)+ CO 2(g)
繰り返しになりますが、CO 3 2–およびNa +イオンはサイズが異なりますが、それらの静電相互作用は非常に効率的であり、安定した結晶格子を維持します。
水分子はこれらの相互作用の「邪魔になる」ため、その結果、水和物は無水物よりも分解されやすくなります。
それは塩基性塩です。水に溶解したときには、である、これはCOの加水分解に起因する7よりpHが大きいとの溶液を生成する3 2-反応リリースOH、-培地中:
CO 3 2- (水溶液)+ H 2 O(L)<=> HCO 3 - (水溶液)+ OH -(aq)で
それは水およびグリセロール、グリセリン、アセトン、酢酸塩、液体アンモニアなどの極性溶媒に非常に溶けやすい。
参考文献
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