Das Natriumcarbonat (Na 2 CO 3) ist ein anorganisches Salz aus Natrium, Alkalimetall und Kohlensäure. Es ist auch weltweit als Soda bekannt. Die Seen und die vulkanischen Aktivitäten bereicherten die Böden mit Natrium, aus dem die Pflanzen ernährt wurden; dann, nach einem Brand, verbreiten diese Pflanzen die Karbonatasche.
Wie entsteht dieses Salz aus metallischem Natrium? Reines Natrium hat eine 3s 1 Valenzkonfiguration . Das Elektron des 3s 1 -Orbitals wird leicht von anderen Naturelementen (wie Schwefel, Sauerstoff, Chlor, Fluor usw.) abgelöst und bildet Mineralverbindungen, an denen das stabile Ion Na + beteiligt ist .
Na + wird von anderen ionischen Spezies in diesen Feststoffen begleitet; Von diesen ist Natriumcarbonat nur ein weiteres in der Natur vorhanden. Seitdem wurde es in allen Zivilisationen im Laufe der Jahrhunderte verwendet. Diese Zivilisationen fanden in diesem grauweißen Pulver vorteilhafte Eigenschaften für ihre Häuser und ihre Menschen.
Diese Eigenschaften kennzeichneten seine Verwendung, die heute traditionelle Aspekte der Vergangenheit beibehält, und andere passen sich den aktuellen Bedürfnissen an.
Natriumcarbonat kommt in der Natur sehr häufig vor und möglicherweise auch in anderen Gebieten außerhalb des Planeten Erde, beispielsweise in einigen Monden des Sonnensystems.
Formel
Die chemische Formel für Natriumcarbonat lautet Na 2 CO 3 . Wie wird es interpretiert? Dies bedeutet, dass im kristallinen Feststoff für jedes CO 3 2– -Ion zwei Na + -Ionen vorhanden sind .
Struktur
Das obere Bild zeigt die Struktur von Na 2 CO 3 -Anhydrid (auch kalziniertes Soda genannt). Die violetten Kugeln entsprechen Na + -Ionen , während die schwarzen und roten Kugeln CO 3 2– -Ionen entsprechen .
Carbonationen haben eine flache trigonale Struktur mit Sauerstoffatomen an ihren Eckpunkten.
Das Bild bietet ein Panorama von einer höheren Ebene aus. Die Na + -Ionen sind von sechs Sauerstoffatomen umgeben, die von den CO 3 2– -Ionen stammen . Das heißt, in Na 2 CO 3 -Anhydrid trifft Natrium auf eine oktaedrische Koordinationsgeometrie (es ist im Zentrum eines Oktaeders eingeschlossen).
Diese Struktur ist jedoch auch in der Lage, Wassermoleküle aufzunehmen, die durch Wasserstoffbrücken mit den Eckpunkten der Dreiecke interagieren.
Tatsächlich sind die Hydrate von 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 und andere) häufiger als das wasserfreie Salz.
Thermonatrit (Na 2 CO 3 · H 2 O), Natron (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) und Tron (Na 3 (HCO 3 ) (CO 3 ) · 2H 2 O sind die wichtigsten natürlichen Carbonatquellen Natrium, insbesondere das Mineral Trona, im ersten Bild dargestellt.
Anwendungen
Natriumcarbonat erfüllt zahlreiche Funktionen in Menschen, Haushalten und in der Industrie. Unter diesen Funktionen sind folgende hervorzuheben:
- Natriumcarbonat wird in vielen Reinigungsmitteln verwendet. Dies liegt an seiner Desinfektionskapazität, seiner Fähigkeit, Fette aufzulösen, und seiner Eigenschaft, Wasser zu erweichen. Es ist Teil von Reinigungsmitteln, die in Wäschereien, automatischen Geschirrspülern, Glasreinigern, Fleckenentfernern, Bleichmitteln usw. verwendet werden.
- Carbonat-Desinfektionsmittel können auf nicht rauen harten Oberflächen wie Fußböden, Wänden, Porzellan und Badewannen verwendet werden, mit Ausnahme von Glasfaser und Aluminium, die dadurch zerkratzt werden können.
- Es wird in einigen Lebensmitteln verwendet, um ein Zusammenbacken zu vermeiden.
- Es ist in verschiedenen Körperpflegeprodukten wie Schaumbädern, Zahnpasten und Seifen enthalten.
- Es wird in der Glasindustrie verwendet, da es Silikate zersetzen kann.
- Es wird zur Wartung von Schwimmbädern verwendet, wo es eine Desinfektions- und pH-regulierende Funktion ausübt.
- Beim Menschen wird es therapeutisch zur Behandlung von Sodbrennen und Dermatitis eingesetzt.
- In der Veterinärmedizin wird es zur Behandlung von Ringwürmern und zur Reinigung der Haut eingesetzt.
Wie wird es gemacht?
Natriumcarbonat kann im Solvay-Verfahren unter Verwendung von Salzlake aus Meeren und Kalkstein (CaCO 3 ) hergestellt werden. In der Abbildung oben ist ein Diagramm des Prozesses dargestellt, in dem die Produktionswege sowie die Reagenzien, Zwischenprodukte und Produkte angegeben sind. Die Reagenzien sind mit grünen Buchstaben und die Produkte mit roten Buchstaben geschrieben.
Das Verfolgen dieser Reaktionen kann etwas schwierig werden, aber die Gesamtgleichung, die nur die Reaktanten und Produkte angibt, lautet:
2 NaCl (aq) + CaCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (aq)
CaCO 3 hat eine sehr stabile Kristallstruktur und benötigt daher ständig viel Energie, um es in CO 2 zu zersetzen . Darüber hinaus entstehen bei diesem Verfahren große Mengen an CaCl 2 (Calciumchlorid) und anderen Verunreinigungen, deren Einleitungen die Wasserqualität und die Umwelt beeinträchtigen.
Es gibt auch andere Produktionsmethoden für Natriumcarbonat in industriellen Umgebungen, wie das Hou- und das Leblanc-Verfahren.
Heute ist es nachhaltig, es aus seinen natürlichen Mineralien zu gewinnen, von denen die Trona am häufigsten vorkommt.
Andererseits bestand die traditionellere Methode darin, natriumreiche Pflanzen und Algen zu züchten und zu verbrennen. Dann wurde die Asche mit Wasser gebadet und erhitzt, bis das Produkt erhalten wurde. Von hier kam die berühmte Soda.
Eigenschaften
Na 2 CO 3 ist ein geruchloser, hygroskopischer weißer Feststoff mit einem Molekulargewicht von 106 g / mol und einer Dichte von 2,54 g / ml bei 25 ° C.
Seine Eigenschaften ändern sich, wenn es ein Wassermolekül in seine Kristallstruktur einbaut. Da Wasser Wasserstoffbrückenbindungen bilden kann und Ionen zwischen ihnen "Raum schaffen", nimmt das Volumen des Kristalls zu und die Dichte des Hydrats ab. Beispielsweise beträgt für Na 2 CO 3 · 10H 2 O seine Dichte 1,46 g / ml.
Na 2 CO 3 schmilzt bei 851 ºC und zersetzt sich gemäß der folgenden Gleichung:
Na 2 CO 3 (s) => Na 2 O (s) + CO 2 (g)
Auch wenn sich die CO 3 2– - und Na + -Ionen in ihrer Größe unterscheiden, sind ihre elektrostatischen Wechselwirkungen sehr effizient und behalten ein stabiles Kristallgitter bei.
Wassermoleküle "stören" diese Wechselwirkungen, und infolgedessen sind Hydrate anfälliger für Abbau als Anhydrid.
Es ist ein basisches Salz; Das heißt, wenn es in Wasser gelöst wird, entsteht eine Lösung mit einem pH-Wert von mehr als 7. Dies ist auf die Hydrolyse von CO 3 2– zurückzuführen , dessen Reaktion OH - im Medium freisetzt :
CO 3 2– (aq) + H 2 O (l) HCO 3 - (aq) + OH - (aq)
Es ist in Wasser und in polaren Lösungsmitteln wie Glycerin, Glycerin, Aceton, Acetaten und flüssigem Ammoniak sehr gut löslich.
Verweise
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