Uhličitan sodný: Porovnání verzí

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Smazaný obsah Přidaný obsah
Přidány další technické nebo triviální názvy používané pro uhličitan sodný.
Vložena historie výroby sody.
Řádek 54: Řádek 54:


'''Uhličitan sodný''' (Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>), též '''soda,''' '''soda na praní, těžká/lehká soda '''nebo '''kalcinovaná (kalc.) soda''', je [[anorganická sloučenina]]. Je to [[sodík|sodná]] sůl [[kyselina uhličitá|kyseliny uhličité]]. V bezvodém stavu jde o bílý prášek tající při 851&nbsp;°C. Ve vodě se snadno rozpouští za uvolnění hydratačního tepla. Krystalizací za laboratorní teploty lze získat nejdůležitější hydrát, tzv. krystalovou sodu (Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>·10H<sub>2</sub>O). Vodné roztoky sody jsou silně [[Zásada (chemie)|zásadité]] z důvodu [[hydrolýza|hydrolytického]] štěpení (je to sůl silné [[Zásada (chemie)|zásady]] a slabé [[kyselina|kyseliny]]). Soda se synteticky vyrábí ve velkém množství z [[chlorid sodný|chloridu sodného]] [[Solvayův proces|Solvayovým procesem]].
'''Uhličitan sodný''' (Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>), též '''soda,''' '''soda na praní, těžká/lehká soda '''nebo '''kalcinovaná (kalc.) soda''', je [[anorganická sloučenina]]. Je to [[sodík|sodná]] sůl [[kyselina uhličitá|kyseliny uhličité]]. V bezvodém stavu jde o bílý prášek tající při 851&nbsp;°C. Ve vodě se snadno rozpouští za uvolnění hydratačního tepla. Krystalizací za laboratorní teploty lze získat nejdůležitější hydrát, tzv. krystalovou sodu (Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>·10H<sub>2</sub>O). Vodné roztoky sody jsou silně [[Zásada (chemie)|zásadité]] z důvodu [[hydrolýza|hydrolytického]] štěpení (je to sůl silné [[Zásada (chemie)|zásady]] a slabé [[kyselina|kyseliny]]). Soda se synteticky vyrábí ve velkém množství z [[chlorid sodný|chloridu sodného]] [[Solvayův proces|Solvayovým procesem]].

== Historie ==
Soda patří k nejdůležitějším produktům chemického průmyslu. Nachází využití v rozmanitých výrobách, jako např. v keramice, textilním průmyslu (barvení a zpracování bavlny), při výrobě mýdel, ve sklářství, při výrobě buničiny, v pracích a odmašťovacích prostředcích, v chemickém průmyslu jako levná alkálie atd. Současná výroba sody na světě přesáhla 32 mil. t/rok.

Soda je známa od nepaměti. Již ve starém Egyptě byla k dispozici  přírodní usazenina obsahující 4% Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> a 25% NaHCO<sub>3</sub>, která se používala např. při mumifikaci.  Do 18. století byla soda vyráběna spalováním rostlin rostoucích na mokrých a slaných půdách. Popel byl poté kalcinován a vyluhován. Vzniklý produkt obsahující podle provenience od 3 do 30% Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, byl drahý a dostupný jen v omezeném množství. V 18. století se zvýšila poptávka zejména po skle, mýdle a textilu a dostupné zdroje sody přestaly dostačovat. Proto r. 1775 Francouzská akademie věd vyhlásila soutěž o nejlepší postup jak z dostupných surovin vyrobit sodu. Soutěž vyhrál francouzský lékař Leblanc, který založil první výrobnu sody podle svého postupu, která však zkrachovala a vynálezce skončil sebevraždou v chudobinci.

Leblancův postup byl realizován v Anglii, která nutně potřebovala sodu na zpracování bavlny dovážené z kolonií. První anglická výrobna byla uvedena do provozu r. 1829. Výroba sody Leblancovým postupem dosáhla vrcholu kolem r. 1880, kdy Anglie produkovala ročně 500 t a zbytek světa 250 t. Výroba sody Leblancovým postupem potom začala upadat, protože byl průmyslově realizován energeticky výhodnější Solvayův postup, který produkoval méně odpadů a poskytoval kvalitnější sodu. Belgičan E.Solvay vyřešil problém jak obrátit směr reakce a technicky postup realizoval. V r. 1865 již byla v Belgii prvá výrobna sody s kapacitou 1.5 t/den. V Německu byla první Solvayova jednotka uvedena do provozu r. 1880. Solvayův proces zcela vytlačil Leblancův postup počátkem 20tých let 20. století a  r. 1923 byla zastavena poslední výrobna sody postupem podle Leblanca.

Po 2. světové válce nabyla na důležitosti výroba sody z minerálu trona, Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>.NaHCO<sub>3</sub>.2H<sub>2</sub>O, který byl objeven r. 1937. Výroba z trony je ekologická, investičně málo náročná a poskytuje levný produkt. V USA jsou dnes v provozu jen čtyři Solvayovy jednotky a většina sody je vyráběna z trony. Jelikož v Evropě není trona k dispozici, vyrábí se zde soda stále Solvayovým postupem. Výroba sody z trony kryje přibližně 30% její celosvětové spotřeby.

Přestože jediná výrobna sody Solvayovým postupem na našem území ukončila činnost počátkem 90-tých let, nelze tuto technologii pominout. Zavedení výroby sody Leblancovým postupem totiž představuje počátek chemické technologie. Pro průmyslovou realizaci postupu bylo třeba vyvinout nová, do té doby neznámá, zařízení a postupy, jako např. absorbéry, rotační pec, protiproudé vyluhování, která se v mírně modifikované formě používají dodnes. Solvayův postup byl zase prvním cyklickým procesem omezujícím vznik odpadních látek na dosažitelné minimum.<ref>SÖHNEL, Otakar, RICHTER, Miroslav, Průmyslové technologie I., FŽP UJEP v Ústí nad Labem, 1999, ISBN: 80-7044-278-6</ref>


== Použití ==
== Použití ==

Verze z 6. 1. 2015, 15:52

Šablona:Infobox Chemická sloučenina

Uhličitan sodný (Na2CO3), též soda, soda na praní, těžká/lehká soda nebo kalcinovaná (kalc.) soda, je anorganická sloučenina. Je to sodná sůl kyseliny uhličité. V bezvodém stavu jde o bílý prášek tající při 851 °C. Ve vodě se snadno rozpouští za uvolnění hydratačního tepla. Krystalizací za laboratorní teploty lze získat nejdůležitější hydrát, tzv. krystalovou sodu (Na2CO3·10H2O). Vodné roztoky sody jsou silně zásadité z důvodu hydrolytického štěpení (je to sůl silné zásady a slabé kyseliny). Soda se synteticky vyrábí ve velkém množství z chloridu sodného Solvayovým procesem.

Historie

Soda patří k nejdůležitějším produktům chemického průmyslu. Nachází využití v rozmanitých výrobách, jako např. v keramice, textilním průmyslu (barvení a zpracování bavlny), při výrobě mýdel, ve sklářství, při výrobě buničiny, v pracích a odmašťovacích prostředcích, v chemickém průmyslu jako levná alkálie atd. Současná výroba sody na světě přesáhla 32 mil. t/rok.

Soda je známa od nepaměti. Již ve starém Egyptě byla k dispozici  přírodní usazenina obsahující 4% Na2CO3 a 25% NaHCO3, která se používala např. při mumifikaci.  Do 18. století byla soda vyráběna spalováním rostlin rostoucích na mokrých a slaných půdách. Popel byl poté kalcinován a vyluhován. Vzniklý produkt obsahující podle provenience od 3 do 30% Na2CO3, byl drahý a dostupný jen v omezeném množství. V 18. století se zvýšila poptávka zejména po skle, mýdle a textilu a dostupné zdroje sody přestaly dostačovat. Proto r. 1775 Francouzská akademie věd vyhlásila soutěž o nejlepší postup jak z dostupných surovin vyrobit sodu. Soutěž vyhrál francouzský lékař Leblanc, který založil první výrobnu sody podle svého postupu, která však zkrachovala a vynálezce skončil sebevraždou v chudobinci.

Leblancův postup byl realizován v Anglii, která nutně potřebovala sodu na zpracování bavlny dovážené z kolonií. První anglická výrobna byla uvedena do provozu r. 1829. Výroba sody Leblancovým postupem dosáhla vrcholu kolem r. 1880, kdy Anglie produkovala ročně 500 t a zbytek světa 250 t. Výroba sody Leblancovým postupem potom začala upadat, protože byl průmyslově realizován energeticky výhodnější Solvayův postup, který produkoval méně odpadů a poskytoval kvalitnější sodu. Belgičan E.Solvay vyřešil problém jak obrátit směr reakce a technicky postup realizoval. V r. 1865 již byla v Belgii prvá výrobna sody s kapacitou 1.5 t/den. V Německu byla první Solvayova jednotka uvedena do provozu r. 1880. Solvayův proces zcela vytlačil Leblancův postup počátkem 20tých let 20. století a  r. 1923 byla zastavena poslední výrobna sody postupem podle Leblanca.

Po 2. světové válce nabyla na důležitosti výroba sody z minerálu trona, Na2CO3.NaHCO3.2H2O, který byl objeven r. 1937. Výroba z trony je ekologická, investičně málo náročná a poskytuje levný produkt. V USA jsou dnes v provozu jen čtyři Solvayovy jednotky a většina sody je vyráběna z trony. Jelikož v Evropě není trona k dispozici, vyrábí se zde soda stále Solvayovým postupem. Výroba sody z trony kryje přibližně 30% její celosvětové spotřeby.

Přestože jediná výrobna sody Solvayovým postupem na našem území ukončila činnost počátkem 90-tých let, nelze tuto technologii pominout. Zavedení výroby sody Leblancovým postupem totiž představuje počátek chemické technologie. Pro průmyslovou realizaci postupu bylo třeba vyvinout nová, do té doby neznámá, zařízení a postupy, jako např. absorbéry, rotační pec, protiproudé vyluhování, která se v mírně modifikované formě používají dodnes. Solvayův postup byl zase prvním cyklickým procesem omezujícím vznik odpadních látek na dosažitelné minimum.[1]

Použití

Soda se používá při výrobě skla, papíru a detergentů. Časté je i použití jako prostředku pro vytvoření zásaditého prostředí.

V domácnosti je soda používána jako změkčovadlo vody. Váže ionty hořčíku a vápníku za vzniku patřičných nerozpustných uhličitanů. Bez jejího použití by bylo nutné použít nadbytečné množství pracího prostředku.

Soda je často používána ve fotografických procesech jako pH regulátor k zajištění stabilního zásaditého prostředí nutného pro správnou funkci vývojek.

Zajímavostí je, že se během historie používal jako přísada do nejrůznějších antikoncepčních směsí. Ve starém Egyptě (zmínka z písemnosti z období XII. dynastie) se používala pasta z včelího medu a uhličitanu sodného. V Římě za císařů Traiana a Hadriana se zase míchal s dření fíků. Tyto směsi měly po natření pochvy zabránit otěhotnění.

Výskyt

Soda je rozpustná ve vodě, ale může se přirozeně vyskytovat ve vyprahlých oblastech, obzvláště na místech vyschlých jezer. Soda z těchto zdrojů byla již v pradávných dobách používána v Egyptě k mumifikaci a k výrobě skla. Uhličitan sodný se vyskytuje ve formě tří hydrátů: Dekahydrátu, heptahydrátu a monohydrátu.

Výroba

Existují dva základní výrobní postupy pro výrobu sody - Solvayův a Leblancův proces.

Solvayův proces

V roce 1861 belgický chemik Ernest Solvay objevil metodu na přeměnu chloridu sodného na uhličitan sodný za použití amoniaku. Postup spočívá v tvorbě poměrně málo rozpustného hydrogenuhličitanu sodného (NaHCO3) reakcí hydrogenuhličitanu amonného a chloridu sodného ve vodném roztoku:

NaCl + NH4HCO3 → NaHCO3 + NH4Cl

Technicky se postupuje tak, že se do téměř nasyceného roztoku NaCl zavádí nejprve amoniak a poté oxid uhličitý. Vzniklý hydrogenuhličitan sodný se odfiltruje a zahříváním (kalcinací) převede na uhličitan sodný (kalcinovanou sodu):

2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

Takto získaný oxid uhličitý se znovu odvádí zpět do výroby. Vzniklý chlorid amonný je podroben reakci s hydroxidem vápenatým za vzniku odpadního chloridu vápenatého a uvolnění amoniaku který je znovu použit ve výrobě.

Ca(OH)2 + 2 NH4Cl → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O

Leblancův proces

Tento způsob výroby byl vypracován r. 1791 Leblancem na základě ceny vypsané francouzskou Akademií.

Na chlorid sodný se působí koncentrovanou kyselinou sírovou za vzniku síranu sodného a kyseliny chlorovodíkové.

2 NaCl + H2SO4Na2SO4 + 2 HCl

Síran sodný se poté smísí s uhličitanem vápenatým (vápencem) a uhlím a taví se v peci. Během pálení probíhá tato reakce:

Na2SO4 + CaCO3 + 2 C → Na2CO3 + 2 CO2 + CaS

Z vychladlé taveniny je poté uhličitan sodný vyloužen vodou.

Reference

Logo Wikimedia Commons Obrázky, zvuky či videa k tématu uhličitan sodný na Wikimedia Commons Technické informace o výrobách jsou čerpány z Anorganické chemie I., Heinricha Remyho, rok vydání 1961

Literatura

  • VOHLÍDAL, JIŘÍ; ŠTULÍK, KAREL; JULÁK, ALOIS. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5. 
  1. SÖHNEL, Otakar, RICHTER, Miroslav, Průmyslové technologie I., FŽP UJEP v Ústí nad Labem, 1999, ISBN: 80-7044-278-6