کربنات سدیم|Sodium carbonate

سودا اش نام متداول سدیم کربنات بدون آب با کاربرد صنعتی است. سودا اش یا کربنات سدیم، نمک سدیم اسید کربنیک است. این ماده در حالت عادی به صورت جامد سفید رنگ می باشد.

سدیم کربنات(Sodium carbonate) در مقیاس صنعتی از طریق فرایند سولوِی و با استفاده از آمونیاک، سنگ آهک و نمک تولید می شود.

یکی از مهمترین کاربردهای کربنات سدیم استفاده از این ماده در صنعت تولید شیشه است.

کربنات سدیم با نام های soda ash و washing soda, soda crystals نیز شناخته می شود فرمول شیمیایی کربنات سدیم Na_۲CO_۳ است. CAS-Number این ماده ۴۹۷-۱۹-۸ می باشد.

خلوص این محصول معمولاً براساس  Na_۲O گزارش می شود. به طوریکه هر یک کیلوگرم سدیم کربنات دارای ۰٫۵۸۵ کیلوگرم Na_۲O می باشد.

سدیم کربنات دارای خاصیت قلیایی نسبتاً  قوی است و از خاکستر بسیاری از گیاهان قابل استحصال است. این

محصول بیش از ۵۰۰۰ سال است که مورد استفاده ی انسان قرار  می گرفته است.

مصریان باستان شکل طبیعی نم کقلیایی ترکیبی شامل سدیم کربنات دکا هیدرات و سدیم بی کربنات را استفاده می کردند.

آنها این ماده را به عنوان صابون به منظور شستشو بکار می بردند و همچنین در تولید شیشه نیز از این ماده استفاده می کردند.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی کربنات سدیم

دمای ذوب کربنات سدیم ۸۵۱ درجه سلسیوس است. این محصول در دماهای بالاتر تجزیه می شود.

حلالیت کربنات سدیم در آب در دمای ۲۰ درجه سلسیوس برابر با ۲۱۵ گرم در لیتر است.

سایر مشخصات فیزیکی کربنات سدیم در جدول زیر نشان داده شده است.

سدیم کربنات در واکنش با کربن دی اکسید و آب تولید سدیم بی کربنات می کند.

Na_۲CO_۳ + CO_۲ + H_۲O → ۲NaHCO_۳

همچنین بی کربنات سدیم در حضور سود، سدیم کربنات تولید می کند.

NaHCO_۳ + NaOH → Na_۲CO_۳ + H_۲O

انحلال کربنات سدیم در آب یک واکنش گرما زا است.

برای کاربردهای صنعتی دو نوع سدیم کربنات مورد استفاده قرار میگیرد

• کربنات سدیم سنگین
• کربنات سدیم سبک

تفاوت کربنات سدیم سنگین و کربنات سدیم سبک تنها در چگالی، اندازه ذرات و کاربرد آن ها است و از نظر شیمیایی تفاوتی با یکدیگر ندارند.

موارد استفاده از کربنات سدیم

کربنات سدیم جزء موادی است که دارای کاربردهای متنوع در صنایع مختلف است. در ادامه شرح مختصری درخصوص مهمترین کابردهای سدیم کربنات ارائه می شود.

• ساخت شیشه:  بکارگیری این ماده در شیشه سازی موجب کاهش دمای تشکیل شیشه و صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.
• تولید مواد شیمیایی: کربنات سدیم در تولید مواد شیمیایی مختلف مانند سدیم بیکربنات، سدیم سیلیکات و . . . به کار می رود.
• تولید کاغذ: در صنایع تولید کاغذ کربنات سدیم  به عنوان عامل تنظیم کننده اسیدیته و همچنین به منظور رنگ زدایی از کاغذ باطله به کار میرود.
• تولید صابون و دترجنت: سودا اش در تولید صابون و دترجنت ها به عنوان عامل آلکالی استفاده می شود.
• نرم کردن آب : کربنات سدیم در فرایند تعویض یونی موجب حذف یون های کلسیم و منیزیم از آب و کاهش  سختی آن میشود.
• مخازن آب شهری: سودا اش، به عنوان یک افزودنی رایج در مخازن شهری جهت خنثی سازی اثر اسیدی کلر و افزایش pH به کار می رود.
• کاربرد خانگی: سدیم کربنات ، در خانه ها به عنوان نرم کننده ی آب در شست و شوی لباس ها به کار می رود.
• رنگرزی: به عنوان عامل استحکام دهنده پیوند بین رنگ و الیاف استفاده می گردد.
• صنعت غذا: به عنوان تنظیم کننده pH و نگهدارنده استفاده میشود.
• الکترولیز: به عنوان یک الکترولیت موجب افزایش سرعت تجزیه آب می شود.
• تاکسیدرمی: در فرایند حذف گوشت از استخوان ها به کار میرود.
• آزمایشگاههای شیمی: به عنوان استاندارد اولیه در واکنشهای تیتراسیون به کار میرود.
• خمیر دندان: به عنوان عامل افزایش دهنده pH عامل کف ساز به کار میرود.
• آجر سازی: به عنوان عامل مرطوب کننده در تولید خمیر موجب کاهش مقدار مصرف آب می شود.
• صنعت نساجی: به عنوان عامل ضد اسید در فراوری ابریشم به کار میرود.
• پتروشیمی و تصفیه نفت خام: به عنوان خنثی ساز در فرایندهای پتروشیمی استفاده می گردد.
• تصفیه روغنهای گیاهی: به عنوان عامل جداکننده اسیدهای چرب آزاد عمل میکند.
• گوگرد زدایی از دود: در فرایند حذف گوگرد از دود خروجی ازدودکشها استفاده میگردد.

مواد اولیه مورد نیاز برای تولید کربنات سدیم

مواد اولیه مورد نیاز برای تولید این ماده به روش سولوِی(Solvay) عبارتند از سنگ آهک، نمک معمولی و آمونیاک که طبق واکنشهای زیر سدیم کربنات تولید می شود.

CaCO_۳→ CO_۲ + CaO

۲NH_۳ + CO_۲ + H2O →(NH_۴)_۲CO_۳

(NH_۴)_۲CO_۳ + CO_۲ + H_۲O →۲NH_۴HCO_۳

NH_۴HCO_۳ + NaCl → NaHCO_۳ + NH_۴Cl

۲NaHCO_۳→Na_۲ CO_۳ + CO_۲ + H_۲O