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碳酸钠(Na2CO3)

2024-06-11 09:32:47

当前位置:仪器网> 知识百科>碳酸钠(Na2CO3)

碳酸钠(Na2CO3)

碳酸钠(Na2CO3),俗名苏打,又叫纯碱,但分类属于盐,不属于碱。碳酸钠常温下为白色无气味的粉末或颗粒,是一种重要的有机化工原料,是玻璃、肥皂、纺织、造纸、制革等工业的重要原料。冶金工业以及净化水也都用到它。它还可用于其他钠化合物的制造。早在十八世纪,它就和硫酸、盐酸、硝酸、烧碱并列为基础化工原料--三酸两碱之一。在日常生活中,苏打也有很多用途,比如它可以直接作为洗涤剂使用,在蒸馒头时加一些苏打,可以中和发酵过程中产生的酸性物质。

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碳酸钠(Na2CO3)用途
碳酸钠产品生活中叫做苏打粉,或者纯碱。其在玻璃工业、食品工业、冶金化工等各个领域有广泛应用,下面就为大家具体介绍下碳酸钠的用途。[查看全部]

碳酸钠的用途

碳酸钠(Na2CO3)用途

碳酸钠产品生活中叫做苏打粉,或者纯碱。其在玻璃工业、食品工业、冶金化工等各个领域有广泛应用,下面就为大家具体介绍下碳酸钠的用途。


碳酸钠用途如下:


1、玻璃工业


玻璃工业是纯碱的摄大消费部门,每吨玻璃消耗纯碱0.2t。主要用于浮法玻璃、显像管玻壳、光学玻璃等。


碳酸钠生产玻璃的原理:


由于玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等,


Na2CO3+SiO2==(高温)Na2SiO3+CO2↑


玻璃是由二氧化硅和其他化学物质熔融在一起形成的(主要生产原料为:纯碱、石灰石、石英)。在熔融时形成连续网络结构,冷却过程中粘度逐渐增大并硬化致使其结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等,主要成分是硅酸盐复盐,是一种无规则结构的非晶态固体。广泛应用于建筑物,用来隔风透光,属于混合物。另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃,和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。有时把一些透明的塑料(如聚甲基丙烯酸甲酯)也称作有机玻璃。



2、冶金化工


碳酸钠也可用于化工、冶金等其他部门。使用重质纯碱可以减少碱尘飞扬、降低原料消耗、改善劳动条件,还可提高产品质量,同时减轻碱粉对耐火材料的侵蚀作用,延长窑炉的使用寿命。


苏打冶金 (The soda metallurgy)是指铁水进入炼钢炉前使用以碳酸钠为主要成分的熔剂进行脱硫、脱磷和(或)提取铁水中有价元素(如钒和铌)的铁水预处理工艺。铁水进入炼钢炉前使用以碳酸钠为主要成分的熔剂进行脱硫、脱磷和(或)提取铁水中有价元素(如钒和铌)的铁水预处理工艺。也称“钠化处理”。


Z初工业上应用的铁水苏打处理是简单地将苏打灰铺撤在流铁槽表面或投入铁水包中,用冲兑的办法达到使硫高的铁水在进入炼钢炉之前预先脱硫的目的,以便能Z终炼成合格的钢。为了解决低磷、低硫(≤10×10-4%)和极低磷,极低硫(≤5×10-4%)钢的炼制,对正常磷硫含量的铁水也要进行预处理。使用苏打灰作处理时,可同时脱硫脱磷。但在加入苏打灰之前,铁水中硅含量应在0.2%以下;如超过此限,铁水还须先作脱硅处理。


3、作缓冲剂


碳酸钠溶液缓冲剂是一种能在加入少量酸或碱和水时大大减低pH变动的溶液。pH缓冲系统对维持生物的正常pH值和正常生理环境起到重要作用。多数细胞仅能在很窄的pH范围内进行活动,而且需要有缓冲体系来抵抗在代谢过程中出现的pH变化。在生物体中有三种主要的pH缓冲体系,它们是蛋白质缓冲系统、重碳酸盐缓冲系统以及磷酸盐缓冲系统。每种缓冲体系所占的分量在各类细胞和器官中是不同的。


在生化研究工作中,常常需要使用碳酸钠缓冲溶液来维持实验体系的酸碱度。研究工作的溶液体系pH值的变化往往直接影响到研究工作的成效。如果“提取酶”实验体系的pH值变动或大幅度变动,酶活性就会下降甚至完全丧失。所以配制缓冲溶液是一个不可或缺的关键步骤。


4、作为洗涤剂


碳酸钠可作为洗涤剂用于羊毛漂洗,浴盐和医YY,鞣革中的碱剂。


纯碱(Na2CO3)溶液因为水解的原因使其溶液呈碱性:


CO3^2- + H2O==HCO3^- + OH^- 


碱溶液能与油污发生皂化反应,生成能溶于水的高级脂肪酸钠.这样就将油污除去了。碳酸钠做清洁剂主要用来除油污,因为家里用的食用油主要成分是酯类,酯在碱性条件下可以水解成高级脂肪酸和甘油,而碳酸钠(苏打)溶液水解呈碱性,苏打和油脂混合的时候油脂的一部分发生水解生成硬脂酸钠,硬脂酸钠分子有亲水端和亲油端,能够让不溶于水的油污变得溶于水。


5、食品膨松剂


用于食品工业,作中和剂、膨松剂,如制造氨基酸、酱油和面制食品如馒头、面包等。还可配成碱水加入面食中,增加弹性和延展性。碳酸钠还可以用于生产味精。


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碳酸钠的性质

碳酸钠的性质

碳酸钠介绍


碳酸钠(Na2CO3),俗名苏打,又叫纯碱、口碱,但分类属于盐,不属于碱。早在十八世纪,它就和硫酸、盐酸、硝酸、烧碱并列为基础化工原料--三酸两碱之一。碳酸钠是白色粉末状物质,易溶于水,显碱性。碳酸钠从溶液里结晶析出时,晶体里结合着一定数目的水分子,这样的水分子叫做结晶水。


碳酸钠晶体的化学式是Na2CO3·10H2O。含有结晶是一种重要的有机化工原料,是玻璃、肥皂、纺织、造纸、制革等工业的重要原料。碳酸钠还可用于其他钠化合物的制造。此外冶金工业以及净化水也都用到它。在日常生活中,苏打也有很多用途,比如它可以直接作为洗涤剂使用,在蒸馒头时加一些苏打,可以中和发酵过程中产生的酸性物质。


碳酸钠化学性质如下


碳酸钠的水溶液呈强碱性(pH=11.6)且有一定的腐蚀性,能与酸发生复分解反应,也能与一些钙盐、钡盐发生复分解反应。含有结晶水的碳酸钠有3种:Na?CO?·H?O、Na?CO?·7H?O 和 Na?CO?·10H?O。


1、水解反应


由于碳酸钠在水溶液中水解,电离出的碳酸根离子与水中氢离子结合成碳酸氢根离子,导致溶液中氢离子减少,剩下电离的氢氧根离子,所以溶液pH显碱性。由于碳酸根可以结合水中的质子(即氢离子)生成碳酸氢根和碳酸,并且能结合酸中的质子释放二氧化碳。所以碳酸钠在酸碱质子理论中属于布朗斯特碱。


2、稳定性


稳定性较强,但高温下也可分解,生成氧化钠和二氧化碳。

长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳,生成碳酸氢钠,并结成硬块:碳酸钠的结晶水合物石碱(Na?CO?·10H?O)在干燥的空气中易风化。


3、与酸反应


以盐酸为例。当盐酸足量时,生成氯化钠和碳酸,不稳定的碳酸立刻分解成二氧化碳和水。这个反应可以用来制备二氧化碳:总的化学方程式是:


Na?CO?+2HCl=2NaCl+H?O+CO?↑


离子反应为


Na2CO3+2H+=H2O+CO2+2Na+


当盐酸少量时发生如下反应:碳酸钠与其他种类的酸也能发生类似的反应。


Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3


4、与碱反应


碳酸钠能和氢氧化钙、氢氧化钡等碱发生复分解反应,生成沉淀和氢氧化钠。工业上常用这种反应制备烧碱(俗称苛化法)。


5、与盐反应


碳酸钠能和钙盐、钡盐等发生复分解反应,生成沉淀和新的钠盐:由于碳酸钠在水中水解生成氢氧化钠和碳酸,它与某些盐的反应则会推动化学平衡向正方向移动,生成相应的碱和二氧化碳。


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纯碱工业

纯碱工业_碳酸钠生产

纯碱工业始于18世纪末,随着工业的需要和制碱原料的改变,纯碱(Na2CO3)生产技术得到迅速发展,生产装置趋向大型化、机械化、自动化。1983年世界纯碱产量约30Mt。在碳酸钠工业生产史上,法国人N.吕布兰,比利时人E.索尔维,ZG人侯德榜等,都作出了突出的贡献。


制碱方法摸索


欧洲人也知道从淋过海草灰的汁液中提取碱。可是,随着18世纪中期工业革命从英国开始后,纺织、印染、造纸、制皂和玻璃等工业需求的碱量剧增,单靠从天然碱和植物灰中提取的碱明显不足,这就需要人工制造。


化学家们根据分析,认识到食盐和纯碱中含有共同的成分组成后,就开始着手将食盐转变成纯碱的尝试。这从18世纪前半叶就开始了,但是都未获得成功。


吕布兰法


1783年,法国科学院以1200法郎高额奖金悬赏征求制造纯碱的方法。1789年,法国奥尔良地区封建主公爵的侍从医生吕布兰(N.Leblanc,1742—1806)成功地创造了一种制碱的方法,1791年获得ZL,建立起日产250~300 kg的碱厂。吕布兰制碱法所用的原料除食盐外,还有硫酸、木炭和石灰石。



索尔维制碱法


1861年,比利时人索尔维(Ernest Solvay,1832-1922)以食盐、石灰石和氨为原料,制得了碳酸钠和氯化钙,是为氨碱法(ammonia soda process)。


索尔维制碱法反应步骤为:


NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3+NH4Cl,

CaCO3=高温=CaO+CO2↑,2NH4Cl+CaO===2NH3↑+CaCl2+H2O

2NaHCO3=高温=Na2CO3+CO2 +H2O

反应生成的CO2和NH3可重新作为原料使用。

总反应式为:CaCO3+2NaCl=高温=CaCl2+Na2CO3(注意 不是复分解反应)


索尔维制碱法的缺点,主要在于原料中各有一半的比分没有利用上,只用了食盐中的钠和石灰中碳酸根,二者结合才生成了纯碱。食盐中另一半的氯和石灰中的钙结合生成了氯化钙,这个产物都没有利用上。


侯氏制碱法


侯氏制碱法又称联合制碱法,是我国化学工程专家侯德榜于1943年创立的。是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐水、氨气和二氧化碳-合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。此方法提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本,克服了氨碱法的不足,曾在享有盛誉,得到普遍采用。变换气制碱的联碱工艺,是我国duchuang,具有显著的节能效果。


总反应方程式:


NaCl + CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl(可作氮肥)

2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑(CO2循环使用)(以加热作为反应条件)

(在反应中NaHCO3沉淀,所以这里有沉淀符号,这也正是这个方法的便捷之处)

即:①NaCl(饱和溶液)+NH3(先加)+H2O(溶液中)+CO2(后加)=NH4Cl+NaHCO3↓ (NaHCO3能溶于水,但是侯氏制碱法向饱和氯化钠溶液中通入氨气,由于氯化钠溶液饱和,生成的碳酸氢钠溶解度小于氯化钠,所以碳酸氢钠以沉淀析出)

(先添加NH3而不是CO2:CO2在NaCl中的溶解度很小,先通入NH3使食盐水显碱性(用无色酚酞溶液检验),能够吸收大量CO2气体,产生高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体。)

2NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑


保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到 96 %; NH4Cl 可做氮肥(氮肥不可与碱性物质混用,但可用草木灰检验其纯度);可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2,革除了CaCO3制 CO2这一工序,减少可能造成的环境污染。


侯氏联合制碱法也存在不足。较氨碱法而言,它的用氨量较大,在有些情况下不适用。


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碳酸钠和碳酸氢钠

碳酸钠和碳酸氢钠的区别

苏打、小苏打,碳酸钠、碳酸氢钠,许多人容易弄混淆,的确他们外观上很像,都是白色粉末,溶于水都呈碱性,也都可以用于食品生产,但实际上她们还是有所区别的。


一、俗称:


1、碳酸氢钠俗称小苏打,也叫生碳酸钠或重碱或酸式碳酸钠。


2、碳酸钠又叫纯碱,俗称苏打。


二、化学式:


1、碳酸氢钠:化学式NaHCO3


2、碳酸钠:化学式Na2CO3


三、形状:


1、碳酸氢钠它是白色粉末。


2、碳酸钠是白色粉末或细粒。



四、加热:


1、碳酸氢钠不稳定、受热易分解,固体碳酸氢钠受热即分解。


2、碳酸钠加热至815°C融化不分解,稳定性强,受热不易分解。


五、溶解度:


1、碳酸氢钠在水中的溶解度比碳酸钠略小。


2、碳酸钠易溶于水,溶解时放热。


六、酸碱性:


1、碳酸氢钠水溶液呈微碱性。


2、碳酸钠是强碱弱酸盐,所以其水溶液呈碱性。


七、用途


1、碳酸氢钠用途


NaHCO3俗称小苏打,也叫生碳酸钠或重碱或酸式碳酸钠。它是白色粉末,在水中的溶解度比碳酸钠略小,水溶液呈微碱性,固体碳酸氢钠受热即分解。


NaHCO3是发酵粉的主要成分,也用于制灭火剂、焙粉或清凉饮料等方面的原料,在橡胶工业中作发泡剂。将碳酸钠溶液或结晶碳酸钠吸收CO2可制得碳酸氢钠,它也是氨碱法制纯碱的中间产物。

一般说来,碳酸和碳酸盐的热稳定性有下列规律: 


(1)H2CO3<MHCO3<M2CO3(M为碱金属) 


(2)同一主族元素(如碱金属元素)的碳酸盐:Li2CO3<Na2CO3<K2CO3<Rb2CO3


(3)碱金属碳酸盐>碱土金属碳酸盐>过渡金属碳酸盐


2、碳酸钠用途


Na2CO3又叫纯碱,俗称苏打。无水碳酸钠是白色粉末或细粒,加热至851 ℃时熔化而不分解。Na2CO3易溶于水,溶解时放热。由于Na2CO3是强碱弱酸盐,所以其水溶液呈碱性。碳酸钠以水合物存在时有Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、Na2CO3·10H2O,日常的食用碱主要是十水碳酸钠,俗称洗涤碱。


Na2CO3存在于我国内地的盐碱湖中,低温时,湖面上会析出晶体,叫做天然碱。透明晶状的十水碳酸钠在干燥空气中易失去结晶水而变成粉末,主要转变成一水碳酸钠。碳酸钠吸湿性很强,吸湿后可结成硬块。


碳酸钠的Zda用途是制玻璃,也是造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革、石油、染料、食品等工业的重要原料。在工业上纯碱可代替氢氧化钠来中和酸,冶金工业用它作助熔剂,水的净化中用它作软化剂,机械零件表面的去油剂,以及用来制钠的其他化合物。


碳酸钠可由天然矿物(碳酸钠石Na2CO3·NaHCO3·2H2O,又称天然碱)加工而得,更多的是由氨、二氧化碳和饱和食盐水为原料制得。


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