Δομή ανθρακικού νατρίου (Na2CO3), χρήσεις και ιδιότητες

Το ανθρακικό νάτριο (Na₂CO₃₎ Είναι ένα ανόργανο άλας νατρίου, αλκαλιμετάλλου και ανθρακικού οξέος. Είναι επίσης γνωστή παγκοσμίως ως ανθρακικό νάτριο. Οι λίμνες και οι ηφαιστειακές δραστηριότητες εμπλούτισαν τα εδάφη με νάτριο, από τα οποία φυτρώνουν τα φυτά. τότε, μετά από μια πυρκαγιά, αυτά τα φυτά διασκορπίζουν τις ανθρακικές τέφρες.

Πώς προκύπτει αυτό το άλας μεταλλικού νατρίου; Το καθαρό νάτριο έχει διαμόρφωση σθένους [Ne] 3s¹. Το ηλεκτρόνιο της τροχιάς του 3ου¹ απελευθερώνεται εύκολα από άλλα στοιχεία της φύσης (όπως θείο, οξυγόνο, χλώριο, φθόριο κλπ.), σχηματίζοντας ορυκτές ενώσεις στις οποίες συμμετέχει το σταθερό ιόν Na⁺.

Το Να⁺ συνοδεύεται από άλλα ιοντικά είδη σε αυτά τα στερεά. Από αυτά, το ανθρακικό νάτριο είναι μόνο ένα φυσικότερο. Από τότε έχει χρησιμοποιήσει σε όλους τους πολιτισμούς σε όλες τις ηλικίες. Αυτοί οι πολιτισμοί βρίσκουν σε αυτή την γκρίζα λευκή σκόνη ωφέλιμες ιδιότητες για τα σπίτια τους και τους ανθρώπους τους.

Αυτές οι ιδιότητες σηματοδότησαν τις χρήσεις τους, οι οποίες σήμερα διατηρούν παραδοσιακές πτυχές του παρελθόντος και άλλες προσαρμόζονται στις τρέχουσες ανάγκες.

Το ανθρακικό νάτριο είναι άφθονο στη φύση και ίσως και σε άλλες περιοχές εκτός του πλανήτη Γη, όπως μερικά από τα φεγγάρια του ηλιακού συστήματος.

Ευρετήριο

• 1 Φόρμουλα
• 2 Δομή
• 3 Χρήσεις
• 4 Πώς γίνεται;?
• 5 Ιδιότητες
• 6 Αναφορές

Φόρμουλα

Ο χημικός τύπος ανθρακικού νατρίου είναι Na₂CO₃. Πώς ερμηνεύεται; Σημαίνει ότι, στο κρυσταλλικό στερεό, για κάθε ιόν CO₃^2- υπάρχουν δύο ιόντα Na⁺.

Δομή

Στην επάνω εικόνα απεικονίζεται η δομή του Na₂CO₃ ανυδρίτης (που ονομάζεται επίσης φρυγμένη σόδα). Οι μοβ σφαίρες αντιστοιχούν στα ιόντα Na⁺, ενώ τα μαύρα και τα κόκκινα σε ιόντα CO₃^2-.

Τα ανθρακικά ιόντα έχουν μια επίπεδη τριγωνική δομή, με τα άτομα οξυγόνου στις κορυφές τους.

Η εικόνα δίνει ένα πανόραμα που φαίνεται από ένα υψηλότερο επίπεδο. Ιόντα Na⁺ Περιβάλλεται από έξι άτομα οξυγόνου, που προέρχονται από τα ιόντα CO₃^2-. Δηλαδή, στο Na₂CO₃ Ανυδρίτης Το νάτριο συναντά μια οκταεδρική γεωμετρία συντονισμού (είναι εγκλεισμένη στο κέντρο ενός οκταεδρόν).

Ωστόσο, αυτή η δομή είναι επίσης ικανή να στεγάζει μόρια νερού, αλληλεπιδρώντας με δεσμούς υδρογόνου με τις κορυφές των τριγώνων.

Στην πραγματικότητα, το Na ενυδατώνει₂CO₃  (Na₂CO₃· 10Η₂O, Na₂CO₃· 7Η₂O, Na₂CO₃· H₂Ή, και άλλοι) είναι πιο άφθονα από το άνυδρο άλας.

Ο θερμοστάτης (Na₂CO₃· H₂Ο), το νατρόνιο (Na₂CO₃· 10Η₂O) και την υψηλή καρέκλα (Na₃(HCO₃) (CO₃) · 2H₂Ή είναι οι κύριες φυσικές πηγές ανθρακικού νατρίου, ιδιαίτερα η ορυκτή τροχιά, που αντιπροσωπεύεται στην πρώτη εικόνα.

Χρησιμοποιεί

Το ανθρακικό νάτριο εκπληρώνει πολλές λειτουργίες σε ανθρώπους, σπίτια και βιομηχανία, μεταξύ των οποίων οι παρακάτω λειτουργίες περιλαμβάνουν:

- Το ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται σε πολλά προϊόντα καθαρισμού. Αυτό οφείλεται στην απολυμαντική του ικανότητα, στην ικανότητά του να διαλύει λίπη και στην ιδιότητά του να μαλακώνει το νερό. Είναι μέρος απορρυπαντικών που χρησιμοποιούνται σε πλυντήρια, αυτόματα πλυντήρια πιάτων, καθαριστικά γυαλιού, αφαίρεσης λεκέδων, λευκαντικά κλπ..

- Το απολυμαντικό ανθρακικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σκληρές, μη τραχείες επιφάνειες, όπως δάπεδα, τοίχους, πορσελάνη και μπανιέρες, με εξαίρεση υαλοβάμβακα και το αλουμίνιο, το οποίο μπορεί να γδαρθεί από αυτό.

- Χρησιμοποιείται σε μερικά τρόφιμα για να αποτρέψει τη συσσώρευση που μπορεί να συμβεί σε αυτά.

- Είναι παρούσα σε διάφορα προϊόντα προσωπικής φροντίδας, όπως λουτρά με φυσαλίδες, οδοντόκρεμες και σαπούνια.

- Χρησιμοποιείται στη βιομηχανία γυαλιού λόγω της ικανότητάς του να αποσυνθέτει τα πυριτικά άλατα.

- Χρησιμοποιείται για τη συντήρηση πισίνων, όπου εκπληρώνει μια λειτουργία απολύμανσης και ρύθμισης του pH.

- Στους ανθρώπους χρησιμοποιείται θεραπευτικά στη θεραπεία της οξύτητας και της δερματίτιδας.

- Στην κτηνιατρική χρησιμοποιείται για τη θεραπεία του δακτυλιοειδούς και του καθαρισμού του δέρματος.

Πώς γίνεται;?

Το ανθρακικό νάτριο μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας άλμη από θάλασσες και ασβεστόλιθο (CaCO₃) στη διαδικασία Solvay. Στην πάνω εικόνα παρουσιάζεται ένα διάγραμμα της διαδικασίας, επισημαίνοντας τις οδούς παραγωγής, καθώς και τα αντιδραστήρια, τους ενδιάμεσους και τα προϊόντα. Τα αντιδραστήρια είναι γραμμένα με πράσινα γράμματα και τα προϊόντα με κόκκινα γράμματα.

Η παρακολούθηση αυτών των αντιδράσεων μπορεί να είναι λίγο περίπλοκη, αλλά η παγκόσμια εξίσωση που δείχνει μόνο τα αντιδραστήρια και τα προϊόντα είναι:

2 NaCl (υδατ.) + CaCO₃(ες) <=> Na₂CO₃(ες) + CaCl₂(ac)

Το CaCO₃ Έχει μια πολύ σταθερή κρυσταλλική δομή, έτσι απαιτεί συνεχώς πολλή ενέργεια για να την αποσυνθέσει σε CO₂. Επιπλέον, αυτή η διαδικασία δημιουργεί μεγάλες ποσότητες CaCl₂ (χλωριούχο ασβέστιο) και άλλες ακαθαρσίες, οι απορρίψεις των οποίων επηρεάζουν την ποιότητα του νερού και του περιβάλλοντος.

Υπάρχουν επίσης και άλλες μέθοδοι παραγωγής ανθρακικού νατρίου σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, όπως οι διαδικασίες Hou και Leblanc.

Σήμερα είναι βιώσιμη η απόκτηση της από τα φυσικά μεταλλεύματα της, η οποία είναι η πιο μεγάλη από αυτές.

Από την άλλη πλευρά, η πιο παραδοσιακή μέθοδος ήταν η καλλιέργεια και η καύση φυτών και φυκιών πλούσιων σε νάτριο. Στη συνέχεια, οι στάχτες έλιναν με νερό και υποβλήθηκαν σε θέρμανση μέχρι να ληφθεί το προϊόν. Από εδώ ξεσπούσαν οι περίφημες στάχτες της σόδα.

Ιδιότητες

Το Να₂CO₃ είναι ένα υγροσκοπικό λευκό στερεό, άοσμο, με μοριακό βάρος 106 g / mol και πυκνότητα 2,54 g / ml στους 25 ° C.

Οι ιδιότητές του αλλάζουν καθώς ενσωματώνει ένα μόριο νερού στην κρυσταλλική του δομή. Καθώς το νερό μπορεί να σχηματίσει γέφυρες υδρογόνου και τα ιόντα "ανοιχτό χώρο" μεταξύ τους, ο όγκος του κρυστάλλου αυξάνεται και η πυκνότητα του ένυδρου μειώνεται. Για παράδειγμα, για το Na₂CO₃· 10Η₂Ή, η πυκνότητά του είναι 1,46 g / mL.

Το Να₂CO₃ τήκεται στους 851 ° C, αποσυντίθεται σύμφωνα με την ακόλουθη εξίσωση:

Na₂CO₃(s) => Na₂O (s) + CO₂(ζ)

Και πάλι, παρά το γεγονός ότι τα ιόντα CO₃^2- και Na⁺ Διαφέρουν σε μεγέθη, οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις τους είναι πολύ αποδοτικές και διατηρούν ένα σταθερό κρυσταλλικό δίκτυο.

Τα μόρια του νερού "εμποδίζουν" αυτές τις αλληλεπιδράσεις και, ως αποτέλεσμα, τα ένυδρα είναι πιο ευαίσθητα στην αποσύνθεση από τον ανυδρίτη.

Είναι ένα βασικό αλάτι. που είναι διαλυμένο σε νερό, παράγει ένα διάλυμα με ένα ρΗ μεγαλύτερο από 7. Αυτό οφείλεται στην υδρόλυση του CO₃^2-, η αντίδραση του οποίου απελευθερώνει OH^- στη μέση:

CO₃^2-(ac) + Η₂O (l) <=> HCO₃^-(ac) + ΟΗ^-(ac)

Είναι πολύ διαλυτό στο νερό και σε πολικούς διαλύτες, όπως γλυκερόλη, γλυκερίνη, ακετόνη, οξικά και υγρή αμμωνία..

Αναφορές

1. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη χημεία Στα στοιχεία της ομάδας 1. (Τέταρτη έκδοση, σελ. 265). Mc Graw Hill.
2. scifun.org (2018). Ανθρακικό νάτριο και ανθρακικό νάτριο. Ανακτήθηκε στις 8 Απριλίου 2018, από: scifun.org
3. Wikipedia. (2018). Ανθρακικό νάτριο. Ανακτήθηκε στις 8 Απριλίου 2018, από: en.wikipedia.org
4. PubChem. (2018). Ανθρακικό νάτριο. Ανακτήθηκε στις 8 Απριλίου 2018, από: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Ciner Resources Corporation. (2018). Soda Ash Ανακτήθηκε στις 8 Απριλίου 2018, από: ciner.us.com
6. Qniemiec (7 Μαΐου 2010). Διαδικασία Solvay. [Εικόνα] Ανακτήθηκε από: Wikimedia.org
7. Peltier Κ. (3 Ιουλίου 2018). Όλα όσα πρέπει να ξέρετε για το ανθρακικό νάτριο. Ανακτήθηκε στις 8 Απριλίου 2018, από: thespruce.com
8. Καθαρή Βιομηχανία. (2018). Ανθρακικό νάτριο - Χρήσεις ανθρακικού νατρίου. Ανακτήθηκε στις 8 Απριλίου 2018, από: science.jrank.org