کربنات سدیم (سبک و سنگین) |‌ سودای سبک LSA

یک ترکیب معدنی و نمکی است که با نام های خاکستر سودا و سدیم تری اکسوکربنات نیز شناخته می شود، کربنات سدیم (sodium carbonate) نام دارد. این ترکیب به عنوان ماده اولیه در بسیاری از واکنش های شیمیایی، نرم کننده آب در تصفیه آب، تولید شیشه، افزودنی غذایی و بسیاری از موارد دیگر کاربرد دارد.

قیمت خرید کربنات سدیم:

برای خرید کربنات سدیم با کیفیت عالی و قیمت مناسب به شیمی استور مراجعه نمایید. شیمی استور ارائه دهنده محصولات شیمیایی با بهترین کیفیت و قیمت به صورت آنلاین است. 

کربنات سدیم چیست؟

این ترکیب از قرار گیری دو یون سدیم با بار مثبت و کربنات با بار منفی کنار هم و ایجاد ساختار کریستالی تشکیل شده است. به دو صورت خشک و ده آبه وجود دارد که نوع خشک و بدون آب آن دارای ساختار کریستالی مونوکلینیک و نوع ده آبه آن دارای ساختار کریستالی اورتورومبیک می باشد. به صورت سفید رنگ و بدون بو و جاذب رطوبت است و می تواند رطوبت موجود در هوا را جذب کند. در آب، گلیسیرین و حلال های قلیایی محلول است ولی در حلال هایی مانند الکل ها کم محلول و در کربن دی سولفید، استون، استات ها، بنزونیتریل و آمونیاک نامحلول می باشد.

خواص فیزیکی و شیمیایی

در جدول زیر خلاصه ای از خواص فیزیکی و شیمیایی کربنات سدیم آورده شده است:

ساختار
نام دیگر	دی سدیم کربنات، سودا اش، خاکستر سودا، کریستال سودا
فرمول شیمیایی	کربنات سدیم بدون آب: Na2CO3 ده آبه: Na2CO3.10 H2O
cas no	497-19-8 بی آب 6132-02-1 ده آبه
وزن مولکولی	خشک: 105.98 g/mol ده آبه: 286.14 g/mol
شکل ظاهری	پودر سفید رنگ بدون بو
چگالی	خشک (دمای اتاق): 2.54 g/ml ده آبه: 1.46 g/ml
نقطه ذوب	خشک: 651ºC ده آبه: 34ºC
حلالیت	محلول در آب، گلیسیرین و حلال های قلیایی
اسیدیته (pKa)	10.33

روش تولید کربنات سدیم

در ادامه برخی از روش های رایج تهیه این ماده را بررسی خواهیم کرد.

سنگ های معدنی

این ترکیب را می توان از سنگ ترونا که دارای فرمول شیمیایی NaHCO₃CO₃.2H₂O است، استخراج کرد. این سنگ به طور عمده در ایالت متحده استخراج می شود و تقریبا مصرف داخلی این ترکیب را تامین می کند. 

همچنین از برخی از دریاچه های دارای آب شور نیز می توان این ماده را تهیه کرد.

فرآیند Leblance

نیکلاس لبلانس در سال 1792 یک روش اختراعی برای تولید کربنات سدیم معرفی کرد. در این فرآیند از اسید سولفوریک، سنگ های دارای کربنات (کربنات کلسیم)، زغال سنگ و نمک استفاده می شود. در مرحله اول، ابتدا نمک کلرید سدیم با اسید سولفوریک تحت واکنش قرار می گیرد که در نتیجه آن سولفات سدیم و اسید کلریدریک تولید می شود.

2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl

در مرحله بعدی سولفات سدیم تولید شده تحت واکنش با زغال (کربن) قرار می گیرد تا سدیم سولفیت و دی اکسید کربن تولید شود. و سپس محصول تولید شده با کربنات کلسیم واکنش می دهد تا طی یک واکنش جانشینی دوگانه، خاکستر سودا تولید شود.

Na₂SO₄ + 2C → Na₂S + 2CO₂

Na₂S + CACO₃ → Na₂CO₃ + CaS

روش سولوی

این روش در سال 1861 توسط ارنست سولوی ارائه شد. در این روش ابتدا کلرید سدیم، آمونیاک، آب و دی اکسید کربن با هم واکنش می دهند تا بی کربنات سدیم و کلرید آمونیوم تولید شود.

NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NaHCO₃ + NH₄Cl

بی کربنات سدیم تولید شده در مرحله بعد تحت حرارت قرار می گیرد تا کربنات سدیم، آب و دی اکسید کربن تولید شود.

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

فرآیند Hou

این فرایند در سال 1930 توسط هو دیبانگ کشف شد. در طی این فرآیند دی اکسید کربن حاصل از واکنش آب و متان، با آمونیاک و آب واکنش می دهد. در مرحله محصول به دست آمده با محلول اشباع کلرید سدیم واکنش می دهد و بیکربنات سدیم تولید می شود. نهایتا با حرارت دادن بیکربنات سدیم، کربنات سدیم تولید می گردد.

NH₃ + CO₂ + H₂O → NH₄HCO₃

NH₄HCO₃ + NaCl → NH₄Cl + NaHCO₃

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

تهیه کربنات سدیم از جوش شیرین

این ماده را در فر با دمای 93 درجه سانتی گراد، به مدت یک ساعت گرم کنید. کربن دی اکسید و آب خارج می شود و کربنات سدیم خشک باقی می ماند.

انواع کربنات سدیم

همانطور که گفته شد، این ترکیبات جاذب رطوبت هستند و براحتی می توانند مولکول های آب موجود در محیط یا هوا را جذب کنند. به همین دلیل می توانند به دو صورت نمک خشک و هیدراته وجود داشته باشند. 

• کربنات سدیم خشک و بدون آب: این ترکیب با نام سودا کلسینه شده شناخته می شود از حرارت دادن کربنات هیدارته به دست می آید. همچنین در نتیجه فرآیند سولوی در تولید بیکربنات سدیم و کلسینه کردن آن نیز به دست می آید.
• مونوکربنات سدیم: با فرمول Na₂CO₃.H₂O نشان داده می شود و حاوی یک مولکول آب است. با نام کریستال کربنات نیز شناخته می شود.
• کربنات سدیم هفت آبه: که به صورت Na₂CO₃.7H₂O نشان داده می شود.
• کربنات سدیم ده آبه: با فرمول Na₂CO₃.10H₂O نشان داده می شود. ناپایدار است و براحتی تجزیه شده و مونو هیدرات تشکیل می دهد.

همانطور که مشاهده کردید در نوع هیدراته تعداد مولکول های آب می تواند متفاوت و از یک مولکول تا ده مولکول متغیر باشد.

واکنش های کربنات سدیم

در ادامه برخی از واکنش های رایج این ماده را بررسی خواهیم کرد. 

واکنش سدیم کربنات با هیدروکلریک اسید

کربنات سدیم بازی ضعیف است و هیدروکلریک اسید، اسیدی قوی است. یون‌های +H از HCl با یون‌های CO₃²⁻ از Na₂CO₃ واکنش می‌دهند. فراورده های این واکنش سدیم کلرید، کربن دی اکسید و آب است.

Na2CO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2

در طول این واکنش حباب های گاز کربن دی اکسید تولید می شوند که باعث جوشش محلول می شود.

 واکنش با اسید سولفوریک

این واکنش شیمیایی به عنوان واکنش خنثی سازی شناخته می شود. بنابراین، اسید سولفوریک با کربنات سدیم واکنش داده و سولفات سدیم با فرمول مولکولی Na2SO4 به دست می‌دهد. محصولات دیگر دی اکسید کربن و آب هستند.

 

H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + H2O + CO2

واکنش با اسید استیک

کربنات سدیم با اسید استیک واکنش می دهد و سدیم استات، گاز دی اکسید کربن و آب تشکیل می دهد.

2CH3COOH+Na2CO3⟶2CH3COONa+H2O+CO2

کاربردهای کربنات سدیم

این ماده کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف دارد که در ادامه آنها را بررسی خواهیم کرد. 

تولید شیشه

این ترکیب می تواند به عنوان یک جریان برای سیلیس عمل کند و کاهنده نقطه ذوب مخلوط باشد. شیشه به دست آمده از سودا به مقدار ملایمی در آب محلول است.

برای حل این مشکل مقداری کربنات کلسیم به مخلوط مذاب اضافه می کنند تا شیشه نامحلول شود. بطری و شیشه پنجره از مخلوط این ترکیب با کربنات کلسیم و سیلیکون دی اکسید ساخته می شوند.

نرم کننده آب

آب سخت حاوی ترکیبات محلولی مانند کلسیم و یا منیزیم است. از این ترکیب برای از بین بردن سختی موقت و دائم آب استفاده می شود. همانطور که می دانید سودا اش محلول در آب است و در مقابل کربنات منیزیم و کربنات کلسیم در آب نامحلول هستند. بنابراین با اضافه کردن این ترکیب، یون های موجود در آب با کربنات واکنش داده و نمک نامحلول را تشکیل می دهند و در نتیجه از آب جدا می شوند. معادله واکنش آن ها به صورت زیر می باشد:

⁺Ca²⁺ + Na₂CO₃→ CaCO₃ + 2Na

⁺Mg²⁺ + Na₂CO₃ → MgCO₃ + 2Na

افزودنی غذایی

این ترکیب کاربرد بسیاری در مواد غذایی دارد. باز قوی تری از جوش شیرین است اما از سدیم هیدروکسید یا هیدروکسید پتاسیم ضعیف تر است. از این ترکیب به عنوان تنظیم کننده اسیدیته مواد غذایی، ضد انعقاد و پایدار کننده استفاده می شود. همچنین در تهیه ماکارونی و در چوب بستنی مورد استفاده قرار می گیرد.

از این ماده در تولید پودر شربت استفاده می شود. زمانی که شربت با بزاق ترکیب می شود احساس خنکی در ما ایجاد می شود. این احساس ناشی از واکنش گرماگیر سودا اش با اسیدی مانند اسید سیتریک (خرید اسید سیتریک) است که در طی این واکنش دی اکسید کربن تولید می شود. از طرفی در تولید نیتریت سدیم (خرید نیتریت سدیم) که یک عامل نگهدارنده پر مصرف در صنایع غذایی به ویژه محصولات گوشتی است، حضور دارد.

باز ملایم و ارزان

از این ماده به عنوان باز نسبتا قوی در زمینه های مختلف استفاده می شود. به عنوان یک ماده قلیایی معمولی، در بسیاری از فرآیندهای شیمی به هیدروکسید سدیم ترجیح داده می شود زیرا ارزان تر و ایمن تر از آن است. به عنوان مثال از آن به عنوان تنظیم کننده pH در عکاسی استفاده می شود.

پیش ماده مواد شیمیایی

یکی از روش های مهم برای تولید بیکربنات سدیم استفاده از این ترکیب است. در واقع این ماده طی فرآیند سولوی در واکنش با دی اکسید کربن و آب می تواند بیکربنات را تولید کند.

Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃

یکی دیگر از واکنش هایی که از این ترکیب در آن استفاده می شود تولید بی سولفیت سدیم است. بی سولفیت سدیم در جداسازی لیگنین از سلولز کاربرد دارد. این واکنش برای حذف دی اکسید گوگرد از گازهای دودکش در نیروگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

Na₂CO₃ + SO₂ + H₂O → NaHCO₃ + NaHSO₃

همچنین یکی از کاربردهای این ماده در تولید سولفات منگنز است.

شوینده ها

کربنات سدیم موجود در شوینده ها آب را نرم می کند و به سایر مواد پاک کننده کمک می کند تا آلودگی را از روی پارچه ها بلند کرده و در آب معلق کنند. کربنات سدیم به مواد معدنی که آب را سفت می‌کنند می‌چسبد و به مواد شوینده اجازه می‌دهد تا به خوبی جذب الیاف شود و لباس‌ها را تمیز کند.

صنایع دارویی

کربنات سدیم نمک دی سدیم اسید کربنیک با خاصیت قلیایی کردن است. وقتی کربنات سدیم در آب حل می شود، اسید کربنیک و هیدروکسید سدیم را تشکیل می دهد. به عنوان یک پایه قوی، هیدروکسید سدیم اسید معده را خنثی می کند و در نتیجه به عنوان یک آنتی اسید عمل می کند. “این متن صرفا جهت آموزش و اطلاع رسانی است، توصیه می شود پیش از مصرف با پزشک متخصص مشورت نمایید.” 

کشاورزی

کربنات سدیم روی گیاهان اثر مفیدی در کاهش قارچ دارد ولی با این حال، برخی از نگرانی ها در مورد آن به دلیل قسمت اول این ترکیب است. سدیم می تواند برگ ها، ریشه ها و سایر قسمت های گیاه را بسوزاند. همچنین می تواند در خاک بماند و گیاهان بعدی را تحت تأثیر قرار دهد.

پتروشیمی

این ماده شیمیایی در دکل حفاری برای درمان بیشتر انواع آلودگی یون کلسیم در گل های آب شیرین و آب دریا استفاده می شود. برای آلودگی سیمان از بی کربنات سدیم استفاده می شود. یون های کلسیم حاصل از حفاری گچ یا انیدریت، CaSO4، باعث لخته شدن خاک رس و رسوب پلیمری و کاهش pH می شود.

کاغذ سازی

در کاغذ سازی جهت آماده کردن پالپ نیاز به جداسازی الیاف سلولزی از مواد گیاهی است. بسیاری از مواد گیاهی بسیار سخت هستند و برای انجام این کار نیاز به جوشاندن در کربنات سدیم یا هیدروکسید سدیم در pH 12-14 دارند.

کاربردهای دیگر

سایر کاربردهای این ماده شامل:

• تولید متاسیلیکات سدیم
• تولید سود پرک (خرید سود پرک)
• تولید ترکیبات سدیم دار مانند بوراکس
• تهیه بتائین بی آب (خرید بتائین از سایت شیمی استور)
• به عنوان مرطوب کننده در صنعت آجر سازی جهت کاهش میزان آب مورد نیاز در ساخت آجر
• در ریخته گری به عنوان عامل پیوند دهنده به منظور چسباندن آلژینات مرطوب به آلژینات ژله ای استفاده می شود.

است. همچنین این ماده عامل کف کننده و ساینده در خمیر دندان، همچنین تنظیم کننده pH دهان است.

بازار خرید و فروش جهانی:

ارزش بازار جهانی این ماده در سال 2022 برابر با 13.26 میلیارد دلار بوده و انتظار می رود تا سال 2030 به 21.3 میلیارد دلار برد. در واقع رشد 6.10 درصدی را در طی این دوره طی خواهد کرد. این ماده را که اغلب به عنوان سودا اش می شناسند، یک ترکیب شیمیایی معدنی با خواص بازی است و در تهیه شوینده ها، شیشه ها، مواد شیمیایی، محصولات غذایی و غیره به کار می رود.

 بزرگترین بازار این ماده در جهان، متعلق به آمریکای شمالی است و حجم زیادی از تولید آن، وابسته به این ناحیه است. افزایش درخواست برای فولاد، مواد الکتریکی و آلومینیوم در طول رشد صنعت، تاثیر به سزای در بازار این ترکیب داشته است. درخواست برای این ترکیب در سال 2022 به اندازه ای زیاد بود که تنها در آمریکا ارزش بازار آن برابر با 20 میلیون دلار بود.

سدیم کربنات را از کجا تهیه کنیم؟

برای خرید این محصول و سایر ترکیبات شیمیایی، به سایت شیمی استور مراجعه نمایید. شیمی استور ارائه دهنده ی محصولات شیمیایی به صورت جزئی و آنلاین با بهترین کیفیت و قیمت است. 

عوارض، خطرات و MSDS کربنات سدیم

 در برخورد با چشم موجب سوزش و لاکریماتور می شود. بلافاصله چشم ها را با آب فراوان به مدت 15 دقیقه شستشو دهید و پلک ها را در آب بالا و پایین کنید و کمک پزشکی دریافت کنید. موجب تحریک، سوزش و التهاب پوست می شود. ممکن است از طریق پوست جذب شود و به آن آسیب بزند. پوست را با آب فراوان به مدت 15 دقیقه بشویید. پس از کار لباس های آلوده را تعویض نمایید. موجب تحریک و آسیب به دستگاه گوارش می شود. همچنین به محیط داخلی دهان نیز آسیب می زند. فرد را مجبور به استفراغ نکنید. به پزشک مراجعه کنید. در صورت استنشاق مضر است و ممکن است باعث دستگاه تنفسی شود. فرد را از محل تماس دور کرده و به هوای تازه منتقل کنید. در صورت عدم تنفس، تنفس مصنوعی دریافت کنید یا از اکسیژن استفاده کنید.

جمع بندی:

کربنات سدیم یک ترکیب معدنی و نمکی است که به دو صورت خشک و آبدار وجود دارد. این ماده به صورت ماده ای سفید رنگ، بی بو و جاذب رطوبت است. این ماده کاربردهای بسیاری دارد و در تولید شیشه، نرم کننده آب، افزودنی غذایی، پیش ماده مواد شیمیایی، شوینده ها، صنایع دارویی، کشاورزی، پتروشیمی و کاغذسازی استفاده می شود.  این ترکیب در طی دوره ی پیش بینی شده تا سال 2030، رشد 6.10 درصدی خواهد داشت. از آنجایی که ترکیبی خطرناک است، می تواند تحریک، سوزش و التهاب را به دنبال داشته باشد. از این رو، پیش از کار با آن حتما MSDS آن را مطالعه نمایید. برای خرید سدیم کربنات با بهترین کیفیت و مناسب ترین قیمت به شیمی استور مراجعه نمایید.

 

 

 

سوالات متداول

Ph کربنات سدیم چند است؟

Ph این ماده بین عدد 10 تا 11 است.

سدیم کربنات ماده ای اسیدی است یا بازی؟

این ماده به عنوان یک باز در نظر گرفته می شود.

آیا سدیم کربنات برای سلامتی مضر است؟

این ماده در مقدار بسیار کم سمی نیست. اما بلع مقدار زیادی از آن عوارض بسیاری و حتی مرگ را به دنبال دارد.

واکنش سدیم کربنات با آب چگونه است؟

این ماده زمانی که در آب حل می شود، اسید کربنیک و سدیم هیدروکسید را تشکیل می دهد.