简介
在人工合成纯碱之前,古代就发现某些海藻晾晒后,烧成的灰烬中含有碱类,用热水浸取、滤清后可得褐色碱液用于洗涤。大量的天然碱来自矿物,以地下埋藏或碱水湖为主。以沉积层存在的天然碱矿品位最高,分布甚广。最早发明人工合成纯碱方法是18世纪末,法国路布兰用芒硝加石灰石和煤在高温下还原并进行碳酸化,得到以含Na2CO3为主的粗制品-黑灰,经过浸取、蒸发、精制、再结晶、烘干,获得纯度约为97%的重质纯碱。1861年,比利时E.索尔维独自发明了纯碱并获得过专利。由于技术秘密保护一直未能大范围应用,20世纪20年代才从美国突破,尤其是中国著名的化工专家侯德榜于1932年出版了《纯碱制造》一书,将保密70年,索尔维法公布于世。侯德榜还与1939-1942创建了侯氏制碱法,并在 四川建立了中试车间。1952年在大连化工厂设立了联合制碱车间。日本旭硝子公司推出的NA法,实质上是联碱和氨碱的折中法。可随意调节纯碱与氯化铵的比例。
碳酸钠物理性质
碳酸钠性状
碳酸钠常温下为白色无气味的粉末或颗粒。有吸水性,露置空气中逐渐吸收 1mol/L水分(约=15%)。其水合物有Na2CO3·H2O,Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O。
碳酸钠溶解性
碳酸钠易溶于水和甘油。20℃时每一百克水能溶解20克碳酸钠,35.4℃时溶解度最大,100克水中可溶解49.7克碳酸钠,微溶于
无水乙醇,难溶于
丙醇。
溶液显碱性,能使酚酞变红。
碳酸钠化学性质
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:Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O 和 Na2CO3·10H2O。
碳酸钠稳定性
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
2CO
3·10H
2O)在干燥的空气中易
风化:
碳酸钠热力学函数
在(298.15K,100k)的热力学函数:
状态:s
标准
摩尔生成热ΔfHmθ(kJ·mol
-1):-1130.8
[1]
标准摩尔生成
吉布斯自由能ΔfGmθ(kJ·mol
-1):-1048.1
[1]
标准熵Smθ(J·mol
-1·K
-1):138.8
[1]
碳酸钠水解反应
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。
碳酸钠与酸反应
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:
[3]
总的化学方程式是:
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。
碳酸钠与碱反应
碳酸钠与盐反应
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: