Кальцинированная сода

Кальцинированная сода, применение которой сегодня довольно популярно, является природным богатством. Люди знали это вещество очень давно. Однако точная дата открытия этого ценного моющего и чистящего средства никому не известна. В Древнем Египте соду применяли как моющее средство и во время варки стекла. Ученые полагают, что сода была известна нашим предкам полторы или даже за две тысячи лет до нашей эры.

Сода кальцинированная, характеристики

Кальцинированная сода или натрий углекислый является порошком или гранулами белого цвета. При нахождении на открытом воздухе она активно впитывает влагу и углекислоту, вследствие чего формируется кислая соль NaHCO3. Если долго хранить соду в таких условиях, она слеживается. Водный раствор кальцинированной соды имеет сильно щелочную среду.
Сегодня производится два вида карбоната натрия:

• технический (натрий углекислый) марки А (гранулированный)
• марки Б (порошкообразный).

Такую соду называют кальцинированной, потому что ее получение основано на процессе прокаливания (кальцинирования) гидрокарбоната натрия NaHCO3 или кристаллогидрата карбоната натрия, к примеру:
Na₂CO₃•10H₂O.
Уровень растворимости в воде 17,69% по массе при 20оС. Если температура ниже 32 оС, то из водного раствора кристаллизуется декагидрат, а в интервале 32-35 оС – образуется гексагидрат, выше 35 оС – моногидрат, а выше 112,5 оС – безводная соль.

Нахождение в природе.

Еще в начале 19 века основным сырьем для добычи соды являлась зола некоторых морских водорослей и прибрежных растений.
Кальцинированную соду можно встретить в природе в большом объеме, главным образом в соляных пластах в форме подземных грунтовых рассолов, рапы в соляных озерах и минералов. Кроме этого, карбонат натрия находится в золе ряда морских водорослей, а также в форме таких минералов:

• нахколит NaHCO₃
• трон Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O
• натрон (сода) Na₂CO₃•10H₂O
• термонатрит Na₂CO₃•H2O.

На нашей планете существует свыше 60 подобных месторождений.
Довольно существенные запасы натрия карбоната сосредоточены в США, Канаде, Кении, Мексике, ЮАР. Также содовые озера известны на территории Забайкалья и в Западной Сибири. Самым крупным является озеро Натрон в Танзании, на втором месте озеро Серлс в Калифорнии. Трону, которая имеет большое промышленное значение, открыли в 1938 как компонент эоценовой толщи Грин-Ривер (Вайоминг, США).
Помимо троны в добытой осадочной толще найдено большое количество минералов, которые до этого относили к редким. К примеру, давсонит [NaAICO₃(OH)₂], к которому давно присматриваются, как к новому сырью для изготовления соды и глинозема. На территории Российской Федерации по причине отсутствия крупных месторождений, карбонат натрия из минералов не добывают.

Кальцинированная сода – применение

Соду самого высокого сорта марки А применяют для изготовления особого типа стекла. Какой должна быть сода кальцинированная? ГОСТ строго регламентирует механический размер кристаллов такой соды.
Сода марки Б имеет аналогичный состав, но ее размер не регламентируется ГОСТом. Она является составляющим компонентом стиральных порошков, отбеливающих средств, и прочих моющих средств. Кроме этого, ее используют в химической промышленности для изготовления глицеринов, ряда спиртов, в создании краски, бумаги, целлюлозы, а также для нужд нефтеперерабатывающей отрасли. При помощи кальцинированной соды делают еще один вид соды — каустическую. Еще кальцинированная сода используется на фармацевтических заводах в процессе синтеза определенных лекарственных препаратов.
В быту также используется сода кальцинированная, состав ее позволяет использовать это вещество для:

• удаления жирных пятен с разных тканей
• удаления пятен краски с разных поверхностей
• очищения посуды, кухонных поверхностей, сантехники
• устранения засоров в канализационных трубах
• смягчения воды для стирки
• защиты деталей стиральной машины от накипи
• в качестве замены стирального порошка
• в садово-огородных работах
• для дезинфекции.

Садоводы на протяжении многих лет используют кальцинированную соду в качестве эффективного помощника в борьбе с наиболее распространенными вредителями, к примеру, серая гниль, гусеницы. Для обработки участка используют раствор из 3-4 столовых ложек кальцинированной соды на одно ведро воды. Не стоит превышать такую дозировку, потому что большое количество кальцинированной соды может нанести вред вашим растениям.
Сделанный таким образом раствор подходит для обработки винограда, садовых деревьев и кустарников. Обработку стоит проводить до начала завязи плодов.
Кроме домашних работ, кальцинированная сода применяется в:

• пищевой промышленности в качестве регулятора кислотности
• кожевенной промышленности
• производстве стекла
• целлюлозно-бумажной промышленности
• производстве мыла
• химической отрасли в процессе создания синтетических моющих средств и лакокрасочных материалов
• черной металлургии для производства чугуна.

Однако наибольшее количество кальцинированной соды потребляет стекольная промышленность. Она является компонентом шихты в изготовлении стекла. На производстве электровакуумного стекла применяют соду кальцинированную марки А высшего сорта со строго нормированным гранулометрическим составом.
Карбонат натрия является исходным сырьем для синтеза NaOH, Na₂B₄O₇, Na₂HPO₄.
Стоит отметить, что активно рекламируемое средство "Калгон", которое используют от накипи в стиральных машинах, имеет в своем составе триполийфосфат натрия и соду кальцинированную.

Производство кальцинированной соды

Еще 200 лет назад единственным сырьем для получения карбоната натрия была зола некоторых морских водорослей, а также прибрежных и солончаковых растений. Чтобы получить соду, нужно было провести реакцию перекристаллизации относительно малорастворимого NaHCO₃ из щёлока.
Практически всю кальцинированную соду сегодня получают аммиачным способом (методом Сольве), который был разработан ещё в середине 19 века.
Получение кальцинированной соды по такому способу тесно связанно с поваренной солью. Соль используется в качестве концентрированного водного раствора (рассола), с уровнем концентрации примерно 300г/л. Кроме этого, необходим известняк (мел) – СаСО₃, а вспомогательным компонентом выступает аммиак.
Из хлорида натрия получается сода вследствие обменной реакции, которая происходит в водном растворе между двумя солями. Для успешного протекания реакция нужно подобрать вторую соль, которая плохо растворяется в воде. К примеру, часто берут бикарбонат натрия – NaHCO₃, который получают вследствие реакции обмена между NaCl, пребывающем в растворе, и так же хорошо растворимой кислой углекислой солью аммония (бикарбонатом аммония):
NaCl + NH₄HCO₃ = NaHCO₃ + NH₄Cl + Q
Примечательно, что сам углекислый аммоний не производят отдельно, а получают в процессе насыщения соляного раствора вначале аммиаком, а потом углекислым газом:
NH₃ + H₂O + CO₂ = NH₄HCO₃ + Q.
При этом первая реакция является обратимой. Степень превращения NaCl достигает 70-75%. Выход зависит от температуры и концентрации реагирующих компонентов.
Далее NaHCO3 превращается в карбонат натрия в условиях высокой температуры:
2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O
Данный процесс называют кальцинацией. Параллельно этому проводится еще несколько вспомогательных реакций, среди которых получение углекислого газа и аммиака, благодаря которым раствор NaCl становится содой. Углекислый газ получают методом обжига известняка:
CaCO₃ = CaO + CO₂
Выделившийся в последних двух реакциях газ направляют на карбонизацию содового раствора.
Аммиак выделяется в процессе обработки раствора NH4Cl, синтезированного в первой реакции и находящегося в растворе после отделения кристаллического NaHCO3. Далее нужно нагреть раствор в присутствии известнякового молока:
NH₄Cl + Ca(OH)₂ = 2NH₃ + CaCl₂ + 2H₂O
Гашеная известь, которая также нужна для проведения этой реакции, получают в результате действия воды на обожженную известь (полученную по четвертой реакции):
CaO + H₂O = Ca(OH)
После этого, аммиак отправляют на насыщение соляного раствора. Таким образом, аммиак находится в замкнутом цикле. По этой причине объем аммиака во время всего процесса должен быть неизменным. Свежую порцию аммиака приливают исключительно в целях компенсации потерь.
Как сделать кальцинированную соду дома? Это можно сделать из обычной пищевой соды. Для этого нужна только обычная сода, духовка и емкость. Духовку нужно заранее разогреть до 230 С. Насыпьте пищевую соду, например, в форму для выпечки и поставьте в духовку. Запекать соду нужно 60 минут. При этом стоит несколько раз ее перемешать. Вот и все, под действием высокой температуры вы получили кальцинированную соду из обычной пищевой.