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| Nombres | |
|---|---|
| Nombre IUPAC Carbonato de sodio | |
| Nombre IUPAC preferido Carbonato de disodio | |
| Otros nombres Ceniza de sosa, sosa de lavado, cristales de sosa, trioxocarbonato de sodio | |
| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
| CHEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA | 100.007.127  |
| Número CE |
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| Número e | E500 (i) (reguladores de acidez, ...) |
PubChem CID | |
| Número RTECS |
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| UNII |
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Tablero CompTox ( EPA ) | |
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| Propiedades | |
| Na 2 CO 3 | |
| Masa molar | 105,9888 g / mol (anhidro) 286,1416 g / mol (decahidrato) |
| Apariencia | Sólido blanco, higroscópico |
| Olor | Inodoro |
| Densidad | |
| Punto de fusion | 851 ° C (1.564 ° F; 1.124 K) (anhidro) 100 ° C (212 ° F; 373 K) se descompone (monohidrato) 33.5 ° C (92.3 ° F; 306.6 K) se descompone (heptahidrato) 34 ° C (93 ° F; 307 K) (decahidrato) [2] [6] |
Anhidro, g / 100 mL:
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| Solubilidad | Soluble en ac. álcalis , [3] glicerol Ligeramente soluble en ac. alcohol Insoluble en CS 2 , acetona , acetatos de alquilo , alcohol, benzonitrilo , amoníaco líquido [4] |
| Solubilidad en glicerina | 98,3 g / 100 g (155 ° C) [4] |
| Solubilidad en etanodiol | 3,46 g / 100 g (20 ° C) [5] |
| Solubilidad en dimetilformamida | 0,5 g / kg [5] |
| Acidez (p K a ) | 10,33 |
Susceptibilidad magnética (χ) | −4,1 · 10 −5 cm 3 / mol [2] |
Índice de refracción ( n D ) | 1.485 (anhidro) 1.420 (monohidrato) [6] 1.405 (decahidrato) |
| Viscosidad | 3,4 cP (887 ° C) [5] |
| Estructura | |
Estructura cristalina | Monoclínico (forma γ, forma β, forma δ, anhidro) [7] Ortorrómbico (monohidrato, heptahidrato) [1] [8] |
Grupo espacial | C2 / m, No. 12 (forma γ, anhidro, 170 K) C2 / m, No. 12 (forma β, anhidro, 628 K) P2 1 / n, No. 14 (forma δ, anhidro, 110 K) [7] Pca2 1 , No. 29 (monohidrato) [1] Pbca, No. 61 (heptahidrato) [8] |
Grupo de puntos | 2 / m (forma γ, forma β, forma δ, anhidro) [7] mm2 (monohidrato) [1] 2 / m 2 / m 2 / m (heptahidrato) [8] |
Constante de celosía | a = 8,920 (7) Å, b = 5,245 (5) Å, c = 6,050 (5) Å (forma γ, anhidra, 295 K) [7] α = 90 °, β = 101,35 (8) °, γ = 90 ° |
Geometría de coordinación | Octaédrico (Na + , anhidro) |
| Termoquímica | |
Capacidad calorífica ( C ) | 112,3 J / mol · K [2] |
Entropía molar estándar ( S | 135 J / mol · K [2] |
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 ) | −1130,7 kJ / mol [2] [5] |
Energía libre de Gibbs (Δ f G ˚) | −1044,4 kJ / mol [2] |
| Peligros | |
| Principales peligros | Irritante |
| Ficha de datos de seguridad | MSDS |
| Pictogramas GHS | [9] |
| Palabra de señal GHS | Advertencia |
Declaraciones de peligro GHS | H319 [9] |
Consejos de prudencia del SGA | P305 + 351 + 338 [9] |
| NFPA 704 (diamante de fuego) | [11]  2 0 0 |
| Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis mediana ) | 4090 mg / kg (rata, oral) [10] |
| Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Bicarbonato de sodio |
Otros cationes | Carbonato de litio Carbonato de potasio Carbonato de rubidio Carbonato de cesio |
Compuestos relacionados | Sesquicarbonato de sodio Percarbonato de sodio |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
 verificar ( ¿qué es ?)  | |
| Referencias de Infobox | |
Carbonato de sodio , Na 2 CO3.10H2O, (también conocido como sosa de lavado , carbonato de sodio y cristales de sosa ) es el compuesto inorgánico con la fórmula Na 2 CO 3 y sus diversos hidratos. Todas las formas son sales blancas, inodoras, solubles en agua que producen soluciones moderadamente alcalinas en agua. Históricamente se extraía de las cenizas de plantas que crecían en suelos ricos en sodio. Debido a que las cenizas de estas plantas ricas en sodio eran notablemente diferentes de las cenizas de la madera (una vez utilizadas para producir potasa ), el carbonato de sodio se conoció como "carbonato de sodio". [12] Se produce en grandes cantidades a partir de cloruro de sodio y piedra caliza por elProceso Solvay .
Hidrata [ editar ]
El carbonato de sodio se obtiene como tres hidratos y como sal anhidra:
- carbonato de sodio decahidratado ( natrón ), Na 2 CO 3 · 10H 2 O, que efloresce fácilmente para formar el monohidrato.
- carbonato de sodio heptahidratado (no conocido en forma mineral), Na 2 CO 3 · 7H 2 O.
- carbonato de sodio monohidrato ( termonatrito ), Na 2 CO 3 · H 2 O. También conocido como carbonato cristalino .
- El carbonato de sodio anhidro, también conocido como sosa calcinada, se forma calentando los hidratos. También se forma cuando se calienta (calcina) el hidrogenocarbonato de sodio, por ejemplo, en el paso final del proceso Solvay .
El decahidrato se forma a partir de soluciones acuosas que cristalizan en el intervalo de temperatura de -2,1 a +32,0 ° C, el heptahidrato en el estrecho intervalo de 32,0 a 35,4 ° C y por encima de esta temperatura se forma el monohidrato. [13] En aire seco, el decahidrato y el heptahidrato pierden agua para dar el monohidrato. Se han informado otros hidratos, por ejemplo, con 2,5 unidades de agua por unidad de carbonato de sodio ("pentahemihidrato"). [14]
Lavado de refrescos [ editar ]
El carbonato de sodio decahidratado (Na 2 CO 3 · 10H 2 O), también conocido como sosa de lavado, es el hidrato más común de carbonato de sodio que contiene 10 moléculas de agua de cristalización . La ceniza de sosa se disuelve en agua y se cristaliza para obtener sosa de lavado.
- Es un sólido cristalino blanco.
- Es uno de los pocos carbonatos metálicos que son solubles en agua.
- Es alcalino; convierte el tornasol rojo en azul.
- Tiene propiedades detergentes a través del proceso de saponificación que hace que las grasas y las grasas sean miscibles en agua.
Aplicaciones [ editar ]
Algunas aplicaciones comunes de carbonato de sodio (o sosa de lavado) incluyen:
- El carbonato de sodio (o sosa) se utiliza como agente limpiador para fines domésticos, como lavar ropa. El carbonato de sodio es un componente de muchos jabones en polvo secos.
- Se utiliza para eliminar la dureza temporal y permanente del agua . [15] (ver ablandamiento del agua ).
- Se utiliza en la fabricación de vidrio , jabón y papel . (ver fabricación de vidrio )
- Se utiliza en la fabricación de compuestos de sodio como el bórax.
Fabricación de vidrio [ editar ]
El carbonato de sodio sirve como fundente para la sílice , reduciendo el punto de fusión de la mezcla a algo que se puede lograr sin materiales especiales. Este "vidrio de soda" es levemente soluble en agua, por lo que se agrega algo de carbonato de calcio a la mezcla fundida para hacer que el vidrio sea insoluble. El vidrio para botellas y ventanas (vidrio de cal sodada ) se fabrica fundiendo tales mezclas de carbonato de sodio, carbonato de calcio y arena de sílice ( dióxido de silicio (SiO 2 )). Cuando estos materiales se calientan, los carbonatos liberan dióxido de carbono. De esta forma, el carbonato de sodio es una fuente de óxido de sodio. El vidrio de cal sodada ha sido la forma más común de vidrio durante siglos. [dieciséis]
Ablandamiento del agua [ editar ]
El agua dura contiene compuestos disueltos, generalmente compuestos de calcio o magnesio. El carbonato de sodio se utiliza para eliminar la dureza temporal y permanente del agua. [15]
Como el carbonato de sodio es soluble en agua y el carbonato de magnesio y el carbonato de calcio son insolubles, se usa para ablandar el agua eliminando Mg 2+ y Ca 2+ . Estos iones forman precipitados sólidos insolubles tras el tratamiento con iones carbonato :
Similar,
El agua se ablanda porque ya no contiene iones de calcio e iones de magnesio disueltos. [15]
Aditivo alimentario y cocción [ editar ]
El carbonato de sodio es un aditivo alimentario (E500) que se utiliza como regulador de la acidez, antiaglutinante, gasificante y estabilizador. Es uno de los componentes del kansui (か ん 水) , una solución de sales alcalinas que se utiliza para dar a los fideos ramen su sabor y textura característicos. Se utiliza en la producción de snus para estabilizar el pH del producto final. El carbonato de sodio se utiliza en la producción de sorbete en polvo. La sensación de enfriamiento y efervescencia resulta de la reacción endotérmica entre el carbonato de sodio y un ácido débil, comúnmente ácido cítrico., liberando gas de dióxido de carbono, que se produce cuando el sorbete se humedece con saliva. En China, se utiliza para reemplazar el agua de lejía en la corteza de los pasteles de luna tradicionales cantoneses y en muchos otros bollos y fideos chinos al vapor. En la cocina, a veces se usa en lugar de hidróxido de sodio para lejía , especialmente con pretzels alemanes y rollos de lejía . Estos platos se tratan con una solución de una sustancia alcalina para cambiar el pH de la superficie de los alimentos y mejorar el dorado. El carbonato de sodio es corrosivo para los utensilios de cocina, los utensilios y el papel de aluminio. [17]
Base económica y débil [ editar ]
El carbonato de sodio también se usa como una base relativamente fuerte en varios campos. Como álcali común, se prefiere en muchos procesos químicos porque es más barato que el hidróxido de sodio y mucho más seguro de manipular. Su suavidad recomienda especialmente su uso en aplicaciones domésticas.
Por ejemplo, se utiliza como regulador de pH para mantener las condiciones alcalinas estables necesarias para la acción de la mayoría de los agentes de revelado de películas fotográficas . También es un aditivo común en piscinas y agua de acuarios para mantener el pH y la dureza de carbonatos (KH) deseados. Al teñir con tintes que reaccionan con fibras, se usa carbonato de sodio (a menudo con un nombre como fijador de carbonato de sodio o activador de carbonato de sodio) para asegurar la unión química adecuada del tinte con las fibras de celulosa (vegetal), generalmente antes de teñir (para tintes de unión) , mezclado con el tinte (para pintar con tinte), o después de teñir (para teñir por inmersión). También se utiliza en el proceso de flotación de espuma para mantener un favorablepH como acondicionador flotante además de CaO y otros compuestos levemente básicos.
Precursor de otros compuestos [ editar ]
El bicarbonato de sodio (NaHCO 3 ) o bicarbonato de sodio, también un componente de los extintores de incendios, a menudo se genera a partir de carbonato de sodio. Aunque el NaHCO 3 es en sí mismo un producto intermedio del proceso Solvay, el calentamiento necesario para eliminar el amoníaco que lo contamina descompone algo de NaHCO 3 , lo que hace que sea más económico reaccionar el Na 2 CO 3 terminado con el CO 2 :
- Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O → 2NaHCO 3
En una reacción relacionada, se usa carbonato de sodio para producir bisulfito de sodio (NaHSO 3 ), que se usa para el método "sulfito" de separar la lignina de la celulosa. Esta reacción se aprovecha para eliminar el dióxido de azufre de los gases de combustión en las centrales eléctricas:
- Na 2 CO 3 + SO 2 + H 2 O → NaHCO 3 + NaHSO 3
Esta aplicación se ha vuelto más común, especialmente donde las estaciones deben cumplir con estrictos controles de emisiones.
El carbonato de sodio es utilizado por la industria del algodón para neutralizar el ácido sulfúrico necesario para la delintado ácido de las semillas de algodón difusas.
Varios [ editar ]
La industria del ladrillo utiliza carbonato de sodio como agente humectante para reducir la cantidad de agua necesaria para extruir la arcilla. En la fundición, se denomina "agente de unión" y se utiliza para permitir que el alginato húmedo se adhiera al alginato gelificado. El carbonato de sodio se utiliza en las pastas dentales, donde actúa como agente espumante y abrasivo, y para aumentar temporalmente el pH de la boca.
El carbonato de sodio también se utiliza en el procesamiento y curtido de pieles de animales. [ cita requerida ]
Propiedades físicas [ editar ]
La entalpía integral de la solución de carbonato de sodio es -28.1 kJ / mol para una solución acuosa al 10% p / p. [18] La dureza de Mohs del carbonato de sodio monohidrato es 1,3. [6]
Aparición como mineral natural [ editar ]
El carbonato de sodio es soluble en agua y puede ocurrir naturalmente en regiones áridas, especialmente en depósitos minerales ( evaporitas ) que se forman cuando los lagos estacionales se evaporan. Los depósitos del mineral natrón se han extraído de los fondos secos de los lagos en Egipto desde la antigüedad, cuando el natrón se usaba en la preparación de momias y en la fabricación temprana de vidrio.
La forma mineral anhidra del carbonato de sodio es bastante rara y se llama natrita. El carbonato de sodio también entra en erupción desde Ol Doinyo Lengai , el volcán único de Tanzania, y se presume que hizo erupción de otros volcanes en el pasado, pero debido a la inestabilidad de estos minerales en la superficie de la tierra, es probable que se erosionen. Las tres formas mineralógicas de carbonato de sodio, así como la trona , hidrogendicarbonato trisódico dihidrato, también se conocen a partir de rocas pegmatíticas ultraalcalinas , que se encuentran, por ejemplo, en la península de Kola en Rusia.
Extraterrestre, el carbonato de sodio conocido es raro. Los depósitos han sido identificados como la fuente de puntos brillantes en Ceres , material interior que ha sido sacado a la superficie. [19] Si bien hay carbonatos en Marte , y se espera que estos incluyan carbonato de sodio, [20] los depósitos aún no se han confirmado, algunos explican que esta ausencia se debe a un predominio global de pH bajo en suelo marciano previamente acuoso. . [21]
Producción [ editar ]
Minería [ editar ]
Trona , hidrogendicarbonato trisódico dihidrato (Na 3 HCO 3 CO 3 · 2H 2 O), se extrae en varias áreas de los EE. UU. Y proporciona casi todo el consumo nacional de carbonato de sodio. Los grandes depósitos naturales encontrados en 1938, como el que se encuentra cerca de Green River, Wyoming , han hecho que la minería sea más económica que la producción industrial en América del Norte. Hay importantes reservas de trona en Turquía; Se han extraído dos millones de toneladas de carbonato de sodio de las reservas cercanas a Ankara. También se extrae de algunos lagos alcalinos como el lago Magadi.en Kenia por dragado. Los manantiales de agua caliente salada reponen continuamente la sal en el lago de modo que, siempre que la tasa de dragado no sea mayor que la tasa de reabastecimiento, la fuente sea totalmente sostenible. [ cita requerida ]
Barilla y kelp [ editar ]
Varias especies de plantas " halófitas " (tolerantes a la sal) y especies de algas marinas pueden procesarse para producir una forma impura de carbonato de sodio, y estas fuentes predominaron en Europa y en otros lugares hasta principios del siglo XIX. Las plantas terrestres (típicamente glassworts o saltworts ) o las algas marinas (típicamente especies de Fucus ) se cosecharon, secaron y quemaron. A continuación, las cenizas se " lixivaron " (se lavaron con agua) para formar una solución alcalina. Esta solución se hirvió en seco para crear el producto final, que se denominó "carbonato de sodio"; este nombre muy antiguo deriva de la palabra árabe soda , a su vez aplicada a salsola soda, una de las muchas especies de plantas costeras recolectadas para la producción. "Barilla" es un término comercial que se aplica a una forma impura de potasa obtenida de plantas costeras o algas marinas . [22]
La concentración de carbonato de sodio en la ceniza de sosa varió ampliamente, desde el 2-3 por ciento para la forma derivada de algas (" kelp "), hasta el 30 por ciento para la mejor barilla producida a partir de plantas de agua salada en España. Las fuentes de plantas y algas marinas para el carbonato de sodio, y también para el álcali relacionado " potasa ", se volvieron cada vez más inadecuadas a fines del siglo XVIII, y se intensificó la búsqueda de rutas comercialmente viables para sintetizar el carbonato de sodio a partir de la sal y otras sustancias químicas. [23]
Proceso Leblanc [ editar ]
En 1792, el químico francés Nicolas Leblanc patentó un proceso para producir carbonato de sodio a partir de sal, ácido sulfúrico , piedra caliza y carbón. En el primer paso, el cloruro de sodio se trata con ácido sulfúrico en el proceso de Mannheim . Esta reacción produce sulfato de sodio ( torta de sal ) y cloruro de hidrógeno :
- 2NaCl + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2HCl
La torta de sal y la piedra caliza triturada ( carbonato de calcio ) se redujeron calentando con carbón . [16] Esta conversión consta de dos partes. Primero está la reacción carbotérmica por la cual el carbón, una fuente de carbono , reduce el sulfato a sulfuro :
- Na 2 SO 4 + 2C → Na 2 S + 2CO 2
La segunda etapa es la reacción para producir carbonato de sodio y sulfuro de calcio :
- Na 2 S + CaCO 3 → Na 2 CO 3 + CaS
Esta mezcla se llama ceniza negra . La ceniza de sosa se extrae de la ceniza negra con agua. La evaporación de este extracto produce carbonato de sodio sólido. Este proceso de extracción se denominó lixivante .
El ácido clorhídrico producido por el proceso Leblanc fue una fuente importante de contaminación del aire y el subproducto de sulfuro de calcio también presentó problemas de eliminación de desechos. Sin embargo, siguió siendo el principal método de producción de carbonato de sodio hasta finales de la década de 1880. [23] [24]
Proceso Solvay [ editar ]
En 1861, el químico industrial belga Ernest Solvay desarrolló un método para producir carbonato de sodio haciendo reaccionar primero cloruro de sodio , amoníaco , agua y dióxido de carbono para generar bicarbonato de sodio y cloruro de amonio : [16]
- NaCl + NH 3 + CO 2 + H 2 O → NaHCO 3 + NH 4 Cl
El bicarbonato de sodio resultante se convirtió luego en carbonato de sodio calentándolo, liberando agua y dióxido de carbono:
- 2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Mientras tanto, el amoníaco se regeneró a partir del subproducto de cloruro de amonio tratándolo con la cal ( óxido de calcio ) sobrante de la generación de dióxido de carbono:
- 2NH 4 Cl + CaO → 2NH 3 + CaCl 2 + H 2 O
El proceso Solvay recicla su amoniaco. Solo consume salmuera y piedra caliza, y el cloruro de calcio es su único producto de desecho. El proceso es sustancialmente más económico que el proceso Leblanc, que genera dos productos de desecho, sulfuro de calcio y cloruro de hidrógeno . El proceso Solvay rápidamente llegó a dominar la producción de carbonato de sodio en todo el mundo. En 1900, el 90% del carbonato de sodio se producía mediante el proceso Solvay y la última planta de proceso de Leblanc cerró a principios de la década de 1920. [dieciséis]
El segundo paso del proceso Solvay, calentar el bicarbonato de sodio, es utilizado a pequeña escala por cocineros caseros y en restaurantes para producir carbonato de sodio con fines culinarios (incluidos pretzels y fideos alcalinos). El método es atractivo para estos usuarios porque el bicarbonato de sodio se vende ampliamente como bicarbonato de sodio y las temperaturas requeridas (250 ° F (121 ° C) a 300 ° F (149 ° C)) para convertir el bicarbonato de sodio en carbonato de sodio se logran fácilmente. en hornos de cocina convencionales . [25]
Proceso de Hou [ editar ]
Este proceso fue desarrollado por el químico chino Hou Debang en la década de 1930. El dióxido de carbono, el subproducto de reformado con vapor anterior, se bombeó a través de una solución saturada de cloruro de sodio y amoníaco para producir bicarbonato de sodio mediante estas reacciones:
- CH 4 + 2 H 2 O → CO 2 + 4 H 2
- 3 H 2 + N 2 → 2 NH 3
- NH 3 + CO 2 + H 2 O → NH 4 HCO 3
- NH 4 HCO 3 + NaCl → NH 4 Cl + NaHCO 3
El bicarbonato de sodio se recogió como un precipitado debido a su baja solubilidad y luego se calentó hasta aproximadamente 80 ° C (176 ° F) o 95 ° C (203 ° F) para producir carbonato de sodio puro similar al último paso del proceso Solvay. Se agrega más cloruro de sodio a la solución restante de cloruros de amonio y sodio; además, se bombea más amoníaco a 30-40 ° C a esta solución. A continuación, la temperatura de la solución se reduce por debajo de los 10 ° C. La solubilidad del cloruro de amonio es mayor que la del cloruro de sodio a 30 ° C y menor a 10 ° C. Debido a esta diferencia de solubilidad dependiente de la temperatura y al efecto de iones comunes , el cloruro de amonio se precipita en una solución de cloruro de sodio.
El nombre chino del proceso de Hou, lianhe zhijian fa (联合 制碱 法), significa "método de fabricación de álcali acoplado": el proceso de Hou está acoplado al proceso de Haber y ofrece una mejor economía de átomos al eliminar la producción de cloruro de calcio, ya que el amoníaco ya no necesita para ser regenerado. El subproducto cloruro de amonio se puede vender como fertilizante.
Ver también [ editar ]
- Soda
- Índice de carbonato de sodio residual
- Bicarbonato de sodio
Referencias [ editar ]
- ↑ a b c d Harper, JP (1936). Antipov, Evgeny; Bismayer, Ulrich; Huppertz, Hubert; Petrícek, Václav; Pöttgen, Rainer; Schmahl, Wolfgang; Tiekink, ERT; Zou, Xiaodong (eds.). "Estructura cristalina del carbonato de sodio monohidrato, Na 2 CO 3. H 2 O" . Zeitschrift für Kristallographie - Materiales cristalinos . 95 (1): 266-273. doi : 10.1524 / zkri.1936.95.1.266 . ISSN 2196-7105 . Consultado el 25 de julio de 2014 .
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Lectura adicional [ editar ]
- Eggeman, T. (2011). "Carbonato de sodio". Enciclopedia Kirk-Othmer de tecnología química . doi : 10.1002 / 0471238961.1915040918012108.a01.pub3 . ISBN 978-0471238966.
- Thieme, C. (2000). "Carbonatos de sodio". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi : 10.1002 / 14356007.a24_299 . ISBN 978-3527306732.
Enlaces externos [ editar ]
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Carbonato de sodio . |
- Compañía estadounidense de ceniza de soda natural
- Tarjeta internacional de seguridad química 1135
- Corporación FMC Wyoming
- Uso de carbonato de sodio en teñido.
- Fabricación de carbonato de sodio mediante procesos sintéticos
