Natriumcarbonat (Na2CO3) Struktur, Verwendung und Eigenschaften

Die Natriumcarbonat (Na₂CO₃₎ Es ist ein anorganisches Salz von Natrium-, Alkalimetall- und Kohlensäure. Es ist auch weltweit als Soda bekannt. Die Seen und vulkanischen Aktivitäten bereicherten die Böden mit Natrium, aus dem die Pflanzen genährt wurden; Nach einem Feuer zerstreuten diese Pflanzen die Karbonasche.

Wie entsteht dieses Salz von metallischem Natrium? Reines Natrium hat eine Valenzkonfiguration [Ne] 3s¹. Das Elektron des 3s-Orbitals¹ es wird leicht durch andere Elemente der Natur (wie Schwefel, Sauerstoff, Chlor, Fluor usw.) abgelöst und bildet Mineralverbindungen, an denen das stabile Ion Na beteiligt ist⁺.

Das Na⁺ es wird von anderen Ionenarten in diesen Feststoffen begleitet; Von diesen ist Natriumcarbonat nur noch eine weitere in der Natur vorhanden. Seitdem hat es in allen Zivilisationen im Laufe der Jahrhunderte Verwendung gefunden. Diese Zivilisationen fanden in diesem gräulichen weißen Staub wohltuende Eigenschaften für ihre Häuser und ihre Menschen.

Diese Eigenschaften kennzeichnen ihre Verwendung, die heute traditionelle Aspekte der Vergangenheit beibehalten und andere heutigen Bedürfnissen entgegenkommen.

Natriumcarbonat ist sehr häufig in der Natur und vielleicht auch in anderen Gebieten außerhalb des Planeten Erde, wie einige der Monde des Sonnensystems.

Index

• 1 Formel
• 2 Struktur
• 3 Verwendet
• 4 Wie wird es gemacht?
• 5 Eigenschaften
• 6 Referenzen

Formel

Die chemische Formel von Natriumcarbonat ist Na₂CO₃. Wie wird es interpretiert? Es bedeutet, dass in dem kristallinen Feststoff für jedes CO-Ion₃^2- es gibt zwei Na-Ionen⁺.

Struktur

Im oberen Bild ist die Struktur des Na dargestellt₂CO₃ Anhydrid (auch kalzinierte Soda genannt). Die violetten Kugeln entsprechen Na-Ionen⁺, während schwarz und rot zu CO-Ionen₃^2-.

Die Carbonationen haben eine flache trigonale Struktur mit den Sauerstoffatomen an ihren Ecken.

Das Bild gibt ein Panorama von einer höheren Ebene aus gesehen. Na-Ionen⁺ Sie sind von sechs Sauerstoffatomen umgeben, die von den CO-Ionen stammen₃^2-. Das heißt, in der Na₂CO₃ Anhydrid Natrium wird mit einer oktaedrischen Koordinationsgeometrie gefunden (es ist in der Mitte eines Oktaeders eingeschlossen).

Diese Struktur ist jedoch auch in der Lage, Wassermoleküle aufzunehmen, die über Wasserstoffbrücken mit den Eckpunkten der Dreiecke wechselwirken.

Tatsächlich hydratisiert Na₂CO₃ (Na₂CO₃· 10 Stunden₂O, Na₂CO₃· 7 Stunden₂O, Na₂CO₃· H₂Oder, und andere) sind größer als wasserfreies Salz.

Das Thermonatrit (Na₂CO₃· H₂O), das Natron (Na₂CO₃· 10 Stunden₂O) und der Hochstuhl (Na₃(HCO₃) (CO₃) · 2H₂Oder sie sind die wichtigsten natürlichen Quellen für Natriumkarbonat, insbesondere das Mineral Trona, das im ersten Bild dargestellt ist.

Verwendet

Natriumcarbonat erfüllt zahlreiche Funktionen in Menschen, zu Hause und in der Industrie. Zu diesen Funktionen gehören:

- Natriumcarbonat wird in vielen Reinigungsprodukten verwendet. Dies liegt an seiner Desinfektionsfähigkeit, seiner Fähigkeit, Fette aufzulösen und seiner Eigenschaft, Wasser zu erweichen. Es ist Teil von Waschmitteln, die in Wäschereien, Geschirrspülmaschinen, Glasreinigern, Fleckenentfernern, Bleichen usw. verwendet werden.

- Das Karbonatdesinfektionsmittel kann auf harten, nicht rauen Oberflächen wie Fußböden, Wänden, Porzellan und Badewannen verwendet werden, mit Ausnahme von Fiberglas und Aluminium, das dadurch zerkratzt werden kann.

- Es wird in einigen Lebensmitteln verwendet, um ein Anbacken zu verhindern, das bei diesen Lebensmitteln auftreten kann.

- Es ist in mehreren Körperpflegeprodukten wie Schaumbädern, Zahnpasten und Seifen enthalten.

- Es wird in der Glasindustrie wegen seiner Fähigkeit verwendet, die Silikate zu zersetzen.

- Es wird bei der Wartung von Schwimmbädern verwendet, wo es eine desinfizierende und pH-regulierende Funktion erfüllt.

- Beim Menschen wird es therapeutisch bei der Behandlung von Säure und Dermatitis eingesetzt.

- In der Veterinärmedizin wird es zur Behandlung von Ringelflechte und zur Reinigung der Haut verwendet.

Wie wird es gemacht?

Natriumkarbonat kann mit Sole aus Meeren und Kalkstein (CaCO₃) im Solvay-Prozess. Im oberen Bild ist ein Diagramm des Prozesses gezeigt, das die Produktionsrouten sowie die Reagenzien, Vermittler und Produkte zeigt. Die Reagenzien sind mit grünen Buchstaben und die Produkte mit roten Buchstaben geschrieben.

Die Nachverfolgung dieser Reaktionen kann ein wenig kompliziert sein, aber die globale Gleichung, die nur die Reagenzien und Produkte angibt, ist:

2NaCl (aq) + CaCO₃(s) <=> Na₂CO₃(s) + CaCl₂(ac)

Der CaCO₃ Es hat eine sehr stabile kristalline Struktur, so dass es ständig viel Energie benötigt, um es in CO zu zerlegen₂. Darüber hinaus erzeugt dieser Prozess große Mengen an CaCl₂ (Calciumchlorid) und andere Verunreinigungen, deren Ableitungen die Qualität des Wassers und der Umwelt beeinträchtigen.

Es gibt auch andere Produktionsverfahren für Natriumcarbonat in industriellen Umgebungen, wie die Hou und Leblanc-Prozesse.

Heutzutage ist es nachhaltig, es von seinen natürlichen Mineralien zu erhalten, wobei die Trona die am häufigsten vorkommende ist.

Auf der anderen Seite bestand die traditionellste Methode in der Kultivierung und Verbrennung von natriumreichen Pflanzen und Algen. Dann wurde die Asche mit Wasser gebadet und erhitzt, bis das Produkt erhalten wurde. Von hier entstand die berühmte Soda-Asche.

Eigenschaften

Das Na₂CO₃ ist ein hygroskopischer weißer, geruchloser Feststoff mit einem Molekulargewicht von 106 g / mol und einer Dichte von 2,54 g / ml bei 25 ° C.

Seine Eigenschaften ändern sich, wenn ein Wassermolekül in seine kristalline Struktur eingebaut wird. Da Wasser Wasserstoffbrücken bilden kann und die Ionen zwischen ihnen "offenen Raum" haben, nimmt das Volumen des Kristalls zu und die Dichte des Hydrats nimmt ab. Zum Beispiel für die Na₂CO₃· 10 Stunden₂Oder seine Dichte beträgt 1,46 g / ml.

Das Na₂CO₃ schmilzt bei 851 ° C und zersetzt sich nach folgender Gleichung:

Na₂CO₃(s) => Na₂O (s) + CO₂(G)

Wiederum trotz der Tatsache, dass CO-Ionen₃^2- und Na⁺ Sie unterscheiden sich in den Größen, ihre elektrostatischen Wechselwirkungen sind sehr effizient und erhalten ein stabiles Kristallgitter.

Wassermoleküle "behindern" diese Wechselwirkungen und infolgedessen sind Hydrate anfälliger für Zersetzung als Anhydrid.

Es ist ein basisches Salz; das heißt, in Wasser gelöst erzeugt eine Lösung mit einem pH-Wert größer als 7. Dies ist auf die Hydrolyse von CO zurückzuführen₃^2-, dessen Reaktion OH freisetzt^- in der Mitte:

CO₃^2-(ac) + H₂O (l) <=> HCO₃^-(ac) + OH^-(ac)

Es ist in Wasser und in polaren Lösungsmitteln wie Glycerin, Glycerin, Aceton, Acetaten und flüssigem Ammoniak sehr gut löslich.

Referenzen

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