Natriumkarbonaatti
Natriumkarbonaatti eli sooda on hiilihapon natriumsuola.
| Natriumkarbonaatti | |
|---|---|
 | |
 | |
| Tunnisteet | |
| Muut nimet | Sooda |
| CAS-numero | |
| PubChem CID | |
| Ominaisuudet | |
| Molekyylikaava | Na2CO3 |
| Moolimassa | 105,989 g/mol |
| Ulkomuoto | valkea hygroskooppinen jauhe[1] |
| Sulamispiste | 851 °C[1] |
| Tiheys | 2,54 g/cm3[1] |
| Liukoisuus veteen | 30,7 g/100 g (25 °C)[1] |
Soodaa käytetään EU:ssa elintarvikkeissa E-koodilla E500(i) happamuudensäätöaineena.[3]
Sooda voi olla kidevedetöntä, jonka luonnosta löytyvää mineraalimuotoa kutsutaan natriitiksi. Sillä on myös kaksi yleistä hydraattimuotoa: monohydraatti ja dekahydraatti. Luonnon monohydraattimineraali on nimeltään termonatriitti ja dekahydraatti on natron.[4]
Ominaisuudet
Kidevedetön natriumkarbonaatti (Na2CO3) on kiderakenteeltaan monokliininen.[5] Sen sulamispiste on 851 °C, mutta se alkaa hajota hiilidioksidiksi ja natriumoksidiksi (Na2O) jo 400 °C lämpötilassa. Natriumkarbonaatti liukenee veteen lämpöä vapauttaen emäksisiksi vesiliuoksiksi.[2][6] Happoihin se liukenee hiilidioksidia vapauttaen.[7] Kidevedetöntä muotoa kutsutaan myös soodatuhkaksi[2] ja kalsinoiduksi soodaksi.
Natriumkarbonaattimonohydraatti (Na2CO3·H2O) muodostaa ortorombisiä värittömiä kiteitä. Sen CAS on 5968-11-6, massa 124,005 g/mol, tiheys 2,25 g/cm3 ja se hajoaa 100 °C lämpötilassa[1] muuntuen kidevedettömäksi soodaksi. Se on vesiliukoinen, vähäliukoisempi glyseroliin ja liukenematon etanoliin. Sen vesiliuokset ovat emäksisiä.[2]
Natriumkarbonaattidekahydraatti (Na2CO3·10 H2O) muodostaa läpinäkyviä kiteitä.[7] Sen CAS on 6132-02-1, massa 286,142 g/mol, tiheys 1,46 g/cm3, se hajoaa 35 °C lämpötilassa[1] ja kuivuu huoneenlämmössä avoimissa astioissa vähemmän hydratoituneisiin muotoihin. Sen vesiliuokset ovat emäksisiä.[2]
Käyttö
Soodaa käytetään muun muassa lasien (esim. soodalasin), saippuoiden, pesuaineiden, paperin ja sellun valmistukseen sekä veden pehmentämiseen. Sitä käytetään myös yleisenä laboratorioreagenssina, analyyttisessä kemiassa ja muiden natriumsuolojen valmistuksessa.[7]
Valmistus
Soodaa on saatu kautta historian[8] ja saadaan edelleen lähinnä trona-mineraalista. 2016 maailmanlaajuisesti tuotetusta soodasta kuitenkin 74 % tuotettiin kemiallisin synteesein.[9]
Soodaa valmistetaan kaupallisesti esimerkiksi kalsiumkarbonaatista (CaCO3) ja natriumkloridista (NaCl) reaktiolla Solvayn menetelmällä, jonka kokonaisreaktio on[7]
- CaCO3 + 2 NaCl → Na2CO3 + CaCl2
Menetelmä alkaa kalsiumkarbonaatin kalsinaatiolla ja jatkuu hydraatiolla[7]
- CaCO3 → CaO + CO2
- CaO + H2O → Ca(OH)2
Kalsiumhydroksidi reagoidaan sitten NaCl-liuoksessa CO2 ja ammoniakin (NH3) läsnä ollessa. Reaktiot ovat[7]
- 2 NaCl + 2 CO2 + 2 NH3 + 2 H2O → 2 NaHCO3 + 2 NH4Cl
- 2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
- Ca(OH)2 + 2 NH4Cl → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O
Soodaa on historiallisesti valmistettu kaupallisesti myös Leblanc-menetelmällä. Tässä natriumkloridi reagoidaan rikkihapon avulla natriumsulfaatiksi (Na2SO4) ja suolahapoksi. Sulfaatti reagoidaan hiilen (C) ja kalsiumkarbonaatin kanssa ns. mustaksi tuhkaksi, josta sooda saatiin huuhtomalla erilleen. Reaktiot ovat[7]
- Na2SO4 + 2 C + CaCO3 → Na2CO3 + CaS + 2 CO2
Ennen kemiallisia synteesejä 1700-luvun puoliväliin asti soodaa saatiin myös uuttamalla merilevien ja kasvien tuhkasta. Lähteitä ovat olleet esimerkiksi Salsola soda-otakilokit, rakkohauru, sahalevä ja solmulevä.[8]
Lähteet
Aiheesta muualla
- Natriumkarbonaatin kansainvälinen kemikaalikortti
- OECD: Sodium carbonate CAS N°: 497-19-8 (Arkistoitu – Internet Archive) (englanniksi) (pdf)
- PubChem: Sodium carbonate (englanniksi)
- KEGG: Sodium carbonate (englanniksi)