탄산나트륨

Sodium carbonate
탄산나트륨
Skeletal formula of sodium carbonate
Sample of sodium carbonate
이름
IUPAC 이름
탄산나트륨
우선 IUPAC 이름
탄산나트륨
기타 이름
소다회, 세정소다, 소다결정, 트리옥소카본산나트륨
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
첸블
켐스파이더
ECHA 정보 카드 100.007.127 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 207-838-8
E번호 E500(i)(산도 조절기, ...)
RTECS 번호
  • VZ4050000
유니
  • InChI=1S/CH2O3.2Na/c2-1(3)4;/h(H2,2,3,4);/q;2*+1/p-2 checkY
    키: CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L checkY
  • InChI=1/NaHCO3.2Na/c2-1(3)4;/h(H2,2,3,4);/q;2*+1/p-2
    키: CDBYLPFSWZWCQE-NUQVWONBAP
  • [Na+] [Na+][O-]C([O-])=O
특성.
Na2CO3
몰 질량 105.988g/g (무수)
286.1416 g/g (탈수화물)
외모 흰색 고체, 흡습성
냄새 무취
밀도
  • 2.54g/cm3(25°C, 무수)
  • 1.92g/cm3 (856°C)
  • 2.25g/cm3(탄수화물)[1]
  • 1.51 g/cm3 (헥타히드레이트)
  • 1.46 g/cm3 (탈수화물)[2]
녹는점 851 °C (1,564 °F, 1,124 K) (무수)
100 °C (212 °F, 373 K)
분해(수화물)
33.5 °C (92.3 °F, 306.6 K)
분해(헥타히드레이트)
34 °C (93 °F, 307 K)
(탈수화물)[2][7]
무수, g/100 mL:
  • 7(0°C)
  • 16.4 (15 °C)
  • 34.07 (27.8 °C)
  • 48.69(34.8°C)
  • 48.1 (41.9 °C)
  • 45.62 (60 °C)
  • 43.6 (100 °C)[3]
용해성 알칼리,[3] 글리세롤에 녹는다.
알코올에 약간 녹는다.
CS, 아세톤, 아세트산 알킬, 알코올, 벤조니트릴, 액체[4] 암모니아2 불용성
글리세린용해성 98.3g/100g(155°[4]C)
에탄디올용해성 3.46g/100g(20°C)[5]
디메틸포름아미드용해성 0.5g/kg[5]
도(pKa) 10.33 [6]
- 4.1·10cm−53/수직선[2]
1.485(무수)
1. 수산화탄소(수화물)[7]
1.405 (탈수화물)
점성 3.4 cP (887 °C)[5]
구조.
단사정맥(β형, β형, β형, β형, 무수)[8]
오르토롬바(일수화물, [1][9]헵타히드레이트
C2/m, No. 12 (γ-폼, 무수, 170 K)
C2/m, No. 12 (β-폼, 무수, 628 K)
P21/n, No. 14 (γ-폼, 무수, 110 K)[8]
Pca21, No.29 (일수화물)[1]
Pbca, No.61 (헥타히드레이트)[9]
2/m(산형, β형, β형, β형,[8] 무수형)
mm2(탄수화물)[1]
2/m 2/m 2/m (헥타히드레이트)[9]
a = 8.920(7) †, b = 5.245(5) †, c = 6.050(5) † (산소 형태, 무수, 295 K)[8]
α = 90°,β = 101.35(8)°, β = 90°
팔면체(Na+, 무수)
열화학
112.3 J/mol·K[2]
135 J/mol/K[2]
- 1130.7 kJ/mol[2][5]
- 1044.4 kJ/mol[2]
위험 요소
산업안전보건(OHS/OSH):
주요 위험 요소
자극성
GHS 라벨링:
GHS07: Exclamation mark[10]
경고
H319[10]
P305+P351+P338[10]
NFPA 704(파이어 다이아몬드)
치사량 또는 농도(LD, LC):
4090mg/kg (랫드, 경구)[11]
안전 데이터 시트(SDS) MSDS
관련 화합물
기타 음이온
중탄산나트륨
기타 캐티온
탄산리튬
탄산칼륨
탄산 루비듐
탄산 세슘
관련 화합물
세스퀴탄산나트륨
과탄산나트륨
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

탄산나트륨,NaCO23(세정 소다, 소다 회, 소다 결정이라고도 함)는 NaCO와23 다양한 하이드레이트를 가진 무기 화합물이다.모든 형태는 흰색, 무취, 수용성 소금으로 물에서 중간 정도의 알칼리성 용액을 산출합니다.역사적으로, 그것은 나트륨이 풍부한 토양에서 자라는 식물의 재에서 추출되었다.이러한 나트륨이 풍부한 식물의 재는 나무의 재와 눈에 띄게 달랐기 때문에 탄산나트륨은 "소다재"[13]로 알려지게 되었다.그것은 솔베이 공정으로 염화나트륨석회암에서 대량으로 생산된다.

하이드레이트

탄산나트륨은 세 가지 수화물 및 무수염으로 얻을 수 있다.

  • 탄산나트륨 탈수화물(나트론), NaCO23·10HO로2 쉽게 배출되어 일수화물을 형성합니다.
  • 탄산나트륨 헵타히드레이트(광물 형태로는 알려져 있지 않음), NaCO23·7H2O.
  • 탄산나트륨 일수화물(테르모나트라이트), NaCO23·HO2. 결정 탄산염이라고도 합니다.
  • 소다로도 알려진 무수 탄산나트륨(나트라이트)은 하이드레이트를 가열하여 형성됩니다.또한 Solvay 공정의 마지막 단계에서 수소 탄산나트륨을 가열(칼슘화)할 때 형성됩니다.

데카하이드레이트는 -2.1~+32.0°C의 온도 범위에서 결정화된 수용액으로 형성되며, 헵타하이드레이트는 32.0~35.4°C의 좁은 범위에서 결정되며, 이 온도 이상에서는 일수화물이 [14]형성된다.건조한 공기에서는 탈수화물과 헵타수화물이 수분을 손실하여 일수화물을 얻는다.탄산나트륨 단위("펜타혈수화물")[15]당 2.5단위의 물이 포함된 기타 하이드레이트가 보고되었다.

워싱 소다

탄산나트륨 탈수화물(NaCO23·10)워싱 소다로도 알려진 HO)는2 결정화10분자를 포함하는 탄산나트륨의 가장 일반적인 수화물이다.소다재를 물에 녹여 결정화해 세척용 소다를 얻는다.

  • 백색 결정성 고체이다.
  • 물에 녹는 몇 안 되는 금속 탄산염 중 하나이다.
  • 그것은 알칼리성이며, 빨간색 리트머스를 파란색으로 바꿉니다.
  • 비누화 과정을 통해 지방과 그리스가 물에 섞이기 쉬운 세제 특성을 가지고 있습니다.

적용들

탄산나트륨(또는 세척용 소다)의 일반적인 용도는 다음과 같습니다.

  • 탄산나트륨(또는 세탁소다)은 세탁과 같은 가정용 세정제로 사용된다.탄산나트륨은 많은 마른 비누 가루의 성분이다.
  • [16]일시적이고 영구적인 경도를 제거하는 데 사용됩니다.(물 연화 참조).
  • 그것은 유리, 비누, 종이 제조에 사용된다.(유리 제조 참조)
  • 붕사와 같은 나트륨 화합물 제조에 사용된다.

유리 제조

탄산나트륨은 실리카플럭스 역할을 하며, 혼합물의 녹는 점을 특별한 물질 없이도 달성할 수 있는 것으로 낮춥니다.이 "소다 유리"는 약한 수용성이기 때문에, 유리를 녹이지 않게 하기 위해 약간의 탄산칼슘을 혼합물에 첨가합니다.병과 유리창(소다 석회유리)은 탄산나트륨, 탄산칼슘, 실리카샌드(이산화실리콘(SiO2))의 혼합물을 녹여 만든다.이 물질들이 가열되면 탄산염은 이산화탄소를 방출한다.이렇게 해서 탄산나트륨은 산화나트륨의 공급원이다.소다 석회 유리는 수세기 동안 가장 흔한 형태의 유리였다.또, 식기 [17]유리 제조의 중요한 정보이기도 합니다.

물의 연화

경수는 용해된 화합물, 보통 칼슘 또는 마그네슘 화합물을 포함합니다.탄산나트륨은 물의 [16]일시적이고 영구적인 경도를 제거하기 위해 사용된다.

탄산나트륨은 수용성이고 탄산마그네슘과 탄산칼슘은 불용성이기 때문에 Mg, Ca를2+ 제거하여2+ 물을 부드럽게 하는 데 사용한다.이러한 이온은 탄산 이온으로 처리할 때 불용성 고체 침전물을 형성합니다.

2+ ( ) + 3 ( )3( ) + 2Na+ ( {Mg + () + CO3 ( ->( + 2 + ( )

물은 더 이상 용해된 칼슘 이온과 마그네슘 [16]이온을 포함하지 않기 때문에 부드러워집니다.

식품첨가물 및 조리

탄산나트륨은 베이킹 소다보다는 더 강하지만 양잿물보다는 약하기 때문에 요리에 여러 가지 용도가 있습니다.알칼리성은 반죽된 반죽의 글루텐 생성에 영향을 미치고, 또한 Maillard 반응이 일어나는 온도를 낮추어 갈색을 개선합니다.전자의 효과를 살리기 위해 탄산나트륨은 일본 라면 특유의 맛과 쫄깃쫄깃한 식감을 주기 위해 사용되는 알칼리성 소금 용액인 간수( ()의 성분 중 하나이며, 중국 요리에서도 비슷한 용액을 사용하여 라미안을 만든다.광동제빵사들도 마찬가지로 잿물 대신 탄산나트륨을 사용해 월병 특유의 질감을 살려 갈색을 개선한다.독일 요리(그리고 중앙 유럽 요리)에서는 갈색을 개선하기 위해 전통적으로 잿물로 처리된 프레첼과 잿물 롤과 같은 빵은 대신 탄산나트륨으로 처리될 수 있습니다. 탄산나트륨은 잿물만큼 강한 갈색을 생성하지는 않지만 [18]훨씬 안전하고 사용하기 쉽습니다.

탄산나트륨은 샤베트 분말 제조에 사용된다.냉각과 거품은 탄산나트륨과 약한 산(일반적으로 구연산) 사이의 흡열 반응에서 비롯되며, 이는 샤베트가 침으로 촉촉해질 때 발생하는 이산화탄소 가스를 방출합니다.

탄산나트륨은 식품업계에서 산도조절제, 고결방지제, 상승제 및 안정제로서 식품첨가물(E500)로도 사용된다.또한 최종 제품의 pH를 안정시키기 위해 스누스의 생산에도 사용됩니다.

양잿물에 비해 화학적 화상을 입을 가능성은 낮지만 알루미늄 조리기구, 식기 및 [19]호일에 부식성이 있으므로 주방에서 탄산나트륨을 사용할 때 주의해야 합니다.

기타 응용 프로그램

탄산나트륨은 다양한 분야에서 비교적 강한 염기로도 사용된다.일반적인 알칼리로서 수산화나트륨보다 저렴하고 취급하기에 훨씬 안전하기 때문에 많은 화학 공정에서 선호된다.그 순도는 특히 국내에서의 사용을 권장한다.

예를 들어 다수의 사진필름 현상제의 작용에 필요한 안정된 알칼리 상태를 유지하기 위한 pH조절제로서 사용된다.또한 원하는 pH와 탄산염 경도(KH)를 유지하기 위해 수영장수족관 에서도 흔히 사용되는 첨가제입니다.섬유반응성 염료로 염색할 때 탄산나트륨(소다재 고정제 또는 소다재 활성제 등의 이름으로 염색)은 일반적으로 염색 전(타이 염료의 경우), 염색 후(침지 염색의 경우) 셀룰로오스(식물) 섬유와 염료의 적절한 화학적 결합을 보장하기 위해 사용된다.또한 CaO 및 다른 약한 염기성 화합물 에 부유 촉진제로서 바람직한 pH를 유지하기 위해 거품 부양 공정에서 사용됩니다.

다른 화합물의 전구체

소화기의 성분이기도 한 중탄산나트륨(NaHCO3) 또는 베이킹 소다는 탄산나트륨에서 종종 생성됩니다.NaHCO3 자체는 Solvay 공정의 중간 생성물이지만, 가열은 NaHCO를3 오염시키는 암모니아를 제거하는 데 필요하므로 완성된23 NaHCO와 CO를2 반응시키는 것이 더 경제적입니다.

NaCO23 + CO22 + HO → 2NaHCO3

이와 관련된 반응에서 탄산나트륨은 셀룰로오스로부터 리그닌을 분리하는 "설파이트" 방법에 사용되는 중황산나트륨(NaHSO3)을 만드는 데 사용된다.이 반응은 발전소의 연도 가스로부터 이산화황을 제거하기 위해 이용된다.

NaCO23 + SO22 + HO → NaHCO3 + NaHSO3

이 애플리케이션은 특히 엄격한 배출 규제를 충족해야 하는 관측소에서 더욱 보편화되었습니다.

탄산나트륨은 면화산업에서 솜씨 산 박리에 필요한 황산을 중화시키기 위해 사용된다.

또한 이온 교환을 통해 다른 금속의 탄산염, 종종 다른 금속의 황산염과 함께 사용됩니다.

여러가지 종류의

탄산나트륨은 점토를 밀어내는 데 필요한 물의 양을 줄이기 위해 벽돌 산업에서 습윤제로 사용됩니다.주조 시에는 "접착제"라고 하며 습식 알긴산염이 겔화된 알긴산염에 부착되도록 하기 위해 사용됩니다.탄산나트륨은 치약에 사용되며, 발포제 및 연마제로 작용하여 일시적으로 구강 pH를 증가시킨다.

탄산나트륨은 동물 [citation needed]가죽의 가공과 태닝에도 사용된다.

물리 속성

탄산나트륨 용액의 엔탈피는 10% w/[20]w 수용액일 때 -28.1 kJ/mol이다.탄산나트륨 일수화물의 Mohs 경도는 1.[7]3이다.

천연광물로 발생

346 K에서의 일수화물 구조.

탄산나트륨은 물에 녹으며 건조한 지역, 특히 계절 호수가 증발할 때 형성되는 광상(증발물)에서 자연적으로 발생할 수 있습니다.광물 나트론의 퇴적물은 고대부터 이집트의 건조한 호수 바닥에서 채굴되어 왔으며, 나트론은 미라의 제조와 유리 제조에 사용되었다.

탄산나트륨의 무수 미네랄 형태는 매우 드물고 나트라이트라고 불립니다.탄자니아 고유의 화산인 올도인요 렝가이에서도 탄산나트륨이 분출해 과거 다른 화산에서 분출한 것으로 추정되지만 지표면의 불안정성 때문에 침식될 가능성이 높다.세 가지 광물학적 형태인 탄산나트륨과 트리소듐 하이드로겐디카본산 이수화물은 모두 러시아의 콜라 반도에서 발생하는 초알칼린 페그마타이트 암석으로부터도 알려져 있습니다.

외계에서는 알려진 탄산나트륨이 드물다.표면으로 [21]나온 내부 재료인 세레스에서 광상이 밝은 점의 근원으로 확인되었습니다.화성에는 탄산염이 존재하며,[22] 여기에는 탄산나트륨이 포함될 것으로 예상되지만, 퇴적물은 아직 확인되지 않았지만, 이러한 부재는 이전의 화성 수성 [23]토양에서 낮은 pH가 전 세계적으로 우세했기 때문이라고 일부 사람들은 설명한다.

생산.

채굴

트로나(Triisodium Hydrogendicarbonate dihydrogenicarbonate dihydhydroghydrogenicarbonate, NaHCOO2·2HO)는333 미국 여러 지역에서 채굴되며 탄산나트륨의 국내 소비량을 거의 모두 제공합니다.1938년에 발견된 와이오밍주 그린리버 부근과 같은 대규모 천연 퇴적물은 북미의 산업 생산보다 광산을 더 경제적으로 만들었다.터키에는 중요한 트로나 매장량이 있다; 앙카라 근처의 매장량에서 2백만 톤의 소다수가 추출되었다.그것은 또한 준설로 케냐의 마가디 호수와 같은 알칼리성 호수에서 채굴된다.핫 식염수 온천은 호수에서 지속적으로 소금을 보충하므로 준설 속도가 보충 속도보다 높지 않을 경우, 공급원은 완전히 지속 가능하다.[citation needed]

바리야와 다시마

몇몇 "할로피테" 식물 종과 해초 종은 불순한 형태의 탄산나트륨을 생성하기 위해 가공될 수 있으며, 이러한 공급원은 19세기 초까지 유럽과 다른 곳에서 우세했다.육지 식물(일반적으로 유리 멧돼지 또는 소금 멧돼지) 또는 해초(일반적으로 푸커스 종)는 수확, 건조 및 연소되었습니다.그리고 나서 재는 알칼리 용액을 만들기 위해 "액시화"되었다.이 용액을 삶아 "소다재"라고 불리는 최종 제품을 만들었습니다. 이 매우 오래된 이름은 아랍어 소다에서 유래했으며, 생산용으로 수확된 많은 해안 식물 중 하나인 살솔라 소다에 적용되었습니다."바릴라"는 해안 식물이나 [24]다시마에서 얻은 불순한 형태의 칼륨에 적용되는 상업 용어이다.

소다수의 탄산나트륨 농도는 해조류 유래 형태(켈프)의 2~3%에서 스페인의 소금기름 식물에서 생산된 최고 바릴라의 30%까지 매우 다양했다.소다재 및 이와 관련된 알칼리 "감자"의 식물과 해조류는 18세기 말까지 점점 더 불충분해졌고, 소금과 다른 화학 물질로부터 소다재를 합성할 수 있는 상업적인 방법을 찾는 것이 [25]강화되었다.

르블랑 과정

1792년, 프랑스의 화학자 니콜라스 르블랑은 소금, 황산, 석회암, 그리고 석탄으로부터 탄산나트륨을 생산하는 방법을 특허 취득했습니다.제1공정에서는 염화나트륨을 황산으로 처리한다.이 반응은 황산나트륨(소금 케이크)과 염화수소생성합니다.

2NaCl + HSO24 → NaSO24 + 2HCl

소금 케이크와 분쇄 석회암(탄산칼슘)은 [17]석탄으로 가열하여 감소시켰다.이 변환에는 두 부분이 포함됩니다.첫째, 탄소의 원천석탄황산염황화물로 환원하는 탄화수소 반응입니다.

NaSO24 + 2C → NaaS2 + 2CO2

두 번째 단계는 탄산나트륨과 황화칼슘을 생성하는 반응입니다.

NaaS2 + CaCO3 → NaCO23 + CaaS

이 혼합물을 검은 재라고 합니다.소다재는 검은 재에서 물과 함께 추출됩니다.이 추출물의 증발은 고체 탄산나트륨을 생성한다.이 추출 과정을 리옥시화라고 한다.

르블랑 공정에서 생성된 염산은 대기 오염의 주요 원인이었으며, 황화칼슘 부산물 또한 폐기물 처리 문제를 야기했습니다.하지만, 그것은 [25][26]1880년대 후반까지 탄산나트륨의 주요 생산 방법으로 남아있었다.

솔베이 공정

1861년 벨기에의 산업 화학자 Ernest Solvay염화나트륨, 암모니아, 물, 이산화탄소를 반응시켜 중탄산나트륨[17]염화암모늄생성하는 방법을 개발했습니다.

NaCl + NH3 + CO22 + HO → NaHCO3 + NHCl4

생성된 중탄산나트륨은 가열하여 물과 이산화탄소를 방출함으로써 탄산나트륨으로 변환되었습니다.

2NaHCO3 → NaCO23 + HO + CO22

한편, 암모니아는 이산화탄소 생성에서 남은 석회(산화칼슘)로 처리하여 염화암모늄 부산물에서 재생되었습니다.

2NHCl4 + CaO → 2NH3 + CaCl2 + HO2

Solvay 공정은 암모니아를 재활용합니다.소금물과 석회암만 소비하고 염화칼슘은 유일한 폐기물입니다.이 공정은 황화칼슘과 염화수소라는 두 가지 폐기물을 생성하는 르블랑 공정보다 훨씬 경제적입니다.솔베이 공정은 빠르게 전 세계적으로 탄산나트륨 생산을 지배하게 되었다.1900년까지 탄산나트륨의 90%가 솔베이 공정에서 생산되었고, 마지막 르블랑 공정 공장은 1920년대 [17]초에 문을 닫았습니다.

솔베이 공정의 두 번째 단계인 중탄산나트륨 가열은 가정 요리사와 식당에서 요리 목적으로 탄산나트륨을 만드는 데 소규모로 사용됩니다(프레첼알칼리 면 포함).이 방법은 중탄산나트륨이 베이킹 소다로 널리 판매되고 있으며, 베이킹 소다를 탄산나트륨으로 변환하는 데 필요한 온도(250°F(121°C)~300°F(149°C))가 기존 주방 [18]오븐에서 쉽게 달성되기 때문에 이러한 사용자에게 매력적입니다.

호우법

이 과정은 1930년대에 중국의 화학자 Hou Debang에 의해 개발되었다.이전의 증기 개질 부산물은 염화나트륨과 암모니아 포화 용액을 통해 다음과 같은 반응을 통해 중탄산나트륨을 생성했습니다.

CH4 + 2HO2CO2 + 4H2
3H2 + N22NH3
NH3 + CO2 + HO2NHHCO43
NHHCO43 + NaClNHCl4 + NaHCO3

중탄산나트륨은 용해도가 낮기 때문에 침전물로 채취한 후 약 80°C(176°F) 또는 95°C(203°F)까지 가열하여 Solvay 공정의 마지막 단계와 유사한 순수 탄산나트륨을 생성했다.남은 암모늄 용액과 염화나트륨 용액에 염화나트륨을 더하고, 또한 이 용액에 30~40°C에서 더 많은 암모니아를 펌프한다.그런 다음 용액의 온도를 10°C 이하로 낮춥니다.염화암모늄의 용해도는 30 °C에서 염화나트륨보다 높고 10 °C에서 낮다.이 온도 의존성 용해도 차이와 공통 이온 효과에 의해 염화나트륨 용액에 염화암모늄이 침전된다.

Hou's 공정의 중국어 이름인 Lianhe Zhian fa(联联 fa fa fa ( ()는 "커플 제조 알칼리 방법"을 의미합니다.Hou의 공정은 Haber 공정과 결합되어 있으며 암모니아를 더 이상 재생시킬 필요가 없기 때문에 염화칼슘 생산을 제거함으로써 더 나은 원자 경제성을 제공합니다.부산물인 염화암모늄은 비료로 판매될 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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