موضوع مقاله: سدیم کربنات | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سدیم کربنات | مقدمه: همه اشکال آن نمک‌های سفید و محلول در آب هستند که محلول‌های قلیایی متوسطی را در آب تولید می‌کنند. | ## بخش 1: سدیم کربنات | این ماده به‌طور سنتی از خاکستر گیاهانی که در خاک‌های غنی از سدیم رشد می‌کنند، استخراج می‌شده‌است. چنانچه سدیم کربنات را در دماهای بسیار بالا حرارت دهیم، و آن را با ماسه و کلسیم کربنات ترکیب کنیم و سپس به سرعت آن را سرد کنیم، محصول ما شیشه خواهد بود. برای مثال، به عنوان تنظیم‌کننده PH جهت حفظ پایداری شرایط قلیایی لازم برای عملکرد اکثر عوامل تولیدکننده از این ترکیب استفاده می‌شود. به عنوان یک افزودنی رایج در مخازن شهری جهت خنثی‌سازی اثر اسیدی کلر و افزایش PH به کار می‌رود. در آشپزی، گاهی به عنوان یک جایگزین برای سدیم هیدروکسید برای قلیایی کردن به خصوص در چوب شور (نان نمکی) به کار می‌رود. این خوراک‌ها با یک محلول ماده قلیایی عمل آوری می‌شوند تا PH سطح ماده غذایی را تغییر کند که این سبب برشتگی بیشتر آن می‌شود. در شیمی این ماده به عنوان یک الکترولیت استفاده می‌شود و این از آن جهت است که الکترولیت‌ها معمولاً بازهای نمکی دارند و از طرفی سدیم کربنات به عنوان یک رسانای خوب در الکترولیز عمل می‌کند. همچنین به عنوان استاندارد اصلی تیتراسیون اسید و باز به کار می‌رود و این به دلیل پایداری جامد و گاز این ماده است که سبب سهولت در اندازه‌گیری دقیق تر جرم می‌شود. این ماده با یون‌های منیزیم و کلسیم موجود در آب سخت مقابله می‌کند و مانع از تشکیل پیوند بین آن‌ها با ماده شوینده به کار رفته می‌شود. بدون استفاده از سدیم کربنات شوینده اضافی برای خیساندن یون‌های منیزیم و کلسیم نیاز می‌شود. سدیم کربنات در بخش شویندهای فروشگاه‌ها به نام علف شوره (اشنان) دیده می‌شود و به‌طور مؤثری لکه‌های روغن، گریس، و الکل را از بین می‌برد. سدیم کربنات همچنین به عنوان عامل ضد رسوبی از جمله رسوب‌هایی که در کتری‌ها و ماشین‌های بخار دیده می‌شود به کار می‌رود. | ## بخش 2: سدیم کربنات | در کارگاه‌های آجرپزی از سدیم کربنات به عنوان عامل خمیرکننده استفاده می‌شود تا حجم آب مورد نیاز جهت قالب‌گیری خاک رس کاهش یابد. سدیم کربنات یک افزودنی غذایی است (E500) که به عنوان تنظیم‌کننده میزان ترشی و نیز به عنوان پایدارکننده به کار می‌رود. احساس خنکی و گازدار بودن نتیجهٔ واکنش گرماگیر بین سدیم کربنات و یک اسید ضعیف است (که معمولاً سیتریک اسید انتخاب می‌شود) و در نتیجهٔ آن کربن دی‌اکسید تولید می‌شود؛ یعنی زمانی که بستنی با بزاق دهان خیس می‌شود. اما به‌طور طبیعی در بخش‌های خشک، به خصوص در رسوب‌های معدنی شکل گرفته از تبخیر آب دریاچه‌ها یافت می‌شود. رسوبات معدنی نمک‌های قلیایی طبیعی، ترکیبی از سدیم کربنات و سدیم بی کربنات است که از کف دریاچه‌های خشک شده موجود در مصر از زمان‌های گذشته‌استخراج می‌شده‌است تا در تهیه مومیایی و نیز ساخت ابتدایی شیشه استفاده شوند. سدیم کربنات به سه صورت ترکیب هیدراته شناخته شده‌است: سدیم کربنات ۲ آبه، سدیم کربنات ۷ آبه و سدیم کربنات تک آبه. تولید ترونا، یعنی تری سدیم هیدروژن دی کربنات دی هیدرات (Na3HCO3CO3·2H2O)، در مناطق مختلفی از ایالات متحده استخراج می‌شود و تمام سدیم کربنات نیاز آن کشور را تأمین می‌کند. رسوبات عظیم و طبیعی از آن در سال ۱۹۳۸ در نزدیکی Green River یافت شده و استخراج معادن در آمریکای شمالی بیشتر با توجه به جنبه اقتصادی و نه تولید صنعتی صورت گرفت. این ماده از دریاچه‌های قلیایی نیز به دست می‌آید، همچون دریاچهٔ Magadi در کنیا که البته با استفاده از فرایند لایروبی از روش‌های ابتدایی به دست می‌آید و به‌طور طبیعی تجدید می‌شود و بنابراین هیچ‌گاه این منبع طبیعی پایان نمی‌پذیرد. گیاهان خشکی زی مانند درخت آشنا و نیز علف شوره یا خزه یا نوعی جلبک دریایی به نام کتانجک ابتدا جمع‌آوری شده و پس از خشک کردن سوزانده می‌شدند. این محلول پی از جوشانده شدن و خشک شدن محصول نهایی را به ما می‌دهد که Soda Ash نامیده می‌شود. فرایند Leblanc در سال ۱۷۹۱، شیمیدان فرانسوی نیکلاس لبلنک روشی نوین را برای تولید سدیم کربنات از نمک، سولفوریک اسید، و زغال سنگ به ثبت رساند. | ## بخش 3: سدیم کربنات | نخست نمک دریایی (سدیم کلرید) در سولفوریک اسید جوشانده می‌شد تا سدیم سولفور و گاز هیدروژن کلرید تولید شود. 2nacl+… سپس، مخلوط سدیم سولفات با سنگ آهک خرد شده (کلسیم کربنات) و زغال حرارت داده می‌شد تا سدیم کربنات به همراه کربن دی‌اکسید و کلسیم سولفور حاصل شود. سدیم کربنات از عصاره‌گیری خاکستر و آب به دست می‌آمد، و با تبخیر آب موجود، جمع‌آوری می‌شد. فرایند سولوِی (Solvay) در سال ۱۸۶۱، یکی از شیمیدانان صنایع بلژیک، ارنست سولوای، روشی را معرفی کرد که سدیم کلرید با استفاده از آمونیاک به سدیم کربنات تبدیل می‌شود. این فرایند در یک برج بزرگ میان تهی صورت می‌گیرد و در انتهای این برج کلسیم کربنات (سنگ آهک) حرارت داده می‌شود تا کربن دی‌اکسید به دست آید: و از قسمت بالای برج، محلول غلیظی از سدیم کلرید و آمونیک وارد آن می‌شود. به محض این که در میان آن کربن دی‌اکسید بجوشد، سدیم بی کربنات تهنشین می‌شود: سپس سدیم بی کربنات با حرارت دادن در شکل سدیم کربنات ظاهر می‌شود و آب و کربن دی‌اکسید سایر فرآورده‌ها را تشکیل می‌دهند. ضمناً، آمونیاک از فراورده جانبی آمونیوم کلرید مجدداً تولید می‌شود و این زمانی رخ می‌دهد که در مجاورت آهک (کلسیم هیدروکسید) باقی‌مانده از واکنش تولید کربن دی کسید قرار گیرد. به این دلیل که فرایند سولوای آمونیاک مصرف شده را بازمی‌گرداند و تنها آب شور و آهک طی آن به مصرف می‌رسد و تنها فراوردهٔ اضافی آن کلسیم کلرید است، اساساً از نظر اقتصادی نسبت به فرایند لبلنک برتری دارد و به سرعت در تولیدات سدیم کربنات به عنوان روشی اصلی و کارآمد مطرح شد. تا سال ۱۹۰۰، ۹۰٪ سدیم کربنات تحت این فرایند تولید شد و آخرین پایگاه تولید سدیم کربنات که با استفاده از روش قبلی یعنی روش لبلنک فعالیت می‌کرد، در آغاز دههٔ ۱۹۲۰ بسته شد. اما به جای واکنش دادن محلول باقی‌مانده با آهک، کربن دی‌اکسید و آمونیاک یک محلول تشکیل می‌دهند و سدیم کلرید هنگامی که دما به حد ۴۰ درجه سانتیگراد رسید به محلول اضافه می‌شود. آمونیوم کلرید تهنشین شده و با فیلترگذاری جدا می‌شود؛ و در ادامه محلول مجدداً برای تولید سدیم بی کربنات به کار گرفته می‌شود. | ## جمع‌بندی | این روش مشکل تولید کلسیم کلرید را حل کرده و از محصول جانبی آمونیوم کلریدnh4cl) نیز جهت کود دهی استفاده می‌شود.