Όξινο ανθρακικό νάτριο

Ιστορικό

Οι Αρχαίοι Αιγύπτιοι χρησιμοποιούσαν φυσικά αποθέματα από νάτρον, ένα μείγμα που αποτελείται κυρίως από δεκαένυδρο ανθρακικό νάτριο και όξινο ανθρακικό νάτριο. Το νάτρον ψιλοκοβόταν, διαλυόταν και εχρησιμοποιείτο ως βαφή για ιερογλυφικά.
Το 1791, ο Γάλλος χημικός, Νικολά Λεμπλάν (Nicolas Leblanc), παρήγαγε ανθρακικό νάτριο, γνωστό και ως τέφρα σόδας (soda ash). Το 1846, δύο νεοϋορκέζοι αρτοποιοί,  οι John Dwight και Austin Church, ίδρυσαν το πρώτο εργοστάσιο παραγωγής μαγειρικής σόδας από ανθρακικό νάτριο και διοξείδιο του άνθρακα.
Αυτή η ένωση, που αναφερόταν ως saleratus, αναφέρεται στο μυθιστόρημα Captains Courageous του Ράντγιαρντ Κίπλινγκ ότι εχρησιμοποιείτο εκτεταμένα τον 19ο αιώνα στο επαγγελματικό ψάρεμα για να αποτρέψει τα πρόσφατα πιασμένα ψάρια από αλλοίωση.

Εξόρυξη

Φυσικά αποθέματα ναχκολίτη (NaHCO₃) βρίσκονται στην Ηώκαινο εποχή (55,8–33,9 εκατομμύρια χρόνια πριν) στο Green River Formation, στη λεκάνη Piceance στο Κολοράντο. Ο ναχκολίτης αποτέθηκε ως στρώματα κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής εξάτμισης στη λεκάνη. Εξορύσσεται εμπορικά χρησιμοποιώντας συνηθισμένες υπόγειες τεχνικές εξόρυξης όπως εξόρυξη με τρύπημα, κάδο και επίμηκες μέτωπο με έναν τρόπο πολύ παρόμοιο με την εξόρυξη άνθρακα. Ένα πολύ μικρό μέρος λαμβάνεται επίσης χρησιμοποιώντας επιτόπιες τεχνικές που περιλαμβάνουν διάλυση του ναχκολίτη με θερμό νερό που αντλείται μέσα από τα στρώματα ναχκολίτη που έχουν προηγουμένως εξορυχθεί χρησιμοποιώντας τις προηγούμενες τεχνικές. Έπειτα, επαναφέρεται μέσα από μια φυσική διεργασία ψύξης με κρυστάλλωση. Προς το παρόν, μόνο η Tronox (πρώην FMC) στη λεκάνη Green River του Ουαϊόμινγκ έχει εξορύξει με εμπορική επιτυχία το προϊόν.

Εφαρμογές

Το όξινο ανθρακικό νάτριο έχει ένα μεγάλο εύρος χρήσεων.

Με οξέα

Το όξινο ανθρακικό νάτριο, που αναφέρεται ως "μαγειρική σόδα", χρησιμοποιείται κυρίως στο ψήσιμο, ως μέσο διόγκωσης (leavening agent). Αντιδρά με όξινα συστατικά σε χυλούς, ελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα, που προκαλεί διαστολή του χυλού και σχηματίζει την χαρακτηριστική υφή και κόκκους σε τηγανίτες, κέικς, ζύμες που φουσκώνουν γρήγορα (quick breads), ψωμί σόδας, και άλλα ψημένα και τηγανισμένα τρόφιμα. Οι όξινες ενώσεις που προκαλούν αυτήν την αντίδραση περιλαμβάνουν φωσφορικά, κρέμα ταρτάρ (όξινο τρυγικό κάλιο), χυμό λεμονιού, γιαούρτι, βουτυρόγαλα, κακάο and ξύδι. Τα φυσικά οξέα σε προζύμι μπορούν να διογκωθούν με την προσθήκη μικρών ποσοτήτων όξινου ανθρακικού νατρίου. Το όξινο ανθρακικό νάτριο μπορεί να υποκαταστήσει την τεχνητή ζύμη (baking powder), με την προϋπόθεση προσθήκης στη συνταγή επαρκούς αντιδραστηρίου οξέος. Πολλές μορφές τεχνητής ζύμης περιέχουν όξινο ανθρακικό νάτριο συνδυασμένο με δισόξινο φωσφορικό ασβέστιο,  φωσφορικό νάτριο-αργίλιο ή κρέμα ταρτάρ.
Το όξινο ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιόταν κάποιες φορές στο μαγείρεμα λαχανικών, για να τα κάνει πιο μαλακά, αλλά αυτό έχει φύγει από τη μόδα, επειδή τα περισσότερα άτομα τώρα προτιμούν πιο στερεά λαχανικά. Όμως, χρησιμοποιείται ακόμα στην κουζίνα της Ασίας και της Λατινικής Αμερικής για να μαλακώσει τα κρέατα. Η μαγειρική σόδα μπορεί να αντιδράσει με οξέα στην τροφή, συμπεριλαμβανομένης της βιταμίνης C (L-ασκορβικό οξύ). Χρησιμοποιείται επίσης στο πανάρισμα όπως στα τηγανητά τρόφιμα για να βελτιώσει τη φρεσκάδα και να επιτρέψει διόδους για τη διαφυγή του ατμού, έτσι ώστε το πανάρισμα να μην αποτύχει κατά το μαγείρεμα.

Καταπολέμηση επιβλαβών οργανισμών

Χρησιμοποιείται στην καταπολέμηση κατσαρίδων. Μόλις καταναλωθεί, προκαλεί την έκρηξη των εσωτερικών οργάνων των κατσαρίδων, λόγω της συλλογής αερίων.

Αφαίρεση βαφής και διάβρωσης

Το όξινο ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται σε μια διεργασία για αφαίρεση βαφής και διάβρωσης που λέγεται ριπή σόδας (sodablasting)· η διεργασία είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για τον καθαρισμό αλουμινίου που μπορεί να παραμορφωθεί από άλλους τύπους λειαντικών.

Αλκαλικότητα/Αύξηση του pH

Μπορεί να μπει σε δεξαμενές, λουτρά και λιμνούλες κήπων για να αυξήσει τη συνολική αλκαλικότητα, που θα αυξήσει το επίπεδο του pH και θα καταστήσει τη συντήρηση του κατάλληλου pH πιο εύκολη. Στην περίπτωση που το pH είναι χαμηλό, ή η αλκαλικότητα επαρκής ή υψηλή δεν θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί όξινο ανθρακικό νάτριο στη ρύθμιση του pH.

Πυροτεχνική

Το όξινο ανθρακικό νάτριο είναι ένα από τα κύρια συστατικά των συνηθισμένων εμπρηστικών μηχανισμών των πυροτεχνημάτων. Το αποτέλεσμα προκαλείται από τη θερμική αποσύνθεση, που παράγει αέριο διοξείδιο του άνθρακα και στη συνέχεια παράγεται στάχτη που μοιάζει με φίδι ως προϊόν της καύσης του άλλου συστατικού, σακχαρόζη.

Ήπιο απολυμαντικό

Έχει ασθενείς απολυμαντικές ιδιότητες, και μπορεί να είναι αποτελεσματικό μυκητοκτόνο (fungicide) κατά μερικών οργανισμών. Επειδή η μαγειρική σόδα απορροφά οσμές κλεισούρας, έχει γίνει μια αξιόπιστη μέθοδος για τους πωλητές μεταχειρισμένων βιβλίων για να καταστήσουν τα βιβλία λιγότερο δύσοσμα.

Πυροσβεστήρες

Το όξινο ανθρακικό νάτριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί, όταν ριφθεί στη φωτιά, για το σβήσιμο μικρών φωτιών από ηλεκτρικό ή λίπη, επειδή η θέρμανση του όξινου ανθρακικού ασβεστίου απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα. Όμως, δεν πρέπει να εφαρμόζεται σε φωτιές σε φριτέζες (deep fryers)· η απότομη έκλυση του αερίου μπορεί να προκαλέσει πιτσίλισμα του λίπους. Το όξινο ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται σε ξηρούς χημικούς πυροσβεστήρες BC ως μια εναλλακτική λύση στο περισσότερο διαβρωτικό φωσφορικό αμμώνιο σε πυροσβεστήρες ABC. Η αλκαλική φύση του όξινου ανθρακικού νατρίου το καθιστά τον μόνο ξηρό χημικό μέσα, εκτός του Purple-K, που χρησιμοποιείται σε συστήματα πυρόσβεσης μεγάλης κλίμακας που είναι εγκατεστημένα σε εμπορικές κουζίνες. Επειδή μπορεί να δράσει ως άλκαλι, το μέσο έχει ένα ήπιο αποτέλεσμα σαπωνοποίησης σε καυτά λίπη, που σχηματίζει έναν αφρώδη αφρό.

Εξουδετέρωση οξέων και βάσεων

Το όξινο ανθρακικό νάτριο είναι αμφοτερικό και αντιδρά με οξέα και βάσεις. Αντιδρά βίαια με οξέα, ελευθερώνοντας αέριο CO₂ ως ένα προϊόν της αντίδρασης. Χρησιμοποιείται συνήθως για να εξουδετερώσει ανεπιθύμητα διαλύματα οξέων ή κηλίδες οξέων σε χημικά εργαστήρια.
Πολλές εφαρμογές ακολουθούν τις ιδιότητές του μετά την εξουδετέρωσή του, συμπεριλαμβανόμενης της μείωσης της εξάπλωσης του λευκού φωσφόρου από εμπρηστική σφαίρα μέσα στις πληγές τραυματία στρατιώτη.

Ιατρικές χρήσεις

Το όξινο ανθρακικό νάτριο αναμειγμένο με νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αντιόξινο (antacid) για να αντιμετωπίσει όξινη δυσπεψία και καούρα.
Το ενδοφλέβιο όξινο ανθρακικό νάτριο  είναι ένα υδατικό διάλυμα που μερικές φορές χρησιμοποιείται για περιπτώσεις οξέωσης, ή όταν υπάρχουν ανεπαρκές νάτριο ή όξινα ανθρακικά ιόντα στο αίμα. Σε περιπτώσεις αναπνευστικής οξέωσης, το εγχεόμενο όξινο ανθρακικό ιόν οδηγεί το ρυθμιστικό του πλάσματος του ανθρακικού οξέος/όξινου ανθρακικού προς τα αριστερά και συνεπώς αυξάνει το pH. Για αυτόν τον λόγο το όξινο ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται σε ιατρικά επιτηρούμενη καρδιοπνευμονική αναζωογόνηση. Έγχυση του όξινου ανθρακικού ενδείκνυται μόνο όταν το pH του αίματος είναι αισθητά χαμηλό (<7,1–7,0).
Χρησιμοποιείται για τη θεραπεία της υπερκαλιαιμίας, επειδή οδηγεί το K⁺ πίσω στα κύτταρα κατά τη διάρκεια των περιόδων της υποχλωραιμικής μεταβολικής αλκάλωσης. Επειδή το όξινο ανθρακικό νάτριο μπορεί να προκαλέσει αλκάλωση (alkalosis), χρησιμοποιείται μερικές φορές για να αντιμετωπίσει υπερβολικές δόσεις ασπιρίνης. Η ασπιρίνη απαιτεί ένα όξινο περιβάλλον για κατάλληλη απορρόφηση και το βασικό περιβάλλον μειώνει την απορρόφηση της ασπιρίνης στην περίπτωση μιας υπερβολικής δόσης. Το όξινο ανθρακικό νάτριο έχει χρησιμοποιηθεί επίσης στη θεραπεία της υπερβολικής δόσης τρικυκλικού αντικαταθλιπτικού. Μπορεί, επίσης, να εφαρμοστεί τοπικά ως αλοιφή, με ανάμειξη τριών μερών μαγειρικής σοδας με ένα μέρος νερού, για να ανακουφίσει κάποια είδη δηγμάτων και τσιμπημάτων εντόμων (καθώς και το συνοδό πρήξιμο).
Πολλές χημικές μελέτες έχουν διαψεύσει την επί μακρόν κρατούσα εικασία ότι το περιεχόμενο σε νάτριο στο όξινο ανθρακικό νάτριο  θα μπορούσε να προκαλέσει τις ίδιες αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία που σχετίζονται συχνά με το χλωριούχο νάτριο. Στην πραγματικότητα, είναι οι υψηλές συγκεντρώσεις σε χλώριο και όχι σε νάτριο στο επιτραπέζιο αλάτι που συνδέονται άμεσα με σοβαρά προβλήματα υγείας. Το όξινο ανθρακικό νάτριο μπορεί, στην πραγματικότητα, να χαμηλώσει την πίεση του αίματος και δεν προκαλεί υπέρταση.
Το όξινο ανθρακικό νάτριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντιμετωπίσει αλλεργικές αντιδράσεις σε φυτά, όπως ο ρους το τοξικόδενδρο ή δηλητηριώδης κισσός (poison ivy), η δηλητηριώδης βελανιδιά (poison oak), ή το δηλητηριώδες ρούκι (σουμάκι) (poison sumac), ώστε να ανακουφίσει κάποια από τη σχετική φαγούρα.
Η διττανθρακική σόδα μπορεί να είναι επίσης χρήσιμη στην αφαίρεση ακίδων από το δέρμα.
Κάποιοι εναλλακτικοί θεραπευτές όπως ο Tullio Simoncini, έχουν προωθήσει τη μαγειρική σόδα ως γιατρικό για τον καρκίνο, αλλά η Αμερικανική Αντικαρκινική Εταιρεία  έχει ταχθεί αντίθετη, λόγω της αναπόδεικτης αποτελεσματικότητάς της και του δυνητικού κινδύνου κατά τη χρήση της.
Το όξινο ανθρακικό νάτριο μπορεί να προστεθεί σε τοπικά αναισθητικά (local anaesthetics), για να επιταχύνει την έναρξη των επιδράσεων τους και να καταστήσει την έγχυσή τους λιγότερο επώδυνη. Είναι επίσης συστατικό του διαλύματος Moffett, που χρησιμοποιείται στη χειρουργική της μύτης.

Προσωπική υγιεινή

Οι οδοντόκρεμες που περιέχουν όξινο ανθρακικό νάτριο έχουν καλύτερα αποτελέσματα στη λεύκανση των δοντιών και στην αφαίρεση της πλάκας, συγκριτικά με τις οδοντόκρεμες που δεν έχουν, όπως υποδεικνύεται σε πολλές μελέτες.
Το όξινο ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται επίσης ως συστατικό σε κάποια στοματικά διαλύματα. Έχει ιδιότητες κατά της τερηδόνας και της διάβρωσης. Δουλεύει ως μηχανικό καθαριστικό στα δόντια και στα ούλα, εξουδετερώνει την παραγωγή οξέος στο στόμα και δρα και ως αντισηπτικό βοηθώντας στην αποφυγή μολύνσεων.
Το όξινο ανθρακικό νάτριο σε συνδυασμό με άλλα συστατικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παρασκευάσει ξηρά ή υγρά αποσμητικά.
Το όξινο ανθρακικό νάτριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ρυθμιστικός παράγοντας, σε συνδυασμό με επιτραπέζιο αλάτι, κατά τη δημιουργία διαλύματος για ρινικές πλύσεις.
Χρησιμοποιείται στην υγιεινή των οφθαλμών για να αντιμετωπίσει την βλεφαρίτιδα. Αυτό γίνεται με την προσθήκη μιας κουταλιάς του γλυκού όξινου ανθρακικού ασβεστίου σε δροσερό νερό που βράστηκε πρόσφατα, ακολουθούμενο από έναν ήπιο καθαρισμό της βάσης της βλεφαρίδας με μια βαμβακερή μπατονέτα βουτηγμένη στο διάλυμα.

Στον αθλητισμό

Μικρές ποσότητες από όξινο ανθρακικό ασβέστιο έχει αποδειχθεί ότι είναι χρήσιμες ως συμπλήρωμα για αθλητές σε αθλήματα με βάση την ταχύτητα  όπως στους δρόμους μεσαίων αποστάσεων, που διαρκούν από περίπου ένα έως επτά λεπτά. Όμως, η υπερβολική δόση είναι ένας σημαντικός κίνδυνος επειδή το όξινο ανθρακικό ασβέστιο είναι ελαφρά τοξικό· και ο γαστρεντερικός ερεθισμός αποτελεί ιδιαίτερη ανησυχία. Επιπλέον, αυτή η πρακτική προκαλεί μια σημαντική αύξηση στο νάτριο της δίαιτας.

Ως καθαριστικό προϊόν

Μια αλοιφή από μαγειρική σόδα μπορεί να είναι πολύ αποτελεσματική όταν χρησιμοποιείται στον καθαρισμό και το τρίψιμο. Για τον καθαρισμό αλουμινένιων αντικειμένων, η χρήση του όξινου ανθρακικού νατρίου αντεδείκνυται, επειδή προσβάλλει τη λεπτή αδρανή προστατευτική στρώση οξειδίου αυτού του αλλιώς πολύ δραστικού μετάλλου. Ένα διάλυμα σε ζεστό νερό θα αφαιρέσει το θάμπωμα από τον άργυρο, όταν ο άργυρος είναι σε επαφή με ένα κομμάτι από αλουμινόχαρτο. Μια αλοιφή από όξινο ανθρακικό νάτριο και νερό είναι χρήσιμη στην αφαίρεση επιφανειακής σκουριάς, επειδή η σκουριά σχηματίζει μια υδατοδιαλυτή ένωση όταν βρίσκεται σε ένα πυκνό αλκαλικό διάλυμα. Θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί κρύο νερό, επειδή τα διαλύματα ζεστού νερού μπορεί να διαβρώσουν τον χάλυβα.

H μαγειρική σόδα προστίθεται συνήθως στο πλύσιμο μηχανών ως υποκατάστατο μαλακτικού και στην αφαίρεση οσμών από ενδύματα. Το όξινο ανθρακικό νάτριο είναι επίσης αποτελεσματικό στην αφαίρεση έντονων κηλίδων από τσάι ή καφέ από φλυτζάνια όταν αραιώνεται με ζεστό νερό. Επίσης, η μαγειρική σόδα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αποσμητικό πολλαπλού σκοπού.
Κατά τη διάρκεια του προγράμματος Μανχάταν για την ανάπτυξη της πυρηνικής βόμβας στις αρχές της δεκαετίας του 1940, πολλοί επιστήμονες ερεύνησαν τις τοξικές ιδιότητες του ουρανίου. Βρήκαν ότι τα οξείδια του ουρανίου προσκολλώνται πολύ έντονα σε ύφασμα από βαμβάκι, αλλά δεν ξεπλένονται με σαπούνι ή απορρυπαντικό πλυντηρίου. Το ουράνιο μπορεί να ξεπλυθεί με διάλυμα 2% όξινου ανθρακικού νατρίου. Ο ρουχισμός μπορεί να μολυνθεί με σκόνη απεμπλουτισμένου ουρανίου (DU) και έπειτα δεν μπορεί να αφαιρεθεί με κανονικό πλύσιμο. Όσοι κινδυνεύουν από έκθεση σε απεμπλουτισμένο ουράνιο πρέπει να πλύνουν τα ρούχα τους με περίπου 170 g μαγειρικής σόδας σε 7,5L νερού.

Ως βιοκτόνο

Το όξινο ανθρακικό νάτριο μπορεί να αποτελέσει έναν αποτελεσματικό τρόπο ελέγχου της μυκητιασικής ανάπτυξης, και στις ΗΠΑ είναι καταχωρημένο από την Υπηρεσία Περιβαλλοντικής Προστασίας (Environmental Protection Agency) ως βιοκτόνο.

Συμπλήρωμα διατροφής βοοειδών

Το όξινο ανθρακικό ασβέστιο πωλείται ως συμπλήρωμα διατροφής βοοειδών, ειδικά ως ρυθμιστικός παράγοντας για τη μεγάλη κοιλιά.

Διαφορά μεταξύ μαγειρικής σόδας (baking soda) και τεχνητής ζύμης (baking powder)

Η μαγειρική σόδα είναι χημική ουσία. Η τεχνητή ζύμη είναι ένα μείγμα μαγειρικής σόδας, κονιοποιημένου οξέος και αμύλου καλαμποκιού.
Η μαγειρική σόδα είναι αλκαλική, έτσι χρησιμοποιείται οξύ στην τεχνητή ζύμη για να αποφευχθεί η μεταλλική γεύση όταν η χημική μεταβολή κατά τη διάρκεια του ψησίματος δημιουργεί ανθρακικό νάτριο. Όμως, για να αποφευχθεί ο υπερβολικός αρωματισμός με όξινη γεύση πρέπει να προστεθούν μη όξινα συστατικά όπως πλήρες γάλα ή κακάο.