Ανθρακικό νάτριο

Χρήσεις

Η παρασκευή γυαλιού είναι μία από τις πιο σημαντικές χρήσεις του ανθρακικού νατρίου. Το ανθρακικό νάτριο δρα ως σύντηκτο για το διοξείδιο του πυριτίου, χαμηλώνοντας το σημείο τήξης του μείγματος σε τέτοια θερμοκρασία που είναι επιτεύξιμη χωρίς ειδικά μέσα. Αυτό το «γυαλί σόδας» (soda glass) είναι ελαφρώς υδατοδιαλυτό, έτσι προστίθεται κάποιο ανθρακικό ασβέστιο στο μείγμα τήξης για να κάνει το παραγόμενο γυαλί αδιάλυτο. Αυτός ο τύπος γυαλιού είναι γνωστός ως γυαλί νατρασβέστου (soda lime glass): «σόδα» για το ανθρακικό νάτριο και «άσβεστος» για το ανθρακικό ασβέστιο. Το γυαλί νατρασβέστου είναι η πιο συνηθισμένη μορφή γυαλιού για αιώνες.
Το ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται επίσης ως μια σχετικά ισχυρή βάση σε διάφορες ρυθμίσεις. Παραδείγματος χάρη, χρησιμοποιείται ως ρυθμιστής του pH για να διατηρήσει σταθερές τις αλκαλικές συνθήκες που είναι απαραίτητες για τη δράση της πλειοψηφίας των φωτογραφικών παραγόντων εμφάνισης των φιλμ. Δρα ως άλκαλι, επειδή όταν διαλύεται στο νερό, διίσταται στο ασθενές καρβονικό οξύ και το ισχυρά αλκαλικό υδροξείδιο του νατρίου. Αυτό δίνει στο ανθρακικό νάτριο σε διάλυμα τη δυνατότητα να επιτίθεται σε μέταλλα όπως το αργίλιο (αλουμίνιο) εκλύοντας αέριο υδρογόνο. 
Είναι ένα συνηθισμένο πρόσθετο στις πισίνες, όπου χρησιμοποιείται για την εξουδετέρωση των διαβρωτικών επιπτώσεων του χλωρίου και την αύξηση του pH.
Στη κουζίνα, χρησιμοποιείται μερικές φορές αντί για το υδροξείδιο του νατρίου στην αλισίβα και ιδιαίτερα στη γερμανική κουζίνα (στα πρέτζελς (pretzels) και σε κάποια είδη από ψωμάκια). Αυτά τα πιάτα κατεργάζονται με ένα διάλυμα μιας αλκαλικής ουσίας για να αλλάξει το pH της επιφάνειας του τροφίμου και να βελτιώσει την επιφάνειά τους.
Στην ταρίχευση, το ανθρακικό νάτριο προστίθεται σε καυτό νερό για να αφαιρέσει τη σάρκα από το κρανίο ή τα οστά τροπαίων ή για την εκπαιδευτική εμφάνιση σε βιολογικές και ιστορικές μελέτες.
Στη χημεία, χρησιμοποιείται συχνά ως ηλεκτρολύτης. Οι ηλεκτρολύτες βασίζονται, συνήθως, σε άλατα και το ανθρακικό νάτριο δρα ως ένας πολύ καλός αγωγός στη διεργασία της ηλεκτρόλυσης. Επιπλέον, αντίθετα με τα ιόντα χλωρίου, που σχηματίζουν αέριο χλώριο, τα ανθρακικά ιόντα δεν είναι διαβρωτικά στις ανόδους. Χρησιμοποιείται, επίσης, ως πρωτεύον πρότυπο για τις τιτλοδοτήσεις οξέος-βάσης, επειδή είναι στερεό και σταθερό στον αέρα, διευκολύνοντας την ακριβή ζύγιση.

Οικιακή χρήση

Χρησιμοποιείται ως αποσκληρυντικό του νερού στο πλύσιμο: ανταγωνίζεται με τα ιόντα μαγνησίου και ασβεστίου στο σκληρό νερό και τα αποτρέπει από την ένωσή τους με το χρησιμοποιούμενο απορρυπαντικό. Το ανθρακικό νάτριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αφαιρέσει κηλίδες από γράσο, λάδι και κρασί.
Στη βαφή με δραστικές χρωστικές ινών, το ανθρακικό νάτριο (συχνά με ένα όνομα όπως στερεωτικό τέφρας σόδας (soda ash fixative) ή ενεργοποιητής τέφρας σόδας  (soda ash activator)) χρησιμοποιείται για να εξασφαλίσει κατάλληλη χημική σύνδεση της χρωστικής με τις ίνες του (φυτού) της κυτταρίνης και αναμειγνύεται, συνήθως,  με τη χρωστική πριν ή μετά τη βαφή, ανάλογα με τον τύπο της βαφής.

Η δοκιμή ανθρακικού νατρίου

Η δοκιμή ανθρακικού νατρίου χρησιμοποιείται για να διακρίνει μεταξύ κάποιων συνηθισμένων μεταλλικών ιόντων, που καθιζάνουν όπως τα αντίστοιχα ανθρακικά τους. Η δοκιμή μπορεί να διακρίνει μεταξύ Cu, Fe και Ca/Zn/Pb. Το διάλυμα του ανθρακικού νατρίου προστίθεται στο άλας του μετάλλου. Ένα γαλάζιο ίζημα δείχνει ιόν Cu²⁺. Ένα σκουροπράσινο ίζημα δείχνει ιόν Fe²⁺. Ένα κιτρινοκαφετί ίζημα δείχνει ιόν Fe³⁺. Ένα λευκό ίζημα δείχνει ιόντα Ca²⁺, Zn²⁺, ή Pb²⁺. Αυτή η δοκιμή χρησιμοποιείται για να καθιζήσει το παρόν ιόν, επειδή σχεδόν όλα τα ανθρακικά είναι αδιάλυτα. Ενώ αυτή η δοκιμή είναι χρήσιμη στην διάκριση μεμονωμένων κατιόντων, αποτυγχάνει αν υπάρχουν κι άλλα ιόντα, επειδή τα περισσότερα ανθρακικά μέταλλα είναι αδιάλυτα και θα καθιζάνουν.Επιπλέον, τα ιόντα ασβεστίου, ψευδαργύρου και μολύβδου παράγουν όλα λευκά ανθρακικά ιζήματα κάνοντας δύσκολη την μεταξύ τους διάκριση. Αντί για ανθρακικό νάτριο, μπορεί να προστεθεί υδροξείδιο του νατρίου, που δίνει σχεδόν τα ίδια χρώματα,εκτός από το ότι τα υδροξείδια του μολύβδου και του ψευδαργύρου είναι διαλυτά σε περίσσεια αλκάλεως και μπορούν συνεπώς να διακριθούν από το ασβέστιο.

Άλλες εφαρμογές

Το ανθρακικό νάτριο είναι ένα πρόσθετο τροφίμων (E500) που χρησιμοποιείται ως ρυθμιστής οξύτητας, αντισυσσωματικός παράγοντας, διογκωτικός παράγοντας και σταθεροποιητής. Είναι ένα από τα συστατικά του  nihongo, ενός διαλύματος αλκαλικών αλάτων που χρησιμοποιείται για να δώσει τη χαρακτηριστική γεύση και υφή στα ramen noodles (είδος ζυμαρικού). Χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή του καπνικού προϊόντος snus για να σταθεροποιήσει το pH του τελικού προϊόντος. Στη Σουηδία, το snus θεωρείται ως τρόφιμο, επειδή μπαίνει στο στόμα, απαιτεί παστερίωση και περιέχει μόνο συστατικά που είναι εγκεκριμένα ως πρόσθετα τροφίμων.
Το ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή της σκόνης παγωμένου αεριούχου χυμού (σερμπέτι). Η αίσθηση της δροσιάς και του αφρισμού προέρχεται από την ενδόθερμη αντίδραση αντίδραση μεταξύ του ανθρακικού νατρίου και ενός ασθενούς οξέος, συνήθως του κιτρικού οξέος, που ελευθερώνει αέριο διοξείδιο του άνθρακα και συμβαίνει όταν το σερμπέτι υγραίνεται με σάλιο.
Στην Κίνα, χρησιμοποιείται για να αντικαταστήσει το σταχτόνερο (lye-water) στην κρούστα παραδοσιακών καντονέζικων γλυκισμάτων (moon cakes) και σε πολλά άλλα κινέζικα γλυκίσματα και ζυμαρικά στον ατμό.
Το ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται από την τουβλοποιία ως διαβρεκτικός παράγοντας για να μειώσει την απαιτούμενη ποσότητα νερού για τη μορφοποίηση του πηλού. 
Στη χύτευση, αναφέρεται ως "συνδετικό μέσο (bonding agent)" και χρησιμοποιείται για να επιτρέψει σε υγρά αλγινικά  να προσκολληθούν σε πηγμένα αλγινικά.
Το ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται στις οδοντόκρεμες, όπου δρα ως παράγοντας αφρισμού και λειαντικό. Αυξάνει επίσης προσωρινά το pH του στόματος.
Το ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται από την βαμβακουργία για να εξουδετερώσει το απαιτούμενο θειικό οξύ στο ξεχνούδιασμα του χνουδιασμένου βαμβακόσπορου.
Το ανθρακικό νάτριο, σε ένα διάλυμα με κοινό αλάτι, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο καθάρισμα ασημικών Σε έναν μη δραστικό περιέκτη (γυάλινο, πλαστικό, ή κεραμικό)  αλουμινόχαρτο και το αργυρό αντικείμενο εμβαπτίζονται σε ζεστό διάλυμα άλατος. Το αυξημένο pH διαλύει τη στρώση του οξειδίου του αργιλίου στο φύλλο και ενεργοποιεί τη δημιουργία ενός ηλεκτρολυτικού κελιού. Τα ιόντα του υδρογόνου που παράγονται από αυτήν την αντίδραση μειώνουν τα ιόντα του σουλφιδίου στον άργυρο επαναφέροντας το μέταλλο του αργύρου. Το σουλφίδιο μπορεί να εκλυθεί ως μικρές ποσότητες υδρόθειου. Το ξέπλυμα και το ήπιο γυάλισμα του ασημικού επαναφέρει μια ιδιαίτερα γυαλισμένη κατάσταση.
Το ανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται σε κάποια ρυθμιστικά διαλύματα pH υδάτων ενυδρείων για να διατηρήσει ένα επιθυμητό pH και ανθρακική σκληρότητα (KH).
Λόγω της ικανότητας του να απορροφά CO₂, ερευνάται το ανθρακικό νάτριο ως δεσμευτικό υλικό του άνθρακα για εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρισμού και σε άλλες βιομηχανίες που παράγουν αέρια θερμοκηπίου.

Φυσικές ιδιότητες

Η ενθαλπία του διαλύματος του ανθρακικού νατρίου είναι −28,1 kJ/mol για ένα υδατικό διάλυμα 10% w/w. Η σκληρότητα Μος του μονοένυδρου ανθρακικού νατρίου είναι 1,3.

Εξόρυξη

To τρόνα (Διένυδρο υδρογονοδικαρβονικό νάτριο(Na₃HCO₃CO₃·2H₂O)), εξορύσσεται σε πολλές περιοχές των ΗΠΑ και παρέχει σχεδόν όλη την οικιακή κατανάλωση του ανθρακικού νατρίου. Μεγάλα φυσικά αποθέματα βρέθηκαν το 1938, όπως το κοίτασμα κοντά στον Green River του Ουαϊόμινγκ, που κατέστησαν την εξόρυξη πιο οικονομική από την βιομηχανική παραγωγή στη Βόρεια Αμερική.
Υπάρχουν σημαντικά αποθέματα από τρόνα στην Τουρκία· δύο εκατομμύρια τόνοι από τέφρα σόδας έχουν εξαχθεί από αποθέματα κοντά στην Άγκυρα.
Εξορύσσεται επίσης από κάποιες αλκαλικές λίμνες όπως η λίμνη Μαγκάντι στην Κένυα με εκσκαφή. Καυτές αλατούχες πηγές εφοδιάζουν με αλάτι τη λίμνη, έτσι ώστε ο ρυθμός της εκσκαφής να μην είναι μεγαλύτερος από τον ρυθμό ανανέωσης για να είναι η πηγή πλήρως ανανεώσιμη.

Αλμύρες και κέλπιες

Αρκετά "αλόφυτα" (είδη φυτών ανθεκτικά στο αλάτι) και είδη θαλάσσιων φυκών μπορούν να επεξεργαστούν για να παράξουν μια ακάθαρτη μορφή ανθρακικού νατρίου και αυτές οι πηγές κυριαρχούσαν στην Ευρώπη και αλλού μέχρι τις αρχές του 19ου αιώνα. Τα φυτά ή τα φύκη συλλέγονταν, ξηραίνονταν και καίγονταν. Οι στάχτες πλένονταν με νερό για να σχηματίσουν ένα αλκαλικό διάλυμα. Αυτό το διάλυμα βραζόταν μέχρι ξηρού για να παράξει το τελικό προϊόν, που ονομαζόταν "τέφρα σόδας"· αυτό το πολύ παλιό όνομα αναφέρεται σε μια αρχέτυπη πηγή φυτού για τέφρα σόδας, που ήταν ο μικρός ετήσιος θάμνος Αλμύρα.
Η συγκέντρωση του ανθρακικού νατρίου σε τέφρα σόδας διέφερε πολύ, από 2–3 τοις εκατό για το παραγόμενο από θαλάσσια φύκη ("κέλπιες"), μέχρι 30 τοις εκατό για την καλύτερη αλμύρα, στην Ισπανία. Spain. Οι πηγές από φυτά και φύκη για τέφρα σόδας και για την επίσης σχετική αλκαλική ποτάσα, έγιναν όλο και πιο ανεπαρκείς μέχρι το τέλος του 18ου αιώνα και εντατικοποιήθηκε η προσπάθεια για την αναζήτηση εμπορικά βιώσιμων δρόμων για τη συνθετική παραγωγή τέφρας σόδας από άλατα και άλλες χημικές ουσίες.