Jabarkan Reaksi kimia dari Proses Solvay

Proses Solvay menghasilkan soda cuci (terutama dalam bentuk natrium karbonat (Na2CO3)) dari air garam (sebagai sumber natrium klorida atau NaCl) dan batu kapur (sebagai sumber kalsium karbonat atau CaCO3). Proses kimia Solvay secara keseluruhan adalah:

2 NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2

Namun, rincian proses Solvay yang sebenarnya cukup rumit. Rincian tersebut dapat disederhanakan menjadi empat reaksi kimia yang saling berinteraksi seperti pada gambar di kanan atas. Pertama-tama larutan natrium klorida (NaCl) bereaksi dengan amonia (NH3) dan karbon dioksida (CO2).

NaCl + CO2 + NH3 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl (I)

Di pabrik-pabrik, reaksi ini dilakukan dengan mengalirkan air garam melalui dua menara. Di menara pertama, air garam diserapkan dengan gas amonia. Di menara kedua, gas karbon dioksida melewati air garam yang telah menyerap amonia, dan natrium bikarbonat lalu mengalami pengendapan.

Amonia yang diperlukan untuk reaksi (I) akan diperoleh dari langkah berikutnya, sehingga proses ini tidak memerlukan banyak amonia. Karbon dioksida yang dibutuhkan untuk reaksi (I) dihasilkan lewat proses pemanasan ("kalsinasi") batu kapur pada suhu 950–1100 °C. Kalsium karbonat (CaCO3) di dalam batu kapur diubah sebagian menjadi kalsium oksida (CaO) dan karbon dioksida:

CaCO3 → CO2 + CaO (II)

Natrium bikarbonat (NaHCO3) yang mengalami pengendapan pada reaksi (I) disaring dari larutan amonium klorida yang panas (NH4Cl), dan amonium klorida lalu bereaksi dengan kalsium oksida (CaO) dari proses pemanasan batu kapur dalam langkah (II).

2 NH4Cl + CaO → 2 NH3 + CaCl2 + H2O (III)

CaO merupakan larutan basa yang kuat. Amonia dari reaksi (III) didaurulang untuk reaksi (I).

Endapan natrium bikarbonat (NaHCO3) dari reaksi (I) lalu diubah menjadi natrium karbonat (Na2CO3) lewat proses kalsinasi pada suhu 160–230 °C dengan air dan karbon dioksida sebagai produk sampingan:

2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 (IV)

Karbondioksida dari langkah (IV) didaurulang untuk reaksi (I). Jika dirancang dengan benar, pabrik yang menggunakan proses Solvay dapat mendaur ulang hampir seluruh amonianya. Sementara itu, kalsium klorida yang menjadi produk sampingan dapat dijual sebagai garam jalanan.