Natriumkarbonaatti

Natriumkarbonaatti eli sooda (Na2CO3) on natrium- ja karbonaatti-ionien muodostama ioniyhdiste eli hiilihapon natriumsuola. Muun muassa leivonnassa käytetty sooda eli ruokasooda on kuitenkin kemiallisesti natriumvetykarbonaattia (NaHCO3).

Soodaa käytetään EU:ssa elintarvikkeissa E-koodilla E500(i) happamuudensäätöaineena.

Sooda voi olla kidevedetöntä, jonka luonnosta löytyvää mineraalimuotoa kutsutaan natriitiksi. Sillä on myös kaksi yleistä hydraattimuotoa: monohydraatti ja dekahydraatti. Luonnon monohydraattimineraali on nimeltään termonatriitti ja dekahydraatti on natron.

 Ominaisuudet 
Kidevedetön natriumkarbonaatti (Na2CO3) on kiderakenteeltaan monokliininen. Sen sulamispiste on 851 °C, mutta se alkaa hajota hiilidioksidiksi ja natriumoksidiksi (Na2O) jo 400 °C:n lämpötilassa. Natriumkarbonaatti liukenee veteen lämpöä vapauttaen emäksisiksi vesiliuoksiksi. Happoihin se liukenee hiilidioksidia vapauttaen. Kidevedetöntä muotoa kutsutaan myös soodatuhkaksi ja kalsinoiduksi soodaksi.

Natriumkarbonaattimonohydraatti (Na2CO3 · H2O) muodostaa ortorombisia värittömiä kiteitä. Sen CAS-numero on 5968-11-6, moolimassa 124,005 g/mol, tiheys 2,25 g/cm3 ja se hajoaa 100 °C:n lämpötilassa muuttuen kidevedettömäksi soodaksi. Se on vesiliukoinen, vähäliukoisempi glyseroliin ja liukenematon etanoliin. Sen vesiliuokset ovat emäksisiä.

Natriumkarbonaattidekahydraatti (Na2CO3 · 10 H2O) muodostaa läpinäkyviä kiteitä. Sen CAS-numero on 6132-02-1, moolimassa 286,142 g/mol, tiheys 1,46 g/cm3, se hajoaa 35 °C:n lämpötilassa ja kuivuu huoneenlämmössä avoimissa astioissa vähemmän hydratoituneisiin muotoihin. Sen vesiliuokset ovat emäksisiä.

 Käyttö 
Soodaa käytetään muun muassa lasien (esim. soodalasin), saippuoiden, pesuaineiden, paperin ja sellun valmistukseen sekä veden pehmentämiseen. Sitä käytetään myös yleisenä laboratorioreagenssina, analyyttisessä kemiassa ja muiden natriumsuolojen valmistuksessa.

 Valmistus 
Soodaa on saatu kautta historian ja saadaan edelleen lähinnä troona-mineraalista. 2016 maailmanlaajuisesti tuotetusta soodasta kuitenkin 74 % tuotettiin kemiallisilla synteesimenetelmillä.     

Soodaa valmistetaan kaupallisesti esimerkiksi kalsiumkarbonaatista (CaCO3) ja natriumkloridista (NaCl) Solvayn menetelmällä, jonka kokonaisreaktio on   
CaCO3 + 2 NaCl → Na2CO3 + CaCl2
Menetelmä alkaa kalsiumkarbonaatin kalsinaatiolla ja jatkuu hydraatiolla   
CaCO3 → CaO + CO2
CaO + H2O → Ca(OH)2   
Natriumkloridi (NaCl) reagoi hiilidioksidin (CO2) kanssa ammoniakin (NH3) läsnä ollessa muodostaen salmiakkia (NH4Cl) ja natriumvetykarbonaattia (NaHCO3), joka hajoaa natriumkarbonaatiksi, vedeksi ja hiilidioksidiksi. Aiemmin syntynyt kalsiumhydroksidi (Ca(OH)2) reagoi salmiakin kanssa kalsiumkloridiksi (CaCl2), ammoniakiksi ja vedeksi. Reaktiot ovat:   
2 NaCl + 2 CO2 + 2 NH3 + 2 H2O → 2 NaHCO3 + 2 NH4Cl
2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2   
Ca(OH)2 + 2 NH4Cl → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O

Soodaa on historiallisesti valmistettu kaupallisesti myös Leblanc-menetelmällä. Tässä natriumkloridi muunnetaan rikkihapon avulla natriumsulfaatiksi (Na2SO4) ja suolahapoksi. Natriumsulfaatin annetaan reagoida hiilen (C) ja kalsiumkarbonaatin kanssa ns. mustaksi tuhkaksi, josta sooda saatiin huuhtomalla erilleen. Reaktiot ovat   
Na2SO4 + 2 C + CaCO3 → Na2CO3 + CaS + 2 CO2   
Ennen kemiallisia synteesejä 1700-luvun puoleenväliin asti soodaa saatiin myös uuttamalla merilevien ja kasvien tuhkasta. Lähteitä ovat olleet esimerkiksi Salsola soda -otakilokkilaji, rakkohauru, sahalevä ja solmulevä.

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 


 OECD: Sodium carbonate CAS N°: 497-19-8  (pdf) 
 PubChem: Sodium carbonate 
 KEGG: Sodium carbonate 

Luokka:Karbonaatit
Luokka:Natriumyhdisteet
Luokka:Kohotusaineet
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit