Նատրիումի կարբոնատ

**Նատրիումի կարբոնատ** (կալցինացված սոդա, ածխաթթվի նատրիումական աղ)՝ անօրգանական միացություն է։ Քիմիական բանաձևը՝ Na_2CO_3 է։ Ջրում լավ լուծվող, խոնավածուծ, անգույն բյուրեղային նյութ է կամ սպիտակ փոշի։ Արդյունաբերության մեջ հիմնականում ստանում են նատրիումի քլորիդից Սոլվեի եղանակով։ Կիրառվում է ապակու, լվացող միջոցների արտադրություններում, բոքսիտներից ալյումինի ստացման և նավթի մաքրման ժամանակ։

## Ֆիզիկական հատկություններ
Անգույն բյուրեղային նյութ է կամ սպիտակ փոշի։ Ունի մի քանի ձևափոխություններ։ \alpha-ձևափոխությունը ձևավորվում է 350&nbsp;°C-ում, ապա մինչև 479&nbsp;°C տաքացնելիս առաջանում է  \beta-ձևափոխությունը։ \alpha- և   \beta-ձևափոխությունն ունեն մոնոկլինային խորանարդային բյուրեղացանցեր։ 479&nbsp;°C-ից բարձր ջերմաստիճանում նատրիումի կարբոնատը վերածվում է վեցանկյուն բյուրեղացանց ունեցող  \beta-ձևափոխության։ Հալվում է 854&nbsp;°C-ում, 1000&nbsp;°C-ից բարձր ջերմաստիճանում քայքայվում է առաջացնելով նատրիումի օքսիդ և ածխաթթու գազ։

Անգույն, մոնոկլինային Na_2CO_3\cdot 10H_2O բանաձևով բյուրեղահիդրատը 32,017&nbsp;°C-ում վերածվում է շեղանկյուն բյուրեղացանցով Na_2CO_3\cdot  7H_2O բյուրեղահիդրատի, մինչև 35,27&nbsp;°C տաքացնելիս վերածվում է անգույն շեղանկյուն բյուրեղացանցով Na_2CO_3\cdot H_2O բյուրեղահիդրատի։ 100-200&nbsp;°C-ում մոնոհիդրատը կորցնում է ջուրը վերածվելով՝ Na_2CO_3:

### Պատկերասրահ

Sodium carbonate.svg|Նատրիումի կարբոնատի մոլեկուլի կառուցվածքը:
Sodium-carbonate-xtal-3D-SF-C.png|Նատրիումի կարբոնատի խորանարդային բյուրեղացանց:


## Բնության մեջ
Բնության մեջ սոդան հանդիպում է որոշ ծովային ջրիմուռների մոխրի բաղադրության մեջ, ինչպես նաև առանձին հանքերի տեսքով՝
* նախկոլիտ NaHCO_3
* տրոն (եգիպտական աղ) Na_2CO_3 \cdot NaHCO_3\cdot 2H_2O
* նատրիտ (նատրոն, բյուրեղային սոդա) Na_2CO_3\cdot 10H_2O
* թերմոնատրիտ Na_2CO_3 \cdot H_2O

Ժամանակակից սոդայի լճերը հայտնի են Անդրբայկալում և Արևմտյան Սիբիրում, մեծ ճանաչում ունեն Նատրոն լիճը Տանզանիայում և Սիրլիս լիճը Կալիֆորնիայում։
Արդյունաբերական նշանակություն ունեցող տրոնը հայտնաբերվել է 1938 թվականին Գրին-Ռիվերում՝ (Վայոմինգ, ԱՄՆ) էոցենի շերտում։ Այս նստվածքային շերտում հայտնաբերվել են նաև նախկինում հազվագյուտ համարվող հանքեր, այդ թվում դավսոնիտը, որը հումք է հանդիսանում սոդայի և ալյումինի օքսիդի ստացման համար։ ԱՄՆ-ում բնական սոդան բավարարում է այս հանքանյութի նկատմամբ երկրի պահանջարկի ավելի քան 40%-ը։

## Քիմիական հատկություններ
Նատրիումի կարբոնատը ջրային լուծույթում հիդրոլիզվում է ապահովելով միջավայրի հիմնային ռեակցիան։ Նատրիումի կարբոնատի հիդրոլիզի կրճատ իոնային հավասարումն է՝
:: \mathsf{CO_3^{2-} + H_2O \rightleftarrows HCO_3^- + OH^-}

Ածխաթթվի դիսոցման հաստատունը առաջին փուլի համար 4,5 է։ Ածխաթթուն անկայուն և թույլ թթու է։  Նատրիումի կարբոնատի և թթուների փոխազդեցությունից առաջանում է ածխաթթու, որն անմիջապես քայքայվում է վերածվելով ածխածնի երկօքսիդի և ջրի։
:: \mathsf{Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow}

## Ստացում
Մինչև 19-րդ դարի սկիզբը, նատրիումի կարբոնատը ստացվում էր հիմնականում որոշ ջրիմուռների, ափամերձ և աղասեր բույսերի մոխրից վերաբյուրեղացման միջոցով։

### Լեբլանի եղանակ
1791 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոս Նիկոլայ Լեբլանը «Գլաուբերի աղը սոդայի վերափոխելու մեթոդի» համար արտոնագիր ստացավ։ Նատրիումի սուլֆատի («Գլաուբերի աղ»), կավիճի կամ կրաքարի (կալցիումի կարբոնատ) և փայտածուխի խառնուրդը եփվում է մոտ 1000&nbsp;°C ջերմաստիճանում։ Ածուխը նատրիումի սուլֆատը վերականգնում է մինչև նատրիումի սուլֆիդի։
:: \mathsf{Na_2SO_4 + 2C \rightarrow Na_2S + 2CO_2}

Նատրիումի սուլֆիդը փոխազդում է կալցիումի կարբոնատի հետ։
:: \mathsf{Na_2S + CaCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CaS}

Ստացված հալույթը մշակում են ջրով, նատրիումի կարբոնատը անցնում է լուծույթ, կալցիումի սուլֆիդը ֆիլտրում են, ապա նատրիումի կարբոնատի լուծույթը շոգիացնում։ Ստացված նատրիումի կարբոնատը վերաբյուրեղացնում են։ Լեբլանի եղանակով ստացվում է նատրիումի կարբոնատի բյուրեղահիդրատ։ Ստացված սոդան ջրազրկում են կալցինացման եղանակով։

Նատրիումի սուլֆատը ստացվում է կերակրի աղի և ծծմբական թթվի փոխազդեցությունից։
:: \mathsf{2NaCl + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2HCl}

Ռեակցիայի հետևանքով անջատվող քլորաջրածինը կլանում են ջրով ստանալով աղաթթու։

Ռուսաստանում այս տիպի առաջին գործարանը հիմնադրվել է Բառնաուլում 1864 թվականին՝ արդյունաբերող Մ. Պրանգի կողմից։

Սոլվեի խնայողական և տեխնոլոգիական մեթոդի հայտնվելուց հետո (որի արդյունքում մեծ քանակով կողմնակի կալցիումի սուլֆիդ չի առաջանում) Լեբլանի եղանակով աշխատող գործարանները փակվեցին։ 1900 թվականին գործարանների 90 %-ը աշխատում էին Սոլվեի եղանակով։ Լեբլանի եղանակով աշխատող վերջին ֆաբրիկան փակվեց 1920-ական թվականների սկզբին։

### Սոլվեի եղանակ (արդյունաբերական ամոնիակային եղանակ)
1861 թվականին բելգիացի ինժեներ-քիմիկոս Էռնեստ Սոլվեն արտոնագրեց սոդայի արտադրության իր եղանակը, որը կիրառվում է մինչ օրս։

Նատրիումի քլորիդի հագեցած լուծույթի միջով անցկացնում են գազային ամոնիակ և ածխածնի (IV) օքսիդ, կարծես թե լուծույթը մշակում են ամոնիումի կարբոնատով՝ NH_4HCO_3:
:: \mathsf{NH_3 + CO_2 + H_2O + NaCl \rightarrow NaHCO_3 + NH_4Cl}

Քիչ լուծելի նատրիումի հիդրոկարբոնատի մնացորդը ֆիլտրում են և կալցինացնում (ջրածնազրկում՝ տաքացնելով 140-160&nbsp;°C), որի արդյունքում հիդրոկարբոնատը վերածվում է կարբոնատի։
:: \mathsf{2NaHCO_3 \xrightarrow[]{^ot} Na_2CO_3 + H_2O +CO_2\uparrow}

Անջատված CO_2 վերադարձնում են արդյունաբերական ցիկլ։ Ամոնիումի քլորիդը՝ NH_4Cl մշակում են կալցիումի հիդրօքսիդով՝ Ca(OH)_2:
:: \mathsf{2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCl_2 + 2NH_3 + 2H_2O}

Ստացված NH_3-ը ևս վերադարձնում են արդյունաբերական ցիկլ։

Այսպիսով, գործընթացի միակ թափոն համարվում է կալցիումի քլորիդը։

Սոդայի ստացման այս եղանակով աշխատող աշխարհում առաջին գործարանը բացվել է 1863 թվականին Բելգիայում, Իսկ Ռուսաստանում՝ 1883 թվականին  Ուրալի մարզի Բերեզնիկի քաղաքում։ «Լյուբիմով, Սոլվե և Ընկ.» գործարանը տարեկան արտադրում էր 20 տ սոդա։

Մինչ օրս այս եղանակը հանդիսանում է սոդայի ստացման հիմնական եղանակ։

### Հոուի եղանակ
Եղանակը մշակվել է 1930 թվականին Հոուի (Hou Debang) կողմից։ Սոլվեի եղանակից տարբերվում է նրանով, որ չի օգտագործվում կալցիումի հիդրօքսիդ։

Հոուի եղանակով ածխածնի երկօքսիդը և ամոնիակը նատրիումի քլորիդի լուծույթով անցկացնում են 40&nbsp;°C-ում։ Ինչպես Սոլվեի եղանակում, այստեղ ևս քիչ լուծված նատրիումի հիդրոկարբոնատը նստեցվում է, ապա լուծույթը մինչև 10&nbsp;°C սառեցնելով նստեցվում է ամոնիումի քլորիդը, իսկ լուծույթը օգտագործվում է սոդայի հաջորդ խմբաքանակի ստացման համար։

### Ստացման եղանակների համեմատում
Նատրիումի կաբոնատի ստացման Հոուի եղանակով որպես կողմնակի նյութ ստացվում է NH<sub>4</sub>Cl, իսկ Սոլվեյի եղանակում՝ CaCl<sub>2</sub>:

Սոլվեի եղանակը մշակվել է նախքան Հաբերի եղանակի ի հայտ գալը։ Այդ ժամանակ ամոնիակի քանակը քիչ էր։ Դրա համար էլ ամոնիումի քլորիդից ամոնիակի վերականգնումը անհրաժեշտություն էր։ Հոուի եղանակը ավելի ուշ է հայտնվել, ամոնիակի վերականգնումը և դուրս բերումը խիստ կարևոր չէր։ Ստացված ամոնիումի քլորիդը օգտագործվել է որպես ազոտական պարարտանյութ։

Սակայն ամոնիումի քլորիդը պարունակում է քլոր, որի ավելցուկը վտանգավոր է շատ բույսերի համար, ուստի որպես պարարտանյութ ամոնիումի քլորիդի կիրառումը սահմանափակ է։ Չինաստանում այս եղանակներից ավելի շատ տարածված է Հոուի եղանակը, քանի որ ստացված ամոնիումի քլորիդը որպես պարարտանյութ կիրառվում է բրնձաբուծության մեջ (քլորի ավելցուկը նպաստում է բրնձի աճին)։

Այժմ մի շարք երկրներում արդյունաբերության մեջ նատրիումի կարբոնատի մեծ մասը ստացվում է Սոլվեի եղանակով (ներառյալ Հոուի եղանակը որպես Սոլվեի եղանակի ձևափոխություն)։ 2000 թվականի տվյալներով Եվրոպայում արդյունաբերական նատրիումի կարբոնատի 94% այս եղանակով են ստանում, իսկ ամբողջ  աշխարհում՝ 84%-ը։

## Կիրառություն
Նատրիումի կարբոնատը կիրառվում է ապակու արտադրությունում, օճառի, լվացքի և մաքրող փոշիների, էմալի, ուլտրամարինի (վառ կապույտ ներկ, ծովազվարթ) արտադրությունում։
Կիրառվում է նաև ջրի կոշտության վերացման, մետաղների ճարպազերծման համար և թուջի արտադրությունում։
 
Նատրիումի կարբոնատը ելանյութ է հանդիսանում <math>NaOH</math>, Na_2B_4O_7, Na_2HPO_4 նյութերի ստացման համար։ Կարող է կիրառվել ծխախոտի ֆիլտրի արտադրությունում։

Սննդի արդյունաբերությունում նատրիումի կարբոնատները գրանցված են որպես սննդային հավելումներ՝ E500 թթվայնության կարգավորիչ, փխրեցուցիչ։ Նատրիումի կարբոնատը (կալցինացված սոդան՝ Na_2CO_3) ունի 500i կոդը, նատրիումի հիդրոկարբոնատը՝ 500ii (խմելու սոդա՝ NaHCO_3) և նատրիումի կարբոնատի և հիդրոկարբոնատի խառնուրդը՝ 500iii:

Ժամանակակից նավթարդյունաբերության մեջ նատրիումի կարբոնատը օգտագործվում է ջրի և նավթի միջֆազային լարվածությունը նվազեցնելու համար։

Կիրառվում է լուսանկարչության մեջ երևակչի բաղադրությունում որպես արագացուցիչ։

Պոլիմերացումը կանխելու համար ավելացվում է շարժիչի յուղի բաղադրության մեջ։

## Անվտանգություն
Արդյունաբերական շինություններում օդում կալցինացված սոդայի սահմանային թույլատրելի կոնցենտրացիան 2մգ/մ է։ Կալցինացված սոդան դասվում է 3-րդ կարգի վտանգավոր նյութերի շարքին։ Կալցինացված սոդայի աէրոզոլը խոնավ մաշկի վրա, աչքի լորձաթաղանթում և քթում հայտնվելիս կարող է գրգռվածություն առաջացնել, իսկ դրա երկարատև ազդեցությունը առաջացնում է մաշկաբորբ (դերմատիտ)։

## Պատահական անուններ
Սոդան ածխաթթվի նատրիումական աղի տեխնիկական անվանումն է։
* Na_2CO_3 (Նատրիումի կարբոնատ) — կալցինացված սոդա, սպիտակեղենի սոդա
* Na_2CO_3 \cdot 10H_2O (նատրիումի կարբոնատի հիդրատ, պարունակում է 62,5 % բյուրեղաջուր)՝ լվացքի սոդա, երբեմն թողարկվում է Na_2CO_3 \cdot H_2O կամ Na_2CO_3\cdot 7H_2O տեսքով։
* NaHCO_3 (նատրիումի հիդրոկարբոնատ) — խմելու սոդա, սննդի սոդա, նատրիումի բիկարբոնատ։

## Գրականություն
* 
* Рукк Н. С. Натрия карбонат // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Меди—Полимерные.

## Ծանոթագրություններ

Կատեգորիա:Աղեր
Կատեգորիա:Անօրգանական միացություններ
Կատեգորիա:Նատրիումի աղեր
Կատեգորիա:Նատրիումի միացություններ
Կատեգորիա:Սննդային հավելումներ