_碳酸鈉

碳酸鈉 [497-19-8]（Na2CO3），分子量105.99 。化學(xué)品的純度多在99.5%以上（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），又叫純堿，但分類屬于鹽，不屬于堿。國際貿(mào)易中又名蘇打或堿灰。它是一種重要的有機化工原料，主要用于平板玻璃、玻璃制品和陶瓷釉的生產(chǎn)。還廣泛用于生活洗滌、酸類中和以及食品加工等。
 
中文名        碳酸鈉                              外文名       Sodium Carbonate            俗    名     蘇打、純堿、洗滌堿
化學(xué)式        Na2CO3                          密    度       2.532g/cm3                           熔    點     851℃ 
分解溫度     744℃                              分子量       105.99                                  CAS號     497-19-8
EINECS號  207-838-8;231-867-5     沸    點      1600℃

簡介

在人工合成純堿之前，古代就發(fā)現(xiàn)某些海藻晾曬后，燒成的灰燼中含有堿類，用熱水浸取、濾清后可得褐色堿液用于洗滌。大量的天然堿來自礦物，以地下埋藏或堿水湖為主。以沉積層存在的天然堿礦品位最高，分布甚廣。最早發(fā)明人工合成純堿方法是18世紀(jì)末，法國路布蘭用芒硝加石灰石和煤在高溫下還原并進行碳酸化，得到以含Na2CO3為主的粗制品-黑灰，經(jīng)過浸取、蒸發(fā)、精制、再結(jié)晶、烘干，獲得純度約為97%的重質(zhì)純堿。1861年，比利時E.索爾維獨自發(fā)明了并獲得過專利。由于技術(shù)秘密保護一直未能大范圍應(yīng)用，20世紀(jì)20年代才從美國突破，尤其是中國著名的化工專家侯德榜于1932年出版了《純堿制造》一書，將保密70年，索爾維法公布于世。侯德榜還與1939-1942創(chuàng)建了侯氏制堿法，并在 四川建立了中試車間。1952年在大連化工廠設(shè)立了聯(lián)合制堿車間。日本旭硝子公司推出的NA法，實質(zhì)上是聯(lián)堿和氨堿的折中法?？呻S意調(diào)節(jié)純堿與氯化銨的比例。
 
 

物理性質(zhì)

性狀

碳酸鈉常溫下為白色無氣味的粉末或顆粒。有吸水性，露置空氣中逐漸吸收 1mol/L水分(約=15%)。其水合物有Na2CO3·H2O，Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O。

溶解性

碳酸鈉易溶于水和甘油。20℃時每一百克水能溶解20克碳酸鈉，35.4℃時溶解度最大，100克水中可溶解49.7克碳酸鈉，微溶于無水乙醇，難溶于丙醇。
溶液顯堿性，能使酚酞變紅。

化學(xué)性質(zhì)

碳酸鈉的水溶液呈強堿性（pH=11.6）且有一定的腐蝕性，能與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，也能與一些鈣鹽、鋇鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。含有結(jié)晶水的碳酸鈉有3種：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O 和 Na2CO3·10H2O。

穩(wěn)定性

穩(wěn)定性較強，但高溫下也可分解，生成氧化鈉和二氧化碳
長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳，生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊
碳酸鈉的結(jié)晶水合物石堿(Na2CO3·10H2O)在干燥的空氣中易風(fēng)化

熱力學(xué)函數(shù)

在（298.15K，100k）的熱力學(xué)函數(shù)：
狀態(tài)：s
標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱ΔfHmθ（kJ·mol-1）：-1130.8
標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能ΔfGmθ（kJ·mol-1）：-1048.1
標(biāo)準(zhǔn)熵Smθ（J·mol-1·K-1）：138.8

蘇打四兄弟

蘇打

蘇打是Soda的音譯，化學(xué)式為Na2CO3。它的名字頗多，學(xué)名叫碳酸鈉，俗名除叫蘇打外，又稱純堿或蘇打粉。帶有結(jié)晶水的叫水合碳酸鈉，有一水碳酸鈉(Na2CO3·H2O)、七水碳酸鈉(Na2CO3·7H2O)和十水碳酸鈉(Na2CO3·10H2O)三種。十水碳酸鈉又叫洗濯蘇打、洗濯堿或晶堿。其其他性質(zhì)詳見本詞條的其他部分。
　　在三種蘇打中，碳酸鈉的用途最廣。它是一種十分重要的化工產(chǎn)品，是玻璃、肥皂、紡織、造紙、制革等工業(yè)的重要原料。冶金工業(yè)以及凈化水也都用到它。它還可用于其他鈉化合物的制造。早在十八世紀(jì)，它就和硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿并列為基礎(chǔ)化工原料--三酸兩堿之一。在日常生活中，蘇打也有很多用途，比如它可以直接作為洗滌劑使用，在蒸饅頭時加一些蘇打，可以中和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。

小蘇打

小蘇打的化學(xué)式是NaHCO3。它的名字也有很多，學(xué)名碳酸氫鈉，又稱重碳酸鈉或酸式碳酸鈉。俗名除小蘇打外，還有焙燒蘇打、發(fā)酵蘇打和重堿等。
　　小蘇打是白色晶體，溶于水，水溶液呈弱堿性。
在熱空氣中，它能緩慢分解，放出一部分二氧化碳；加熱至270℃時全部分解放出二氧化碳：
 
它也能與酸(如鹽酸)作用放出二氧化碳：
 
小蘇打的這些性質(zhì)，使它在生產(chǎn)和生活中有許多重要的用途。在滅火器里，它是產(chǎn)生二氧化碳的原料之一；在食品工業(yè)上，它是發(fā)酵粉的一種主要原料；在制造清涼飲料時，它也是常用的一種原料；在醫(yī)療上，它是治療胃酸過多的一種藥劑。

大蘇打

大蘇打是硫代硫酸鈉的俗名，又叫海波(Hypo的音譯)，帶有五個結(jié)晶水
(Na2S2O3·5H2O)，故也叫做五水硫代硫酸鈉。
　　大蘇打是無色透明的晶體，易溶于水，水溶液顯弱堿性。它在33℃以上的干燥空氣中風(fēng)化而失去結(jié)晶水。  
在中性、堿性溶液中較穩(wěn)定，在酸性溶液中會迅速分解
大蘇打具有很強的絡(luò)合能力，能跟溴化銀形成絡(luò)合物。反應(yīng)式：大  
 
根據(jù)這一性質(zhì)，它可以作定影劑。洗相時，過量的大蘇打跟底片上未感光部分的溴化銀反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為可溶的Na3[Ag(S2O3)2]，把AgBr除掉，使顯影部分固定下來。
大蘇打還具有較強的還原性，能將氯氣等物質(zhì)還原:
所以，它可以作為綿織物漂白后的脫氯劑。類似的道理，織物上的碘漬也可用它除去。另外，大蘇打還用于鞣制皮革、電鍍以及由礦石中提取銀等。
從上面的介紹可知，“三姐妹”的名字雖然只有一字之差，但它們的性質(zhì)和用途卻又如此不同。在使用它們時，要名實統(tǒng)一，避免張冠李戴。

臭蘇打

以上三種是較常見常用的三種蘇打。除此之外有時”臭蘇打“會提及進來。
”臭蘇打“是硫化鈉的俗名，又稱臭堿、臭蘇打、黃堿、硫化堿，具有臭味。
溶解于冷水，極易溶于熱水，微溶于醇。工業(yè)品一般是形不同結(jié)晶水的混和物，又含有不同程度的雜質(zhì)，除外觀色澤不同外，密度、熔點、沸點等亦因雜質(zhì)影響而各異。
硫化鈉為無機化合物，純硫化鈉為無色結(jié)晶粉末。吸潮性強，易溶于水。水溶液呈強堿性反應(yīng)。觸及皮膚和毛發(fā)時會造成灼傷。故硫化鈉俗稱硫化堿。  
硫化鈉受撞擊或者急劇加熱可能發(fā)生爆炸，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，遇酸會放出有毒的硫化氫氣體：
硫化鈉能用于染料工業(yè)中生產(chǎn)硫化染料，是硫化青和硫化藍的原料。印染工業(yè)用作溶解硫化染料的助染劑。制革工業(yè)中用于水解使生皮脫毛，造紙工業(yè)用作紙張的蒸煮劑。還可用于紡織工業(yè)中棉織物染色的媒染劑、制藥工業(yè)用于生產(chǎn)解熱藥。硫化鈉還可用于直接電鍍中導(dǎo)電層的處理，通過硫化鈉與鈀反應(yīng)生成膠體硫化鈀來達到在非金屬表面形成良好導(dǎo)電層的目的。  

侯氏制堿法

1943年中國人侯德榜留學(xué)海外歸來，他結(jié)合中國內(nèi)地缺鹽的國情 ，對索爾維法進行改進，將純堿和合成氨兩大工業(yè)聯(lián)合，同時生產(chǎn)碳酸鈉和化肥氯化銨，大大地提高了食鹽利用率，是為侯氏制堿法：
第一步，氨氣與水和二氧化碳反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨，第二步碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，碳酸氫鈉之所以沉淀是因為它的溶解度較小。經(jīng)過濾得到碳酸氫鈉固體。（這兩步和上面的索氏制堿法相同）。
第三步，合成的碳酸氫鈉部分可以直接出廠銷售，其余的碳酸氫鈉會被加熱分解，
生成碳酸鈉，生成的二氧化碳可以重新回到第一步循環(huán)利用。
根據(jù)NH4Cl溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理，在 278K～283K(5 ℃～10 ℃） 時，向母液中加入食鹽細粉，而使NH4Cl單獨結(jié)晶析出供做氮肥。 
索氏制堿法和侯氏制堿法所不同的，是索氏法在整個制取過程中NH3是循環(huán)使用的，而侯氏法在整個制取過程中，CO2被循環(huán)利用，NH4Cl直接作為純堿的副產(chǎn)品----肥料。所以，索氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉，副產(chǎn)氯化鈣；而侯氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉，副產(chǎn)氯化銨。
此法優(yōu)點：保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96 %；NH4Cl 可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO 轉(zhuǎn)化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。  

技術(shù)指標(biāo)

用途

碳酸鈉是重要的化工原料之一，廣泛應(yīng)用于輕工日化、建材、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥等領(lǐng)域， 用作制造其他化學(xué)品的原料、清洗劑、洗滌劑，也用于照相術(shù)和分析領(lǐng)域。其次是冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥及其它工業(yè)。玻璃工業(yè)是純堿的最大消費部門，每噸玻璃消耗純堿0.2噸。在工業(yè)用純堿中,主要是輕工、建材、化學(xué)工業(yè),約占2/3:其次是冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥及其他工業(yè)。
玻璃工業(yè)是純堿的攝大消費部門,每噸玻璃消耗純堿0.2t。主要用于浮法玻璃、顯像管玻殼、光學(xué)玻璃等。
 
 
也可用于化工、冶金等其他部門。使用重質(zhì)純堿可以減少堿塵飛揚、降低原料消耗、改善勞動條件，還可提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時減輕堿粉對耐火材料的侵蝕作用，延長窯爐的使用壽命。
 
作緩沖劑、中和劑和面團改良劑，可用于糕點和面制食品，按生產(chǎn)需要適量使用。
 
作為洗滌劑用于羊毛漂洗，浴鹽和醫(yī)藥用，鞣革中的堿劑。
 
用于食品工業(yè)，作中和劑、膨松劑，如制造氨基酸、醬油和面制食品如饅頭、面包等。還可配成堿水加入面食中，增加彈性和延展性。碳酸鈉還可以用于生產(chǎn)味精
 
彩電專用試劑
 
用于制藥工業(yè)，作解酸藥、滲透性輕瀉劑。
 
無水碳酸鈉用于化學(xué)及電化學(xué)除油、化學(xué)鍍銅、鋁的浸蝕、鋁及合金的電解拋光、鋁的化學(xué)氧化、磷化后的封閉、工序間的防銹、電解退除鉻鍍層和退除鉻的氧化膜等，亦用于預(yù)鍍銅、鍍鋼、鍍鋼鐵合金電解液中
 
冶金工業(yè)用作冶煉助熔劑、選礦用浮選劑，煉鋼和煉銻用作脫硫劑。
 
印染工業(yè)用作軟水劑。
 
制革工業(yè)用于原料皮的脫脂、中和鉻鞣革和提高鉻鞣液堿度。
 
定量分析中標(biāo)定酸液的基準(zhǔn)。測定鋁、硫、銅、鉛和鋅。檢驗?zāi)蛞汉腿咸烟?。分析水泥中二氧化硅的助溶劑。金屬金相分析?/span>
 

危害

健康危害

該品具有弱刺激性和弱腐蝕性。直接接觸可引起皮膚和眼灼傷。生產(chǎn)中吸入其粉塵和煙霧可引起呼吸道刺激和結(jié)膜炎，還可有鼻粘膜潰瘍、萎縮及鼻中隔穿孔。長時間接觸該品溶液可發(fā)生濕疹、皮炎、雞眼狀潰瘍和皮膚松弛。接觸該品的作業(yè)工人呼吸器官疾病發(fā)病率升高。誤服可造成消化道灼傷、粘膜糜爛、出血和休克。

使用須知

穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o服和手套。
 
不慎與眼睛接觸后，請立即用大量清水沖洗并征求醫(yī)生意見。
 
切勿吸入粉塵。
 
穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o服。
 
戴護目鏡或面具。
 
吞食有害。
 
刺激眼睛
 
對水生生物有毒，可能對水體環(huán)境產(chǎn)生長期不良影響。
 
刺激眼睛、呼吸系統(tǒng)和皮膚。
 
刺激呼吸系統(tǒng)和皮膚。
 
對眼睛有嚴(yán)重傷害。
 

毒理學(xué)資料

LD50：4090 mg/kg（大鼠經(jīng)口）
LC50：2300mg/m3，2小時（大鼠吸入）

燃爆危險

該品不燃，具腐蝕性、刺激性.

急救措施

皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。
（在實驗里，不小心沾到了堿液的時候，我們要用較多的水去沖洗，然后再涂上硼酸溶液來進行反應(yīng)）
眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。
吸入：脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。如呼吸困難，給輸氧。就醫(yī)。
食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫(yī)。

消防措施

危險特性：具有腐蝕性。未有特殊的燃燒爆炸特性。
有害燃燒產(chǎn)物：自然分解產(chǎn)物未知。
滅火方法：消防人員必須穿全身耐酸堿消防服。滅火時盡可能將容器從火場移至空曠處。

泄漏應(yīng)急處理

隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防毒服。避免揚塵，小心掃起，置于袋中轉(zhuǎn)移至安全場所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。

注意事項

密閉操作，加強通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學(xué)安全防護眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠手套。避免產(chǎn)生粉塵。避免與酸類接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。稀釋或制備溶液時，應(yīng)把堿加入水中，避免沸騰和飛濺。

儲存注意事項

儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠離火種、熱源。應(yīng)與酸類等分開存放，切忌混儲。儲區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。
【禁配物】強酸、鋁、氟

運輸注意事項

起運時包裝要完整，裝載應(yīng)穩(wěn)妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與酸類、食用化學(xué)品等混裝混運。運輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋，防高溫。車輛運輸完畢應(yīng)進行徹底清掃。

教育要點

初中階段

初中一般要求掌握有關(guān)碳酸鈉的俗稱（純堿、蘇打），主要用途，化學(xué)式以及一些常用反應(yīng)
要特別注意碳酸鈉雖然俗名純堿但其實是一種鹽。

高中階段

高中則要求掌握與NaHCO3在性質(zhì)（溶解性、熱穩(wěn)定性、堿性強弱、與酸的反應(yīng)速率等）用途等方面的區(qū)別以及兩者的鑒定方法等。
其中以Na2CO3為代表的強堿弱酸鹽的電離和水解的概念理解、電離和水解平衡的計算尤為重要。
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