Натрия гидрокарбонат, или питьевая сода, известно человечеству с древности. Это доступное и полезное вещество находит широкое применение как в промышленности, так и в повседневной жизни. Давайте подробно разберемся в его свойствах и способах использования.
Химический состав и физические свойства
Натрия гидрокарбонат имеет химическую формулу NaHCO3. Это бикарбонат натрия, соль угольной кислоты и натрия. Встречается также под названиями пищевая сода, двууглекислый натрий.
В чистом виде это белый кристаллический порошок без запаха, с солоновато-щелочным вкусом. Кристаллы имеют ромбическую форму.
Хорошо растворим в воде с образованием слабощелочных растворов. Практически нерастворим в этаноле и других органических растворителях.
Водные растворы натрия гидрокарбоната имеют следующие значения pH:
- 5% раствор - pH 8,1
- 0,5% раствор - pH 8,4
При нагревании выше 60°С начинает разлагаться с выделением углекислого газа и воды. При 200°С разложение происходит быстрее всего.
Плотность 2,159 г/см3. Молекулярная масса 84,01 г/моль.
Производство
В промышленных масштабах натрия гидрокарбонат получают различными химическими методами.
Наиболее распространен аммиачно-солевой метод. При этом в насыщенный раствор хлорида натрия под давлением пропускают углекислый газ в присутствии аммиака по реакции:
NaCl + CO2 + NH3 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
Образующийся гидрокарбонат натрия выпадает в осадок и отфильтровывается. Хлорид аммония возвращается в производство для повторного использования.
Другой распространенный способ - метод Сольвея. Он основан на взаимодействии соды с аммиаком и углекислым газом:
Na2CO3 + CO2 + NH3 + H2O → 2NaHCO3
Полученный гидрокарбонат натрия промывают и сушат. Этот метод дает продукт высокой чистоты.
Также применяется мембранный метод с использованием газопроницаемых мембран для барботирования углекислого газа через раствор хлорида натрия.
После синтеза питьевую соду очищают, сушат и расфасовывают в потребительскую тару - пакеты, банки, коробки.
Химические реакции
Натрия гидрокарбонат проявляет свойства слабого основания и слабой кислоты, поэтому вступает в реакции как с кислотами, так и с основаниями.
При взаимодействии с сильными кислотами, такими как соляная, серная, азотная, происходит реакция нейтрализации:
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2↑
При этом выделяется углекислый газ.
С основаниями, например гидроксидом натрия, реакция идет следующим образом:
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
Образуется карбонат натрия.
При нагревании выше 60°C натрия гидрокарбонат разлагается:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2↑
Это свойство используется, например, при выпечке хлеба с добавлением питьевой соды - выделяющийся углекислый газ вспучивает тесто.
В присутствии кислот или при электролизе водных растворов может окисляться до пероксида водорода.
Также натрия гидрокарбонат способен образовывать комплексные соединения с ионами металлов.
Все эти реакции широко применяются на практике - в промышленном производстве, в лабораториях, а также в быту.
Применение в промышленности
Благодаря своим полезным свойствам, натрия гидрокарбонат нашел широкое применение в различных отраслях промышленности.
В производстве стекла и керамики питьевая сода используется как плавень - вещество, снижающее температуру плавления смеси. Она также устраняет окраску стекла соединениями железа.
В металлургии натрия гидрокарбонат применяют для очистки металлов от оксидных пленок, а также в качестве флюса при пайке и сварке.
В нефтепереработке и нефтедобыче питьевая сода используется для нейтрализации кислот и предотвращения коррозии оборудования.
При производстве мыла и моющих средств натрия гидрокарбонат входит в состав щелочного компонента наряду с каустической содой.
В пищевой промышленности питьевая сода применяется как:
- Разрыхлитель теста при выпечке хлеба и кондитерских изделий
- Компонент для производства газированных напитков
- Пищевая добавка E500
В фармацевтической промышленности натрия гидрокарбонат входит в состав некоторых лекарственных препаратов и используется для их производства.
Физиологическое действие
Попадая в организм человека, натрия гидрокарбонат оказывает следующие физиологические эффекты.
При приеме внутрь быстро всасывается и повышает щелочность крови, сдвигая кислотно-щелочной баланс в сторону алкалоза. Это свойство используется для лечения ацидоза.
Также питьевая сода увеличивает выделение ионов натрия и хлора с мочой, оказывая мочегонный эффект.
Ощелачивание мочи предотвращает осаждение солей мочевой кислоты и образование почечных камней.
Натрия гидрокарбонат оказывает слабое раздражающее действие на слизистую желудка, усиливая выработку желудочного сока. Это свойство используется для лечения язвы желудка и двенадцатиперстной кишки.
При вдыхании питьевая сода разжижает мокроту в легких и облегчает ее отхождение. Поэтому ее применяют как отхаркивающее средство.
Однако при передозировке или длительном применении возможны побочные эффекты в виде алкалоза, отеков, повышения артериального давления.
Применение в медицине
Благодаря своему физиологическому действию, натрия гидрокарбонат широко используется в медицинской практике.
Основные показания к применению:
- Язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки
- Метаболический ацидоз
- Отравления
- Мочекаменная болезнь
Питьевую соду принимают внутрь в виде раствора, вводят внутривенно капельно, а также ректально в клизмах.
Существуют определенные противопоказания и меры предосторожности, которые необходимо соблюдать при назначении натрия гидрокарбоната.
Он может взаимодействовать с некоторыми другими лекарственными препаратами, поэтому врачи должны учитывать возможные лекарственные взаимодействия.
Бытовое применение
Помимо промышленности и медицины, натрия гидрокарбонат широко используется и в быту благодаря своей доступности, эффективности и безопасности.
Вот лишь некоторые примеры бытового использования питьевой соды:
- Чистка и полоскание полости рта
- Полоскание горла при ангине
- Отбеливание зубов
- Чистка кухонной утвари и сантехники
- Стирка и полоскание белья
- Уход за комнатными растениями
Кроме того, на основе питьевой соды можно приготовить множество полезных средств для домашнего хозяйства.
Хранение и транспортировка
Чтобы сохранить свойства натрия гидрокарбоната, необходимо правильно его хранить и транспортировать.
Хранят питьевую соду в плотно закрытой таре, в сухом прохладном месте, отдельно от кислот и источников нагрева. Срок годности составляет около 12 месяцев с даты изготовления.
При транспортировке следует исключить попадание влаги и загрязнение продукта. Необходимо соблюдать правила перевозки сыпучих веществ.
При соблюдении этих условий натрия гидрокарбонат сохраняет все свои полезные свойства.
