Декагидрат карбоната натрия: состав, применение и получение

Декагидрат карбоната натрия (Na2CO3·10H2O) - один из кристаллогидратов карбоната натрия (Na2CO3), содержащий 10 молекул воды. Он представляет собой белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.

Химические свойства

При нагревании выше 32°C декагидрат карбоната натрия теряет часть молекул воды и переходит в гептагидрат Na2CO3·7H2O. Полное обезвоживание происходит при 120°C с образованием безводного карбоната натрия:

Na₂CO₃·10H₂O -> Na₂CO₃ + 10H₂O

Декагидрат карбоната натрия реагирует с кислотами с выделением углекислого газа:

Na₂CO₃·10H₂O + 2HCl -> 2NaCl + CO₂↑ + 10H₂O

Получение

Декагидрат карбоната натрия можно получить несколькими способами:

• кристаллизацией из насыщенных водных растворов карбоната натрия
• реакцией обмена между растворами карбоната натрия и хлорида кальция
• обработкой концентрированного раствора хлорида натрия диоксидом углерода и аммиаком по способу Сольве

Последний способ является основным для промышленного производства безводного карбоната натрия. Декагидрат образуется как промежуточный продукт, из которого затем получают безводную соль.

Применение

Декагидрат карбоната натрия применяют для изготовления печатных плат, производства свечей, в гальванотехнике, а также в химическом анализе. Также его используют для обезжиривания металлических и алюминиевых поверхностей.

Физические свойства

Декагидрат карбоната натрия при нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы или белый порошок без запаха. Основные физические константы приведены в таблице:

Как видно из свойств, декагидрат карбоната натрия отличается высокой растворимостью в воде и низкой температурой плавления.

Техника безопасности

При работе с декагидратом карбоната натрия следует соблюдать меры предосторожности, поскольку возможно раздражение кожи, глаз и слизистых оболочек. Необходимо использовать средства индивидуальной защиты - халат, перчатки, очки.

После работы тщательно вымыть руки. При попадании вещества на кожу или в глаза промыть большим количеством воды. При необходимости обратиться к врачу.

Хранение

Декагидрат карбоната натрия хранят в плотно закрытой таре, в сухом, прохладном и хорошо вентилируемом помещении при температуре не выше +25°С. Повышенная температура и влажность воздуха могут привести к частичному разложению с образованием основного карбоната натрия.

Несоблюдение правил хранения приводит к «спеканию» и комкованию продукта, что затрудняет его дальнейшее использование.

Упаковка

Декагидрат карбоната натрия упаковывают в полиэтиленовые мешки или пакеты, а также в бумажные крафт-мешки с внутренним покрытием из полиэтилена. Масса нетто мешка или пакета - 25 кг.

Для розничной торговли используют пакеты или пачки массой от 0,1 до 1 кг.

Транспортировка

Транспортировку декагидрата карбоната натрия осуществляют всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном транспорте. Продукт перевозят навалом, в таре изготовителя или потребителя.

При транспортировке необходимо не допускать попадания влаги и загрязнения продукта.

Применение кристаллической соды декагидрат карбоната натрия

Кристаллическая сода декагидрат карбоната натрия находит применение:

• В производстве моющих и чистящих средств как основной компонент;
• Для регулирования кислотности и разрыхления теста в пищевой промышленности;
• В текстильной промышленности;
• В производстве керамики и эмалей;
• В нефтехимии и других отраслях.

Широкий спектр применения «соды» обусловлен ее высокой химической активностью и доступностью.

Альтернативы

В зависимости от области применения в качестве альтернативы декагидрату карбоната натрия могут использоваться:

• Гидрокарбонат натрия (двууглекислый натрий, пищевая сода) - в пищевой промышленности;
• Карбонат и гидрокарбонат калия - для снижения pH;
• Силикат натрия (жидкое стекло) - в производстве моющих средств;
• Фосфаты или цитраты - в качестве пищевых добавок и разрыхлителей.

Однако по своей стоимости, доступности и универсальности применения декагидрат карбоната натрия пока не имеет полноценных заменителей.

Производство декагидрата карбоната натрия

Промышленное производство декагидрата карбоната натрия ведется преимущественно по способу Сольве из растворов хлорида натрия. Процесс включает следующие стадии:

1. Получение концентрированного раствора поваренной соли методом выщелачивания и последующего выпаривания;
2. Насыщение раствора хлорида натрия диоксидом углерода и аммиаком при температуре около 40°C;
3. Выделение кристаллов декагидрата карбоната натрия фильтрованием;
4. Промывка и сушка полученного осадка;
5. Термическая обработка (кальцинирование) сухого декагидрата до получения безводной соды.

На некоторых производствах стадию кальцинирования опускают и реализуют именно декагидрат карбоната натрия.

Упаковка и маркировка

Декагидрат карбоната натрия упаковывают в мешки или пакеты из полимерных материалов, преимущественно полиэтилена. Для мелкооптовой торговли используют пачки из плотной бумаги или картона.

Маркировка должна содержать:

• Наименование продукта;
• Наименование и адрес производителя;
• Масса нетто;
• Дату изготовления;
• Обозначение нормативного документа (ГОСТ, ТУ).

Маркировка наносится непосредственно на потребительскую тару. Для мешков дополнительно прилагают этикетку или ярлык.

Перспективы

Декагидрат карбоната натрия будет и дальше широко использоваться в промышленности благодаря доступной стоимости, возобновляемости сырьевых источников (соль, известняк) и относительной экологичности.

Ожидается рост производства и потребления этого соединения в развивающихся странах в связи с развитием пищевой, химической и других отраслей промышленности.

Качественные характеристики

Декагидрат карбоната натрия выпускают в соответствии с требованиями нормативной документации, которая устанавливает следующие показатели качества:

• Массовая доля основного вещества (Na2CO3) - не менее 99,0%;
• Массовая доля хлоридов (Cl-) - не более 0,1%;
• Массовая доля нерастворимого в воде остатка - не более 0,05%;
• Массовая доля железа (Fe) - не более 0,001%;
• Внешний вид - бесцветные кристаллы или белый порошок;
• Влажность - не более 1%.

Контроль перечисленных показателей осуществляют согласно стандартным методикам.

Сферы применения

Благодаря высокой растворимости, декагидрат карбоната натрия нашел широкое применение:

• В производстве моющих и чистящих средств;
• В пищевой промышленности - для разрыхления теста;
• В аналитической химии - в качестве реактива;
• В производстве стекла и керамики;
• В гальванотехнике и металлообработке.

Перспективным направлением является использование декагидрата карбоната натрия в технологиях очистки воды и газов.

Экологические аспекты

Декагидрат карбоната натрия относится к умеренно опасным веществам (3 класс опасности). При правильном обращении не оказывает выраженного вредного воздействия на окружающую среду.

Основные экологические риски связаны с попаданием больших количеств соли в водоемы, что приводит к нарушению кислотно-щелочного баланса и гибели обитателей.

Поэтому производство и транспортировку декагидрата необходимо вести с соблюдением природоохранных нормативов и правил безопасности.