Щелочные металлы

Помимо непосредственного использования соды при стирке белья на ее основе иногда готовят специальные составы для этой цели. Подобпий с т и р а л ь и ы й п о р о ш о к может содержать, например, 88 % соды, 10 % гипосульфита и 2 % буры.

Нормальные карбонаты щелочных металлов, за исключением Li2CO3, хорошо растворимы в воде, причем в результате гидролиза растворы их показывают сильнощелочную реакцию. Наибольшее значение имеет сода (Na2CO3). Вырабатывается она или в безводном состоянии (“кальценированная сода”) или в виде выветривающегося на воздухе кристаллогидрата Na2CO3·10H2O (“кристаллическая сода”).

Потребителями соды являются многие отрасли промышленности. Кроме того, она применяется для умягчения воды и стирке белья и т. д. Выработка кальцинированной соды по СССР составила в 1972 г. 3850 тыс. т (против 536 тыс. т 1940 г. и 160 тыс. т в 1913 г.).

Основное значение для производства соды имеет аммиачныйметод, основанный на реакции

NаСl + NН4НСО3 Û NаНСО3¯ + NН4Сl

равновесие которой почти нацело смещено вправо (вследствии очень малой растворимости NаНСО3 в растворе NН4Сl). Концентрированный раствор NaCl cперва насыщают аммиаком, а затем обрабатывают диоксидом углерода (получаемой за счет обжига СаСО3). Выделяющийся NаНСО3 отфильтровывают и нагреванием переводят в Nа2СО3 (по приведенному выше уравнению), причем образующийся СO2 возвращают в производство. Содержащий NН4Сl маточный раствор обрабатывают гашеной известью и выделяющийся при этом аммиак также возвращают в производство. Таким образом, елинственным отходом является остающийся в растворе СаСl2.

Принципиальная схема заводской установки для получения соды по а м м и а ч н о м у методу (Сольвэ, 1863 г.) показана на рис. Х111-28. В печи (А) идет обжиг известняка, причем образующийся СО2 поступает в карбонизационную башню (Б), а СаО гасится водой (В), после чего Са(ОН)2 перекачивают в смеситель (Г), где он встречается с NН4Сl, при этом выделяется аммиак. Последний поступает в абсорбер (Д) и насыщает там крепкий раствор ХаС1, который затем перекачивают в карбонизационную башню, где при взаимодействии с СО2 образуются NaНСO3 и NН4Сl. Первая соль почти полностью осаждается и задерживается на вакуум-фильтре (Е), а вторую вновь перекачивают в смеситель (Г). Таким образом все время расходуются NаСl и известняк, а получаются NаНСО3 и СаСl2 (последний — в виде отхода производства). Бикарбонат натрия переводят затем нагреванием в соду.

При наличии природных источников Nа2SO4 рентабельным может быть и более старый, с у л ь ф а т н ы й способ производства соды (Леблан, 1791 г.). Последний осуществляется путем сплавления при 1000 °С смеси Nа2SO4, известняка и угля. При этом имеет место следующая реакция:

Nа2SO4 + 2 С + СаСО3 +217 кДж = 2 СО2­ + Nа2СО3 + СаS

От труднорастворимого СаS сода отделяется путем обработки сплава водой. Отход производства — СаS — может служить исходным продуктом для получения из него Н2S и затем серы.

Природная сода содержится в воде содовых озер (Танатар и др.), которые имеются у нас в Западной Сибири. Образование в них соды обусловлено бактериальным восстановлением Nа2SО4 до Nа2S и переходом последнего в Na2СО3 под действием воды и углекислоты воздуха. Выделяющийся при этом сероводород связывается обычно имеющимися в воде соединениями железа, образуя черный ил FеS. Из таких озер сода может быть добыта испарением воды или ее вымораживанием.

Иногда на дне подобных озер накапливаются даже осадки соды в виде минерала т р о н ы — Nа2СО3·NаНСО3·2Н2О. Для кристаллов этого соединения характерно наличие ионов Н(СО3)23-, образоравшихся в результате объединения двух ионов СО32- короткой водородной связью [d(OO) = 253 пм]. Подобное же попарное объединение ионов СО32-, по уже двумя водородными связями [d(OO) = 252 пм],характерно для кристаллов КHCО3.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru