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制取方法

索爾維法

反應(yīng)分三個步驟進行：

NH 3 + CO 2 + H 2 O → NH 4 HCO 3

NH 4 HCO 3 + NaCl → NaHCO 3 + NH 4 Cl

2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

反應(yīng)生成的二氧化碳（CO 2 ）可以回收再用，而氯化銨（NH 4 Cl）又可以與生石灰反應(yīng)，產(chǎn)生NH 3 ，重新作為原料使用：

氨堿法使生產(chǎn)實現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn)，食鹽的利用率得到提高，產(chǎn)品質(zhì)量純凈，因而被稱為“純堿”，但最大的優(yōu)點還在于成本低廉。

聯(lián)合制堿法

侯氏（聯(lián)合制堿法）與索氏兩法的區(qū)別是對于氯化銨的處理。索氏是加入生石灰發(fā)使氨逸出，而侯氏是加入食鹽使氯化銨結(jié)晶而出。

歷史

在聯(lián)合制堿法發(fā)明以前，氨堿法（亦稱為索爾維制堿法）應(yīng)用最為廣泛。是比利時人歐內(nèi)斯特·索爾維（Ernest Solvay）于1862年發(fā)明的。

1867年索爾維公司制造的產(chǎn)品在巴黎世界博覽會上獲得銅制獎?wù)?，此法被正式命名為索爾維法。此時，純堿的價格大大下降。消息傳到英國，正在從事路布蘭法制堿的英國哈琴森公司取得了兩年獨占索爾維法的權(quán)利。1873年哈琴森公司改組為卜內(nèi)門公司（Brunner Mond，即帝國化學工業(yè)（ICI）的前身），建立了大規(guī)模生產(chǎn)純堿的工廠，后來，法、德、美等國相繼建廠。這些國家發(fā)起組織索爾維公會，設(shè)計圖紙只向會員國公開，對外絕對保守秘密。凡有改良或新發(fā)現(xiàn)，會員國之間彼此通氣，并相約不申請專利，以防泄露。除了技術(shù)之外，營業(yè)也有限制，他們采取分區(qū)售貨的辦法，例如中國市場由英國卜內(nèi)門公司獨占。由于如此嚴密的組織方式，凡是不得索爾維公會特許權(quán)者，根本無從問津氨堿法生產(chǎn)詳情。直至20世紀初，許多國家要想探索索爾維法奧秘的廠商，無不以失敗而告終。直至有關(guān)專利告終，此制作方法才大白于世。

由氨、二氧化碳和飽和食鹽水為原料制得，稱為聯(lián)合制堿法，是中國化學家侯德榜在氨堿法的基礎(chǔ)上改進而成，該法在世界博覽會上獲得金制獎?wù)?。在北美，由于有大量天然碳酸鈉礦藏存在，用天然的堿人工加工精制是制取碳酸鈉的主要手段（天然堿法）。碳酸鈉是化學及工業(yè)中的重要原材料。2003年，中國碳酸鈉產(chǎn)量已經(jīng)超過美國躍居世界第一。

結(jié)晶水合物

碳酸鈉的結(jié)晶水合物俗稱 石堿 ，其分子式為Na 2 CO 3 ·10H 2 O，帶十個結(jié)晶水，在干燥的空氣中易風化。

水溶液

其水溶液顯弱堿性（所以被稱為純堿），有滑膩感，可以用于洗滌油污。

在不斷通入二氧化碳氣體的情況下，碳酸鈉會與二氧化碳、水共同反應(yīng)生成碳酸氫鈉：

同時會發(fā)生副反應(yīng)：

二氧化碳（ CO 2 ）溶于水后，一部分二氧化碳會與水化合，形成碳酸。該反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)， 該反應(yīng)在常溫下的平衡常數(shù)是 K h =1.70×10 ；因此大部分二氧化碳都不會參與反應(yīng)。假若沒有催化劑存在，反應(yīng)速率十分緩慢，其反應(yīng)速率常數(shù)僅為0.039 s （正反應(yīng)）以及23 s （逆反應(yīng)）。

碳酸鈉遇酸會發(fā)生劇烈反應(yīng)，同時生成二氧化碳：

該性質(zhì)被利用于制造氣體。

碳酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈉和碳酸鈣，工業(yè)上用來制氫氧化鈉：

在水溶液中，碳酸鈉會完全電解為碳酸根與鈉離子，碳酸根會發(fā)生水解：

應(yīng)用

碳酸鈉的主要工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域為平板玻璃、日用玻璃、合成洗衣粉、氧化鋁等行業(yè)。

在生產(chǎn)生活中，碳酸鈉用于制作面點，制取氫氧化鈉等，或作為多種洗滌劑的配方。水的凈化用它來做軟化劑。

碳酸鈉在極高的溫度（1000℃以上）會少量分解，但是在沒有外加助劑的情況下，即使到1270℃，在數(shù)小時內(nèi)仍然只是少部分分解（<2％）。

Na 2 CO 3 → Na 2 O + CO 2

這個反應(yīng)是勒布朗法生產(chǎn)氫氧化鈉的原理。

參見

碳酸氫鈉

延伸閱讀

Eggeman, T. Sodium Carbonate. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 2011. ISBN 0471238961. doi:10.1002/0471238961.1915040918012108.a01.pub3 .

Thieme, C. Sodium Carbonates. Ullmann"s Encyclopedia of Industrial Chemistry. 2000. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a24_299 .

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