کربنات سدیم چیست و چه کاربردهایی دارد؟

کربنات سدیم

حدود 5000 سال پیش برای اولین بار مصریان باستان شکل طبیعی نمک قلیایی ترکیبی شامل سدیم کربنات دکا هیدرات و سدیم بی کربنات را استفاده می‌کردند. رسوبات معدنی نمک‌های قلیایی طبیعی، ترکیبی از سدیم کربنات و سدیم بی کربنات است که از کف دریاچه‌های خشک شده موجود در مصر، از زمان‌های گذشته ‌استخراج می‌شده تا در تهیه مومیایی و به عنوان صابون برای شستشو و نیز ساخت ابتدایی شیشه، استفاده شود. آن‌ها محصول را از ذخایر تجمعی دریاچه‌های خشک یا با سوزاندن جلبک دریایی و سایر گیاهان دریایی بازیافت کردند.
رومی‌ها همچنین از خاکستر سودا، برای پخت نان، ساخت شیشه و برای مقاصد پزشکی استفاده می‌کردند. جالب است بدانید تا نزدیک به قرن ۲۰، این ماده همچنان مثل زمان مصر باستان، از خاکستر گیاهان بدست می‌آمد و به همین علت آن را Soda Ash می‌نامیدند.

خرید کربنات سدیم

در سال 1791 میلادی، شیمیدان فرانسوی، نیکلاس لبانس، کربنات سدیم را با استفاده از نمک سدیم کلرید، سولفوریک اسید و سنگ آهک (کلسیم کربنات) در حضور زغال تولید کرد. در روش نیکلاس لبانس، ابتدا سدیم کلرید در سولفوریک اسید جوشانده شده تا به سدیم سولفات و گاز هیدروژن کلرید تبدیل شود، سپس سدیم سولفات تولید شده، به همراه سنگ آهک و زغال خرد شده، حرارت داده می‌شد تا سودا اش حاصل گردد. با وجود اینکه گاز هیدروژن کلرید (هیدروکلریک اسید) حاصل از این واکنش، از عوامل آلودگی هوا به شمار می‌رفت، از این روش تا اواخر 1880 میلادی، برای تولید این ماده استفاده می‌شد.

کربنات سدیم(سودا اش) چیست؟

سودا اش(کربنات سدیم) دارای یک بنیان آنیونی (CO3-2) و دو بنیان کاتیونی (+Na) است. شکل‌های کریستالی این ماده، به صورت مونو هیدرات، هپتا هیدرات و دکا هیدرات وجود دارد. مونو هیدرات آن، دارای 85 درصد وزنی سدیم کربنات بوده که به صورت کریستال های کوچک از کریستالیزاسیون محلول اشباع آن، در دمای بالاتر از 35 درجه سانتی‌ گراد، به دست می‌آید. هپتا هیدرات آن، دارای 45 درصد وزنی سدیم کربنات بوده که در دمای 32 تا 35 درجه سانتی‌گراد به دست می آید، و دکا هیدرات آن که washing soda نامیده می‌شود، دارای 37 درصد وزنی سدیم کربنات است و در دمای پایین تر از 32 درجه سانتی‌گراد به دست می‌آید.

این ماده، به دو صورت زیر قابل استفاده می‌باشد:

• کربنات سدیم سنگین
• کربنات سدیم سبک

این دو نوع، از نظر شیمیایی، تفاوتی باهم نداشته و تنها در چگالی، اندازه ذرات و کاربرد، از یکدیگر متفاوت می‌باشند. سدیم کربنات سنگین، چگالی توده ای حدود ۱۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب و ذراتی با اندازه ۳۰۰ تا ۵۰۰ میکرون دارد. این نوع از سودا اش، اغلب در کارخانه های شیشه‌سازی استفاده می‌شود. ذرات درشت‌تر گرانول مانند این نوع، موجب عدم وجود گرد و خاک و ناخالصی شده و احتمال پخش شدن ذرات در هنگام حمل و نقل را کاهش می‌دهد. چگالی کربنات سدیم سبک، حدود ۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب و اندازه ذرات آن، حدود ۱۰۰ میکرون است. نوع سبک این ماده، برای تولید مواد شیمیایی و شوینده ها استفاده می‌شود.

روش های تولید کربنات سدیم

کربنات سدیم به روش سولوِی(Solvay)، با استفاده از سنگ آهک، نمک معمولی و آمونیاک، طبق واکنش‌های زیر تولید می‌شود.

CaCO3 → CO2 + CaO

2NH3 + CO2 + H2O →(NH4)2CO3

(NH4)2CO3 + CO2 + H2O →2NH4HCO3

NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl

2NaHCO3 →Na2 CO3 + CO2 + H2O

سودا اش به روش های زیر تولید می‌شود:

1. روش لبلان (روش قدیمی)
2. تولید از نمک معمولی
3. تولید از محلول سیاه قلیایی حاصل از پسماند خمیر کاغذ

از زمانی که روش اول تولید سدیم کربنات از سولفات سدیم کاملا منسوخ شد، روش دوم فقط در تولید انبوه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در روش دوم، NaCl با محلول آمونیاک، دی اکسید کربن و آب، وارد عمل می‌شود.

در ادامه به شرح بیشتری از روش تولید سوم می‌پردازیم.

تولید از پساب خمیر کاغذ

این روش، در تولید محدود و مقیاس کم به کار می‌رود. در این روش، سدیم کربنات از پسماند خمیر کاغذ و صنایع کاغذ سازی تهیه می‌گردد و در مقایسه با روش های دیگر، ارزان‌تر است.

در اثر گداختن قلیای مصرف شده، ماده ی جامدی به دست می آید که ترکیبات اصلی آن، شامل کربنات‌های سدیم، سدیم سولفید(Na₂S) و سولفات سدیم می باشد که حدود 60 درصد آن، تنها شامل کربنات سدیم است. این ماده را به یک مخزن حل کننده می‌ریزند و آن را معمولا در درجه حرارت 780-870 درجه ی سانتی‌گراد، به صورت محلول آبکی در می‌آورند. محلول فوق را در سطوح فلزی خنک می کنند تا به شکل ذرات جامد ریز و گداخته شده تبدیل گردد. سپس این ذرات را با کمک آسیاب، خرد می‌کنند.

عمل سرد کردن و تبدیل آن به حالت جامد، به وسیله ی آسیاب کردن محلول آبکی سودا اش (Soda ash) و Na2S به دست می آید که آن را به مخزن نگهداری منتقل می کنند تا بعدا به برج استخراج کننده‌ی جامد-مایع پمپ شود.

Na2S در حین شست و شو ،جدا شده و کربنات سدیم نیز در پایین برج جمع می‌شود.

کاربردهای کربنات سدیم

به طور کلی، سودا اش(کربنات سدیم) جدا از سنگین و سبک بودن، در صنایع گوناگونی از جمله سیلیکات سدیم، شیشه و سرامیک، رنگدانه‌ی آبی لاجوردی، پاک‌کننده‌های پودری، بی کرومات‌ها و … مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه به بررسی برخی از مهمترین موارد کاربرد کربنات سدیم می‌پردازیم.

کربنات سدیم در ساخت شیشه

مهم‌ترین و اصلی‌ترین کاربرد سودا اش، در تولید شیشه است. این ماده را در دمای بالا حرارت می‌دهند و آن را با ماسه و کلسیم کربنات ترکیب می‌کنند. سپس به سرعت آن را سرد می‌نمایند. محصول نهایی که از این فرایند به دست می‌آید، شیشه است.

کربنات سدیم در تصفیه آب

از این ماده به‌عنوان یک افزودنی رایج در مخازن شهری، جهت خنثی‌سازی اثر اسیدی کلر، استفاده می‌شود. همچنین در خنثی‌سازی اسید، در استخرهای شنا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کربنات سدیم به دلیل پایدار بودن و سهولت در اندازگیری دقیق، در آزمایشگاه‌های شیمی، به عنوان عامل اصلی تیتراسیون اسید و باز کاربرد دارد.
از مصارف خانگی آن، می‌توان به‌عنوان نرم‌کننده آب در شست و شوی لباس‌ها اشاره کرد؛ چرا که این ماده با یون‌های منیزیم و کلسیم موجود در آب سخت، مقابله می‌کند تا مانع از تشکیل پیوند شود.
این ماده در کارگاه های آجرپزی نیز به‌عنوان عاملی برای خمیرکننده مورد استفاده قرار می گیرد، تا حجم آب مورد نیاز برای قالب‌گیری، کاهش پیدا کند.

کربنات سدیم در صنایع غذایی

در صنایع غذایی، از کربنات سدیم به‌عنوان ماده افزودنی، در قالب تنظیم کننده میزان ترشی و پایدار کننده استفاده می‌شود. همچنین به عنوان عامل جایگزین برای قلیایی کردن، به خصوص در چوب شور، به جای NaOH به کار می‌رود.
از کاربردهای دیگر آن برای تهیه سریع تر ماکارونی نیز می توان اشاره نمود. این ماده در تولید بستنی چوبی نیز به کار می‌رود؛ احساس خنکی که هنگام خوردن بستنی به ما دست می‌دهد (زمانی که بستنی با بزاق دهان خیس می‌شود)، به دلیل واکنش گرماگیر بین این ماده و اسید ضعیف است که منجر به تولید کربن دی اکسید می‌شود!

کربنات سدیم در صنعت نساجی

این محصول، در صنعت نساجی نیز کاربرد دارد. از آن به عنوان عامل ضد اسید، در پردازش ابریشم استفاده می‌شود.

سودا اش در صنعت نفت

ردپای سودا اش، در صنعت نفت نیز دیده می شود. این ماده ارزشمند، به عنوان خنثی‌ساز در فرآیندهای پتروشیمی به کار می‌رود.

خرید کربنات سدیم

شیمی بازار، به عنوان مرکز خرید و فروش آنلاین مواد شیمیایی، به معرفی فعالان این صنعت می‌پردازد. فروشندگان کربنات سدیم زیادی در شیمی بازار حضور دارند که می‌توانید مستقیم با آن‌ها ارتباط برقرار کرده و مذاکرات خرید خود را آغاز نمایید.

در صورتی که تولیدکننده این محصول، واردکننده و یا تامین‌کننده آن هستید نیز می‌توانید نسبت به معرفی و فروش کربنات سدیم و سایر محصولات شیمیایی خود، از امکانات شیمی بازار استفاده کرده و با ثبت نام، فعالیت خود را از طریق این پلتفرم، در فضای کسب و کار دیجیتال، بهتر و با هزینه‌ای مناسب‌تر توسعه دهید.

این مهم با امکاناتی همچون ایجاد پروفایل اختصاصی شرکت و درج آگهی فروش در شیمی بازار به آسانی ممکن خواهد بود.