Natri carbonat

Natri cacbonat
Danh pháp IUPAC	Sodium carbonate
Tên khác	Cacbonat natri; Natron ([1])
Nhận dạng
Số CAS	497-19-8
PubChem	10340
ChEBI	29377
ChEMBL	186314
Số RTECS	VZ4050000
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O ;
InChI	đầy đủ 1/NaHCO3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2;
ChemSpider	9916
UNII	45P3261C7T
Thuộc tính
Công thức phân tử	Na2CO3
Khối lượng mol	105,9872 g/mol (khan); 124,00248 g/mol (1 nước); 196,0636 g/mol (5 nước); 232,09416 g/mol (7 nước); 286,14 g/mol (10 nước)
Bề ngoài	Tinh thể màu trắng
Khối lượng riêng	2,54 g/cm³, thể rắn
Điểm nóng chảy	851 °C (1.124 K; 1.564 °F)
Điểm sôi	1.600 °C (1.870 K; 2.910 °F)
Độ hòa tan trong nước	22 g/100 mL (20 ℃), xem thêm bảng độ tan
Độ bazơ (pKb)	3,67
Các nguy hiểm
MSDS	ngoài
NFPA 704	0 1 1
Điểm bắt lửa	Không bắt lửa.
Các hợp chất liên quan
Anion khác	Natri bicacbonat
Cation khác	Lithi cacbonat; Kali cacbonat; Rubidi cacbonat; Xezi cacbonat
	Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Tham khảo hộp thông tin

Natri cacbonat, còn gọi là soda, là một loại muối cacbonat của natri có công thức hóa học là Na₂CO₃. Natri cacbonat là một muối bền trong tự nhiên, thường có trong nước khoáng, nước biển và muối mỏ trong lòng đất. Một số rất ít tồn tại ở dạng tinh thể có lẫn canci cacbonat. Quá trình hình thành trong tự nhiên chủ yếu do sự thay đổi địa hình Trái Đất làm một số hồ gần biển hoặc vịnh bị khép kín, dần dần lượng muối tích tụ lại và bị chôn vùi vào lòng đất tạo thành mỏ muối. Lượng muối còn lại trong tự nhiên (nước biển) được hình thành do hòa tan khí CO₂ trong không khí.

Vì có trữ lượng lớn và quá trình khai thác, điều chế đơn giản nên giá bán natri cacbonat trên thị trường rẻ: 16.000 đồng/1 kg năm 2010 (~ $0,84/1 kg).

Không nhầm natri cacbonat với natri bicacbonat. Natri cacbonat là một chất tính ăn mòn cao, không dùng trong ăn uống, đặc biệt trong khuôn khổ gia đình hay thủ công.

Tính chất vật lý

Na₂CO₃ khan là chất bột màu trắng, hút ẩm và nóng chảy ở 851 ℃, nóng chảy không phân hủy tới 853 ℃^[1], còn cao hơn nhiệt độ này thì bắt đầu phân hủy^[2].

Na₂CO₃ dễ tan trong nước, khi tan trong nước phát ra nhiều nhiệt do tạo thành hydrat. Từ trong dung dịch, ở dưới 32,5 ℃ natri cacbonat kết tinh tạo Na₂CO₃·10H₂O, giữa khoảng 32,5–37,5 ℃ tạo Na₂CO₃·7H₂O, trên 37,5 ℃ biến thành Na₂CO₃·H₂O, và đến 107 ℃ thì mất nước hoàn toàn thành natri cacbonat khan^[1].

Độ tan của các hydrat chứa nhiều phân tử nước tăng theo nhiệt độ, còn của monohydrat thì ngược lại^[1]. Trong không khí, decahydrat Na₂CO₃·10H₂O dễ mất bớt nước kết tinh, tạo thành bột trắng vụn Na₂CO₃·5H₂O.^[2]

Tính chất hóa học

Tác dụng với axít mạnh tạo thành muối, nước và giải phóng khí CO₂:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑

Tác dụng với base tạo thành muối mới và base mới:

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2NaOH + CaCO₃↓

Tác dụng với muối tạo thành hai muối mới:

Na₂CO₃ + CaCl₂ → 2NaCl + CaCO₃

Chuyển đổi qua lại với natri bicacbonat theo phản ứng:

Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O ⇌ 2NaHCO₃

Khi tan trong nước, Na₂CO₃ bị thủy phân mạnh tạo môi trường base, làm đổi màu các chất chỉ thị: dung dịch phenolphtalein không màu thành màu hồng, quỳ tím hóa xanh:

Na₂CO₃ → 2Na⁺ + CO₃²⁻

CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻ ⇒ Dung dịch Na₂CO₃ có tính base yếu.

Ứng dụng

Trong công nghiệp, natri cacbonat được dùng để nấu thủy tinh, xà phòng, làm giấy, đồ gốm, phẩm nhuộm, dệt, điều chế nhiều muối khác của natri như borat, cromat...^[1]^[3]
Sản xuất keo dán gương, thủy tinh lỏng.^[1]

Sản xuất

Natri cacbonat có sẵn trong tự nhiên: trong các hồ muối, muối mỏ và tro của rong biển. Người Ai Cập cổ đã biết khai thác nguồn muối này từ 4000 năm trước, và từ thế kỷ XV–XVI, tro rong biển đã được dùng để sản xuất xà phòng và thủy tinh.^[1]

Trước đây trong công nghiệp thì Na₂CO₃ được sản xuất theo phương pháp sunfat, còn gọi là phương pháp Leblanc, do nhà hóa học Pháp N.Leblanc (1742–1806) đề ra năm 1791^[2]. Cụ thể như sau:

Nung hỗn hợp natri sunfat (Na₂SO₄) với than (C) và đá vôi (CaCO₃) ở 1000 ℃, sẽ có hai phản ứng xảy ra:
Na₂SO₄ + 2C → Na₂S + 2CO₂↑

Na₂S + CaCO₃ → Na₂CO₃ + CaS
Hòa tan hỗn hợp sản phẩm vào nước sẽ tách được CaS không tan ra khỏi Na₂CO₃. CaS sau đó có thể được dùng để sản xuất lưu huỳnh.

Natri cacbonat ngày nay hầu như được điều chế theo phương pháp amonia, hay còn gọi là phương pháp Solvay, do nhà hóa học Bỉ E.Solvay (1838–1922) đề ra năm 1864. Phương pháp này dựa vào phản ứng hóa học:

NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O ⇌ NaHCO₃ + NH₄Cl

NaHCO₃ ít tan trong nước được tách ra, nhiệt phân tạo thành Na₂CO₃:

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Tham khảo

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Hoàng Nhâm; Hóa học vô cơ cơ bản, tập hai - Các nguyên tố hóa học điển hình (2017); Nhà xuất bản Giáo dục; trang 47.
^ ^a ^b ^c Mai Văn Ngọc; Giáo trình Hóa học vô cơ 1 - Các nguyên tố nhóm A (2014); Nhà xuất bản Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh; trang 236.
^ Sách giáo khoa Hóa học 12 nâng cao (2013); Nhà xuất bản Giáo dục; trang 156.

Xem thêm

[:0-1] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Hoàng Nhâm; Hóa học vô cơ cơ bản, tập hai - Các nguyên tố hóa học điển hình (2017); Nhà xuất bản Giáo dục; trang 47.

[:1-2] Mai Văn Ngọc; Giáo trình Hóa học vô cơ 1 - Các nguyên tố nhóm A (2014); Nhà xuất bản Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh; trang 236.

[3] Sách giáo khoa Hóa học 12 nâng cao (2013); Nhà xuất bản Giáo dục; trang 156.

[1]

[2]

[3]