Сода та її види

Сода… Сучасною промисловістю виробляються мільйони тонн цієї речовини щорічно. І зазначені обсяги не затримуються на складах виробників, а активно залучаються в різних напрямках, сферах та процесах. Без соди не обходяться найрізноманітніші виробничі галузі: хімічні підприємства, скляні майстерні, металургійні компанії, текстильна індустрія, целюлозно-паперовий сегмент, харчопром, фармацевтика та багато іншого. Задіяння соди міцно вкоренилося у побуті: з її допомогою готують їжу, здійснюють прибирання у домівках, борються з неприємними запахами, нівелюють негативи від укусів комах тощо. Але тут слід розуміти, що не вся сода однакова й універсальна для вирішення всіх завдань. Наприклад, та, що використовується у металургії, не підходить для кулінарії та навпаки. І таких прикладів можна назвати чимало. Тож давайте розберемося, що таке сода, якою вона буває і де актуальне застосування різних видів соди.

Що таке сода та звідки вона береться?

Загальною назвою «сода» поєднуються натрієві солі вугільної к-ти. В натуральному вигляді це корисна копалина – в основному, результат водоупарювання содових (мінеральних карбонатних) озер. У штучному – синтезований варіативними методами матеріал.

Перші згадки про видобуток соди датуються XIV століттям до н. е., коли вона тотально застосовувалася в єгипетському скловиробництві. І практично до завершення XVIII ст. природна сода була ударно застосовуваною в промислових цілях. Основні обсяги продукту, як було зазначено вище, видобувалися з карбонатних вод. Також трохи цього матеріалу отримували із попелу деяких водоростей та рослин.

Коли почала енергійно розвиватися європейська промисловість і стало зрозуміло, що природні резерви соди не настільки великі, аби повністю задовольнити виробничі потреби, що стали повсюдно виникати, актуалізувався пошук методів синтетичного содоодержання. Закінчення XVIII ст., а саме 1793 рік – час, коли процес увінчався успіхом. Синтезувати соду вдалося французькому хіміку-технологу Ніколя Леблану, завдяки чому він і увійшов в історію. Вчений відкрив двоступінчастий спосіб отримання кальцинованої соди з морської солі (основу якої становить хлорид натрію NaCl) при впливі на неї концентрованою сірчаною кислотою (H₂SO₄) при t 800-900 °С (з виділенням соляної кислоти та твердого сульфату натрію). Отриманий в результаті реакції сульфат він подрібнив і сплавив у печі з вугіллям та вапняком (крейдою). Згодом для промислової реалізації цього методу Лебланом було збудовано спеціалізований завод, на якому щороку випускалося понад три сотні тонн кальцинованої соди. Але пізніше цей спосіб застарів. Йому на зміну прийшов вигідніший, коротший та зручніший аміачний спосіб отримання соди.

У середині XIX століття увага стосовно штучного содового виробництва перемістилась на бельгійського вченого-хіміка Ернеста Сольве. Він почав використовувати аміак (NH₃) та двоокис вуглецю (CO₂). Актуалізувалася потреба у застосуванні лише двох видів сировини: солі та вапняку.

Аміачний спосіб Сольве сприяв інтенсивному залученню соди у різних напрямках, зокрема в кондитерській галузі. Він досі не втратив актуальності і є основою більшості сучасних содовиробничих підприємств у всіх країнах світу, попри стрімкий технологічний прогрес. З кальцинованої соди, створюваної аміачним методом, виготовляють інші содові продукти.

Ключові етапи промислового аміачного содовиробництва (способу Сольве):

пропуск еквімольних обсягів газоподібних нітриду водню та вугільного ангідриду (тобто введення двовуглекислого амонію) в насичений розчин хлористого Na. Вуглекислота задіюється така, яка отримується випалом вапняку або крейди. Доцільність амонізації пояснюється введенням у розчин СО₂, малорозчинного в насиченому рідкому середовищі;
фільтрація та кальцинування (зневоднення) при нагріванні до 140-160 °C випалого залишку мало піддаваного розчиненню бікарбонату натрію з його переходом у карбонат натрію. Карбонізація аміачно-соляного розсолу – надважлива стадія виготовлення соди;
повернення вуглекислого газу, що утворився, і аміаку з маточного розчину першої стадії у виробничий цикл. Тобто витрачена вуглекислота частково регенерується.

Заради справедливості, відзначимо, що аміачний метод має істотний недолік. Він полягає у тому, що майже неможливо повністю трансформувати кухонну сіль в осад бікарбонату натрію. Однак це не заважає саме методу Сольве посідати до сьогодні лідерські позиції.

Що ж до виробництва бікарбонату натрію, він – проміжний продукт пром. отримання кальцинованої соди методом Сольве. Аби надати йому товарного вигляду, здійснюють очищення, найчастіше шляхом перекристалізації. Розчинником здебільшого виступає вода. Спосіб ґрунтується на властивості переважної кількості солей підвищувати розчинність зі збільшенням температурних параметрів. Загалом, відомі два способи виготовлення очищеного бікарбонату натрію: «сухий» та «мокрий». Перший реалізується розчиненням водою готової кальцинованої соди, для другого береться технічний бікарбонат.

Чотири види соди як три кити її існування

А тепер поговоримо безпосередньо про різновиди соди, їх особливості та відмінності. Вище ми згадували про кальциновану і харчову, а є ще каустична, яка поділяється на тверду та рідку. Всі вони заслуговують на окрему увагу.

Отже, сода як натрієва сполука буває чотирьох видів:

Харчова. Вона ж – питна та двовуглекисла, а також натрій двовуглекислий, або гідрокарбонат/бікарбонат натрію. Кисла натрієва сіль вугільної кислоти з формулою NaHCO₃.
Кальцинована. Також називається білизняною содою та карбонатом натрію. Виступає в ролі натрієвої солі вугільної к-ти з хім. формулою Na₂CO₃.
Каустична тверда. Гідроксид/гідроокис натрію (їдкий натр/луг, каустик) NaOH у твердому стані.
Каустична рідка. Теж гідроксид натрію, але у вигляді рідини (його водного розчину).

Кожна з цих сод має свою силу та прояв лужної реакції, що пояснює варіативність сфер використання кожної із них.

Сода харчова: особливості та сфери використання

З усіх різновидів соди найбільша популярність характерна харчовій. Вона не лише важлива для промисловості, вона є, напевно, у кожному будинку.

Гідрокарбонат натрію – це хімічна речовина, яка є слабкою натрієвою кислою сіллю H₂CO₃. Екологічно чистий продукт у вигляді легкого тонкокристалічного порошкоподібного реактиву. Безбарвні кристали в масі дають біле забарвлення. Смак – солоно-мильний. Запах відсутній. Тільки цей вид соди підходить для внутрішнього застосування та активно використовується як масштабно у харчовій промисловості, так і господинями на домашніх кухнях.

Хімічні властивості узагальнено можна описати так: усі, характерні для солі сильної основи та слабкої кислоти. Сода слабо піддається розчиненню у воді, зі збільшенням температури розчинність трохи підвищується. Її можна відокремити під час фільтрування. H₂O розчини супроводжуються слаболужною реакцією та незначною зміною pH у великому спектрі концентрацій. Це є основою залучення у ролі буферного р-чину. Густина водних р-чинів близька до густини чистої води.

Реагуючи з к-тами, бікарбонат натрію утворює відповідні солі. Наприклад, хлористий/сірчанокислий натрій – у присутності соляної/сірчаної кислоти. Відоме в господарстві «гасіння соди» етановою кислотою дає етаноат натрію, а лимонною – цитрат. Окрім цього, з’являється вугільна к-та, що в той же час розщеплюється на водну частину і вугільний ангідрид (проявляється в бульбашковій формі).

Основні термічні властивості речовини: t кипіння з розкл. – 851 °C, t плавлення – 270 °C. Термічно вона малостійка, при нагріванні до 50-60 °C розкладається і формує твердий карбонат натрію (кальцинований різновид), виводить двоокис вуглецю та воду в газову фазу. Аналогічне розкладання характерне і водним р-чинам питної соди. Максимальна ефективність розкладання спостерігається при 200 °C. Маса початкового матеріалу знижується десь на 37 %.

Користь та шкода двовуглекислого натрію

Головні корисні якості р-ни базуються на її лужності. Саме реагування з кислотами та олужнення середовища пояснює кислотонейтралізацію, антисептичний ефект, дієвість проти запалень та свербежу, підсушування, пом’якшення й відбілювання шкіри. Така сукупність корисних властивостей зумовлює активне задіяння у медицині.

Чи може харчова сода нашкодити? Так, якщо використовується в їжу у збільшених обсягах, а в якості лікувального компонента не за показаннями. Багато содових кристалів здатні нашкодити слизовій оболонці ШКТ і спровокувати алергії. Обережність у випадку з вживанням слід проявляти людям, котрі мають які-небудь проблеми зі шлунково-кишковим трактом (ерозії, виразки, знижену кислотність шлунка та ін.). Якщо содовий розчин надто часто буде присутній в їжі, може сильно порушитися функціонування травлення, шлунковий сік піддасться олужненню, надмірно лужним стане вміст кишківника. Також радимо бути обережними тим, хто працює на підприємствах з виготовлення соди: регулярне вдихання її кристалів та парів вуглекислоти може нашкодити дихальній системі.

Застосування двовуглекислого натрію можна описати словом «багатогранність». Першочергової уваги заслуговує використання речовини (у вигляді харчової добавки під кодом Е500) в харчопромі та кулінарії. З її участю виготовляють хлібобулочні та борошняні вироби, кондитерку, ковбаси, газовані напої. Також її використовують для очищення пром. обладнання.

Гашена сода – найвідоміший розпушувач для тіста, омлетів, який забезпечує пишноту. Гасити для відокремлення вуглекислоти можна оцтом або внесенням безпосередньо в кисле тісто (сметанкове чи кефірне), де процес гасіння покладається на молочну кислоту. У прісному тісті СО₂ виробляється при самій випічці під час реакції терморозкладання.

Бікарбонат натрію додають у їжу з бобових культур, щоб та швидше готувалася. Як компонент маринаду для м’яса він зменшує жорсткість м’язових волокон. У каві та чаї збільшує прозорість і ароматність, в мусах із фруктів та ягід – солодкість. Содовими розчинами можна мити покупні фрукти й замочувати овочі для позбавлення від нітратів. Картоплю, яка встигла потемніти, з їх допомогою вдається освітлити.

Застосовувати соду в кулінарії необхідно, дотримуючись дозувань. Якщо переборщити, можна надати страві характерного неприємного содового присмаку.

Затребувана харчова сода у медичній практиці та фармацевтиці. Актуальний пероральний прийом у ролі антациду для зниження кислотності травного соку та лікування виразки шлунка і 12-палої кишки. Содою можна дезінфікувати ротову порожнину, зуби і ясна при зубних болях, нальоті й для запобігання появі карієсу, полоскати рот і горло при різних запаленнях дихальних шляхів. Содовим розчином із залученням небулайзера показано робити інгаляції для посилення секреції мокротиння. Матеріал може задіюватися внутрішньовенно при реанімаційних заходах, щоб оперативно відкоригувати метаболічний ацидоз, і при отруєнні низкою ліків як антиаритмічний засіб.

Загалом застосування гідрокарбонату натрію актуальне в дерматологічному, гастроентерологічному, кардіологічному, стоматологічному, токсикологічному та інших медичних сегментах. До нього вдаються як традиційна, так і народна медицина при лікуванні багатьох недуг, для нормалізації стану при різних патологіях.

У хім. промисловості бікарбонат натрію використовують для створення барвників, реактивів, спінених пластичних мас та інших орган. матеріалів, а також буферних розчинів, побутової хімії й наповнення для порошкових вогнегасників.

Застосовується NaHCO₃ у різних галузях легкої промисловості, зокрема під час створення гуми для взуттєвих підошов. Не обходяться без цієї сировини шкіряна справа (обробка дубильними речовинами + нейтралізація) та текстильний сегмент (оздоблення шовку й бавовняного текстилю).

Побутові та інші додаткові варіанти використання харчової соди:

очищувальний та мийний засіб (для посуду, кухонного приладдя, поверхонь, сантехніки та техніки, килимових і вінілових покриттів, хромованих виробів…);
нейтралізатор неприємних запахів (у холодильнику, пральній або посудомийній машині, котячого, рибного, із взуття та ін.);
засіб для догляду за одягом та текстилем під час прання;
косметологічний продукт з ефектом пом’якшення, очищення й відбілювання шкіри, з можливістю надання блиску волоссю;
засіб для схуднення (прийняття корисних ванн на основі соди та морської солі);
дезінфектор та інсектицид (наприклад, для винищення тарганів);
незамінний помічник у походах (для миття посуду, як альтернатива зубній пасті, для гасіння багаття, від укусів комах тощо);
нейтралізатор електролітних слідів (у транспорті);

Кожен може розширити для себе спектр застосування харчової соди у побуті, зробивши ставку на ефективність, доступність, екологічність та універсальність цього продукту.

Нюанси зберігання. Зберігати двовуглекислий натрій слід у закритому вигляді, на віддалі від джерел вогню та сильних запахів, аби він не підлягав термовпливу й не вбирав сторонні аромати. Добре підійде сухе вентильоване приміщення з кімнатною температурою. Перед застосуванням можна перевірити реактивність продукту, погасивши дрібку соди оцтом: якщо утворюються бульбашки газу, можна приступати до роботи.

Кальцинована сода: чим відрізняється та навіщо потрібна

Кальцинована сода, або карбонат натрію – неорганічна кристалічна сполука, що добре розчиняється в H₂O, не має ароматичних параметрів. Характеризуючись значною гігроскопічністю, на повітрі вбирає газоподібну воду і вуглекислоту, при цьому формує кислу сіль двовуглекислий натрій. При зберіганні у відкритому вигляді злежується. Випускається під марками А (гранули), Б (порошок) та з нефелінової руди.

Є кілька модифікацій кальцинованої соди. А-модифікація формується при t 350 °C і трансформується на β-модифікацію до t 479 °C. Обидві мають кристалічну решітку моноклінної сингонії. Коли t перевищує 479 °C, виникає γ-модифікація з гексагональною решіткою. Т плавл. – 854 °C, t розкл. – 1000 °C (з формуванням окису натрію та вугільного ангідриду).

Кристалогідрати вуглекислого натрію можуть бути безбарвними моноклінними та ромбічними. У температурному проміжку 100-120 °C моногідрат зазнає вологовтрат. Загалом, існує 3 різні гідрати карбонату натрію (декагідрат, гептагідрат, моногідрат) і безводна сіль, що утворюється при нагріванні гідратів або кальцинуванні питної соди.

Як і харчова сода, кальцинована – натрієва сполука, проте зі сильнішою лужною реакцією: pH 11 проти 8. Кальцинованій соді характерна підвищена пухкість, порівняно з харчовою. Її не можна їсти – вдома вона підходить тільки для прибирання. Причому зі стійкими забрудненнями справляється ще краще. Якщо з гідрокарбонатом натрію акцент на запобіжні заходи робити не потрібно, то з карбонатом обов’язково. Останній небезпечний, здатний подразнювати шкіру та очі, а при тривалому впливі – провокувати дерматит. Кальцинована сода належить до матеріалів третього класу небезпеки. Але надто хвилюватися щодо цього не варто. Просто при використанні дотримуйтеся техніки безпеки, передусім використовуйте при роботі гумові рукавиці.

ГДК аерозольної форми вуглекислого натрію у повітряному просторі виробничих приміщень – 2 мг/м³.

Застосування. Основний напрямок, у якому використовують карбонат натрію (марка А) – скляне виробництво. Виступаючи флюсом для діоксиду кремнію, він знижує t плавлення з 2500 °C до 500 °C. Скло, що отримується, слабко, однак піддається розчиненню у воді. Аби надати йому повну водонерозчинність, в розплав додають також приблизно 10 % карбонату кальцію. Кальциновану соду використовують для виготовлення найпоширенішого скла для вікон і пляшок – натрієвого. Тут вона – традиційне джерело оксиду натрію. Також з її участю створюють оптичні, медичні та інші види скла.

Марка Б – популярний компонент різних засобів для чищення: пральних порошків, очисних продуктів, відбілювачів тощо. Ще її використовують у хімпромі (для отримання гліцеринів, деяких спиртів, емалей, фарб та пігменту ультрамарину), кольоровій металургії (створення алюмінію з бокситів), у виробництві паперу та целюлози, плюс в нафтопереробці (очищення нафти, зниження спільно з ПАР міжфазного натягу між водою та нафтою при ASP заводненні). Карбонатом натрію знежирюють метали й десульфатизують доменний чавун. Він – джерело для створення каустичної соди, бури та динатрійфосфату.

Ще один значущий функціональний напрямок кальцинованої соди – зменшення твердості води, зокрема пом’якшення води парових котлів. Ця речовина успішно знімає тимчасову і постійну твердість води, будучи водорозчинним джерелом карбонат-іонів для кальцієвих та магнієвих катіонів, що містяться в твердій воді в розчиненому вигляді. Карбонат-іони створюють нерозчинні тверді осади, які підлягають виведенню, й таким чином вода пом’якшується.

Ще кілька напрямків застосування білизняної соди:

садівництво (боротьба зі шкідниками, як от з гусінню та сірою гниллю);
харчова промисловість (розпушення, регулювання кислотності, перешкоджання грудкуванню та злежуванню);
виготовлення сигаретних фільтрів;
господарські потреби (очищення посуду, сантехніки, різних поверхонь, виведення плям жиру та фарби, усунення каналізаційних засмічень, водопом’якшення при пранні, альтернатива порошку та анти-накип захист пральної машинки, запобігання полімеризації моторного мастила…).

Тверда і рідка каустична сода

Гідроксид натрію є найпоширенішим лугом. Свою альтернативну назву «їдкий луг» він отримав, бо здатний роз’їдати шкіру, аж до нанесення дуже сильних опіків. Також руйнує папір та іншу органіку.

Випускається гідроксид натрію у твердому та рідкому вигляді без запаху. Твердий матеріал має гранульовану структуру з лусочками розміром 5-20 мм, білий колір, відрізняється суттєвою гігроскопічністю, піддається розпливанню на повітрі, інтенсивно вбирає з атмосфери водні пари і вуглекислоту. Добре розчинний у воді, під час процесу виділяє багато теплоти. Розчин мильний на дотик. Рідкий каустик може бути безбарвним або забарвленим, легко випаровується.

За стандартом твердий тех. їдкий натр виробляється, відповідно до відмінної методики, в таких варіантах: ТР (ртутний/лускатий) і ТД (діафрагмовий/плавлений). Марки рідини: РР (ртутна), РХ (хімічна) та РД (діафрагмова).

Каустична сода є сильною хім. основою. Її водним розчинам властива значна лужна реакція. Ця сполука реагує з кислотами (утворюючи солі та H₂O), амфотерними основними та кислотними оксидами й гідроксидами, з металами (Al, Zn, Ti), неметалами, галогенами, галогеноалканами, ефірами та амідами. Осаджує водокиси металів. Так, зокрема, отримують гель гідроксиду алюмінію, діючи каустиком на сірчанокислий Al у водному розчині, запобігаючи надлишку лугу і розпаду осаду. Алюміній, до речі, з легкістю розчиняється в NaOH, внаслідок чого з’являється розчинна сукупність водню і тетрагідроксоалюмінату Na.

Застосування. Їдкий натр використовується у таких галузях: хімія та нафтохімія, газова промисловість і металургія, медицина, целюлозно-паперовий сегмент, виробництво мінеральних добрив. Його унікальні властивості пояснюють різнопланове застосування по всьому світу.

Ключові сфери та процеси залучення каустичної соди:

нейтралізація кислот та їхніх окисів в якості реагента чи каталізуючого агента в хім. промисловості;
створення чистих металів;
травлення алюмінію;
мастиловиготовлення (нафтопереробний сегмент);
виготовлення біодизелю з натуральної рослинної олії-сировини;
варіння сульфатної целюлози, паперо- та картоновиробництво;
виробництво деревноволокнистих плит;
мерсеризаційна обробка вовни та бавовни для забезпечення високих міцнісних параметрів та приємного блиску (текстильна галузь);
виробництво твердого і рідкого мила (при поєднанні з жирами та їдким калі), шампунів й іншої мийної продукції;
водоочищення від дрібних включень;
пром. миття, очищення пресових форм автомобільних покришок;
усунення накипу, нагару та трубних засмічень у побуті;
знищення шкідників та бур’янів на садово-городніх ділянках;
дезінфікування при вірусних та бактеріальних захворюваннях;
видалення бородавок і папілом у косметології;
дегазація токсинів, очищення повітряного простору від діоксиду вуглецю в ЦО;
харчопром (видалення шкірки з плодів, виготовлення хлібобулочних продуктів, какао, шоколаду, напоїв, пом’якшення маслин та їх забарвлення у чорний колір, надання кольору карамелі).

Техніка безпеки. З усіх видів соди каустична потенційно становить найбільшу небезпеку, тому з нею слід бути максимально обережними. Належить до другого класу небезпеки за впливом на людський організм. Має яскраво виражені лужні властивості, дуже токсична і роз’їдає органіку. При роботі з нею слід використовувати ЗІЗ: спецодяг, гумові рукавиці, окуляри, які захищають від бризок.

Попадання цієї речовини на шкірні покриви і слизові оболонки загрожує серйозними хім. опіками. Контакт очей із великими обсягами каустика може призвести до незворотної втрати зору. Якщо він потрапить на слизові, треба відразу ж вимити місце дотику струменем води, якщо на дерму – слабким розчином етанової і ортоборної кислот, в очі – негайно обробити їх розчином борної кислоти, а потім водою.

ГДК NaOH у робочому просторі – 0,5 мг/м³.

Їдкий натр негорючий, небезпеки пожежі та вибуху не несе. Але небезпечний для довкілля, оскільки здатний пригнічувати біохім. процеси і здійснювати токсичний вплив на живі організми. Щоб запобігти шкоді, важливо дотримуватися правил перевезення та зберігання, а також тех. регламенту. Відповідно до гігієнічних норм, атмосфера населених місць не повинна мати у своєму складі понад 0,01 мг/м³ гідроксиду натрію. Витікання або розпилення великих обсягів цього реактиву слід нейтралізувати слабким кислотним р-чином з подальшою його відправкою на знешкодження і утилізацію.

Підсумуємо. Висновок, який можна зробити зі сказаного вище: всі види соди відіграють важливу роль у промисловому сегменті та житті сучасної людини. Кожен з них має свої особливості, спектри застосування та нюанси безпеки. Але кожен затребуваний і необхідний. Можна з цілковитою впевненістю сказати, що актуальність кальцинованої, харчової, каустичної твердої та рідкої соди не знизиться в майбутньому, а може лише наростити обороти. Тож правильний і логічний підсумок – добре зорієнтуватися в специфіці видів й зуміти брати із кожного максимальну користь.

admin