Il carbonato di sodio (Na 2 CO 3) è un sale inorganico di sodio, metallo alcalino e acido carbonico. È anche conosciuto in tutto il mondo come carbonato di sodio. I laghi e le attività vulcaniche arricchivano i terreni di sodio, di cui si nutrivano le piante; poi, dopo un incendio, queste piante spargono le ceneri carbonatiche.
Come nasce questo sale dal sodio metallico? Il sodio puro ha una configurazione di valenza 3s 1 . L'elettrone dell'orbitale 3s 1 viene facilmente staccato da altri elementi della natura (come zolfo, ossigeno, cloro, fluoro, ecc.), Formando composti minerali a cui partecipa lo ione stabile Na + .
Na + è accompagnato da altre specie ioniche in questi solidi; Di questi, il carbonato di sodio è solo uno in più presente in natura. Da allora è stato utilizzato in tutte le civiltà nel corso dei secoli. Queste civiltà stavano trovando in questa polvere bianca grigiastra proprietà benefiche per le loro case e la loro gente.
Queste proprietà hanno segnato i suoi usi, che oggi mantengono gli aspetti tradizionali del passato, e altri si adattano alle esigenze attuali.
Il carbonato di sodio è molto abbondante in natura, e forse anche in altri territori al di fuori del pianeta Terra, come alcune delle lune del sistema solare.
Formula
La formula chimica del carbonato di sodio è Na 2 CO 3 . Come viene interpretato? Significa che, nel solido cristallino, per ogni ione CO 3 2– ci sono due ioni Na + .
Struttura
L'immagine in alto mostra la struttura dell'anidride Na 2 CO 3 (chiamata anche soda calcinata). Le sfere viola corrispondono agli ioni Na + , mentre le sfere nera e rossa corrispondono agli ioni CO 3 2– .
Gli ioni carbonato hanno una struttura trigonale piatta, con atomi di ossigeno ai vertici.
L'immagine fornisce un panorama visto da un piano più alto. Gli ioni Na + sono circondati da sei atomi di ossigeno, provenienti dagli ioni CO 3 2– . Cioè, in Na 2 CO 3 l' anidride sodica incontra una geometria di coordinazione ottaedrica (è racchiusa al centro di un ottaedro).
Tuttavia, questa struttura è anche in grado di ospitare molecole d'acqua, interagendo mediante legami idrogeno con i vertici dei triangoli.
Infatti, gli idrati di Na 2 CO 3 (Na 2 CO 3 · 10H 2 O, Na 2 CO 3 · 7H 2 O, Na 2 CO 3 · H 2 O e altri) sono più abbondanti del sale anidro.
Thermonatrite (Na 2 CO 3 · H 2 O), natron (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) e trone (Na 3 (HCO 3 ) (CO 3 ) · 2H 2 O sono le principali fonti naturali di carbonato sodio, in particolare il minerale trona, rappresentato nella prima immagine.
applicazioni
Il carbonato di sodio svolge numerose funzioni nelle persone, nelle case e nell'industria, tra queste spiccano le seguenti:
- Il carbonato di sodio è utilizzato in molti prodotti per la pulizia. Ciò è dovuto alla sua capacità disinfettante, al suo potere di sciogliere i grassi e alla sua proprietà di ammorbidire l'acqua. Fa parte dei detersivi utilizzati in lavanderie, lavastoviglie automatiche, detergenti per vetri, smacchiatori, candeggine, ecc.
- Il disinfettante carbonato può essere utilizzato su superfici dure non ruvide, come pavimenti, pareti, porcellana e vasche da bagno, ad eccezione della fibra di vetro e dell'alluminio, che possono essere graffiati.
- Viene utilizzato in alcuni alimenti per evitare l'agglomerazione che può verificarsi in questi.
- È presente in vari prodotti per la cura della persona, come bagnoschiuma, dentifrici e saponi.
- Viene utilizzato nell'industria del vetro per la sua capacità di decomporre i silicati.
- Viene utilizzato nella manutenzione delle piscine, dove svolge una funzione disinfettante e di regolazione del pH.
- Nell'uomo è utilizzato terapeuticamente nel trattamento del bruciore di stomaco e della dermatite.
- In medicina veterinaria è utilizzato nel trattamento della tigna e nella pulizia della pelle.
Com'è fatto?
Il carbonato di sodio può essere prodotto utilizzando salamoia dei mari e calcare (CaCO 3 ) nel processo Solvay. Nell'immagine sopra è illustrato un diagramma del processo indicante i percorsi di produzione, nonché i reagenti, gli intermediari ei prodotti. I reagenti sono scritti con lettere verdi e i prodotti con lettere rosse.
Il monitoraggio di queste reazioni può essere un po 'complicato, ma l'equazione generale che indica solo i reagenti e i prodotti è:
2NaCl (aq) + CaCO 3 (s) <=> Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (aq)
CaCO 3 ha una struttura cristallina molto stabile, quindi richiede costantemente molta energia per decomporlo in CO 2 . Inoltre, questo processo genera grandi quantità di CaCl 2 (cloruro di calcio) e altre impurità, i cui scarichi influiscono sulla qualità delle acque e dell'ambiente.
Esistono anche altri metodi di produzione per il carbonato di sodio in ambienti industriali, come i processi Hou e Leblanc.
Oggi è sostenibile ottenerlo dai suoi minerali naturali, il trona è il più abbondante di questi.
D'altra parte, il metodo più tradizionale consisteva nel coltivare e bruciare piante e alghe ricche di sodio. Quindi, le ceneri sono state bagnate con acqua e sottoposte a riscaldamento fino ad ottenere il prodotto. Da qui proveniva il famoso carbonato di sodio.
Proprietà
Na 2 CO 3 è un solido bianco igroscopico inodore con un peso molecolare di 106 g / mol e una densità di 2,54 g / mL a 25 ºC.
Le sue proprietà cambiano quando incorpora una molecola d'acqua nella sua struttura cristallina. Poiché l'acqua può formare legami idrogeno e gli ioni "fanno spazio" tra di loro, il volume del cristallo aumenta e la densità dell'idrato diminuisce. Ad esempio, per Na 2 CO 3 · 10H 2 O, la sua densità è 1,46 g / mL.
Na 2 CO 3 fonde a 851 ºC, decomponendosi secondo la seguente equazione:
Na 2 CO 3 (s) => Na 2 O (s) + CO 2 (g)
Anche in questo caso, sebbene gli ioni CO 3 2– e Na + differiscano per dimensioni, le loro interazioni elettrostatiche sono molto efficienti e mantengono un reticolo cristallino stabile.
Le molecole d'acqua "intralciano" queste interazioni e, di conseguenza, gli idrati sono più suscettibili alla rottura dell'anidride.
È un sale base; ovvero, sciolto in acqua, genera una soluzione con un pH maggiore di 7. Ciò è dovuto all'idrolisi della CO 3 2– , la cui reazione rilascia OH - nel mezzo:
CO 3 2– (aq) + H 2 O (l) <=> HCO 3 - (aq) + OH - (aq)
È molto solubile in acqua e in solventi polari, come glicerolo, glicerina, acetone, acetati e ammoniaca liquida.
Riferimenti
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. In Gli elementi del gruppo 1. (Quarta edizione., P. 265). Mc Graw Hill.
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