Физические и химические свойства соды

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сода – тривиальное название карбоната натрия (углекислый натрий) – натриевой соли угольной кислоты.

Формула – Na₂CO₃. Молярная масса – 106 г/моль.

Химические свойства соды

В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, о чем свидетельствует наличие щелочной среды:

CO₃^2- + H₂O ↔ HCO₃^— + OH^—.

Карбонат натрия термически неустойчив и при нагревании разлагается на составляющие его оксиды:

Na₂CO₃ = Na₂O + CO₂↑.

При пропускании через насыщенный водный раствор карбоната натрия углекислого газа при нагревании происходит образование средней соли угольной кислоты – гидрокарбоната натрия:

Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ = 2NaHCO₃.

Карбонат натрия растворяется в разбавленных растворах кислот с образованием новых солей и угольной кислоты, которая сразу же разлагается на углекислый газ и воду, т.е. более сильные кислоты способны вытеснять натрий из карбоната:

Na₂CO₃ +2HCl_dilute = 2NaCl +CO₂↑ + H₂O;

Na₂CO₃ +2HF_dilute = 2NaF +CO₂↑ + H₂O;

3Na₂CO_3(conc) +2H₃PO_4dilute = 2Na₃PO₄ +3CO₂↑ + 3H₂O (boiling);

Карбонат натрия взаимодействует с насыщенными растворами щелочей активных металлов (Ca, Sr, Ba) с образованием нерастворимых карбонатов этих металлов:

Na₂CO₃ + Me(OH)₂ = MeCO₃↓ + 2NaOH (Me = Ca, Sr, Ba).

Карбонат натрия взаимодействует с простыми веществами – неметаллами, такими как галогены и углерод:

3Na₂CO_3(conc) + 3Hal₂ = 5NaHal + NaHalO₃ + 3CO₂↑;

Na₂CO₃ +2C = 2Na + 3CO (t $^{\circ}$ ).

При пропускании через раствор карбоната натрия сернистого газа образуется сульфит натрия:

Na₂CO₃ + SO₂ = Na₂SO₃ + CO₂↑.

Физические свойства соды

Безводный карбонат натрия – кристаллический порошок белого цвета. Температура плавления 852 $^{\circ}$ С. Хорошо растворим в воде, нерастворим в ацетоне, сероуглероде, мало растворим в этаноле, хорошо растворим в глицерине.

Получение соды

Ранее карбонат натрия получали из природных источников (водоросли). Сейчас, в основном из природного сульфата натрия по реакции:

Na₂SO₄ + 3C + 2O₂ = 2Na₂CO₃ + CO₂ + 2SO₂;

CaCO₃ + C + Na₂SO₄ = Na₂CO₃ + 4CO +CaS.

Применение соды

Карбонат натрия нашел широкое применение в производстве стекла, мыла и различных моющих и чистящих средств, служит сырьем для получения гидроксида и гидрофосфата натрия и других веществ. В пищевой промышленности его используют в качестве регулятора кислотности и разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию (E500).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Сколько кристаллической соды потребуется для полной нейтрализации 196 г серной кислоты?

Решение

Кристаллическая соды – водный гидрат, т.е. молекула состава Na₂CO₃×10H₂O. Запишем уравнение реакции нейтрализации серной кислоты кристаллической содой:

Na₂CO₃×10H₂O + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂↑ + 10H₂O.

Молярная масса кристаллической соды, рассчитывается как сумма молярных масс карбоната натрия и 10 молекул воды. Она равна – 286 г/моль. Молярная масса серной кислоты – 98 г/моль. Согласно уравнению реакции количество вещества кристаллической соды – 1 моль, количество вещества – 1моль. Следовательно, теоретические массы этих веществ – 286 и 98 г, соответственно.

Обозначим искомую массу (практическую) как х. Составим пропорцию:

х г Na₂CO₃×10H₂O – 196 г H₂SO₄;

286 г Na₂CO₃×10H₂O – 98 г H₂SO₄.

Тогда х = 286×196/98 = 572. Следовательно, масса кристаллической соды 572 г.

Ответ

Масса кристаллической соды – 572 г.

ПРИМЕР 2

Задание

Найдите массу соды, необходимую для приготовления 50 мл 10%-го раствора карбоната натрия (ρ = 1,150 г/мл).

Решение

Молярная масса карбоната натрия, рассчитанная с использованием таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 106 г/моль. Найдем массу раствора карбоната натрия:

m_solution = ρ×V = 1,150×50 = 57,5 г.

Следовательно, масса карбоната натрия будет равна:

m = m_solution×ω/100% = 57,5×0,1 = 5,75 г.