Сода

Характеристики и физические свойства соды

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Карбонат натрия (кальцинированная сода, стиральная сода) в обычных условиях представляет собой кристаллы белого цвета (рис. 1), которые плавятся без разложения и разлагаются при дальнейшем нагревании (температура плавления 851^oС).

Хорошо растворяется в воде (гидролизуется по катиону) создавая сильнощелочную среду.

Рис. 1. Сода. Внешний вид.

Основные характеристики соды приведены в таблице ниже:

Молекулярная формула	Na₂CO₃
Молярная масса, г/моль	106
Плотность, г/см³	2,53
Температура плавления, ^oС	852
Температура кипения, ^oС	1600
pK_a	10,33

Получение соды

Основной способ получения соды заключается в пропускании через насыщенный раствор хлорида натрия аммиака и диоксида углерода, в результате чего образуется малорастворимый гидрокарбонат натрия, а затем нагреванием его до температуры 140 – 160^oC:

NaCl + H₂O + NH₃ + CO₂ =NaHCO₃↓ + NH₄Cl;

NaHCO₃ = Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O.

Нагревание смеси карбоната кальция и сульфида натрия при 1200^oС также позволяет получить карбонат натрия:

Na₂S + CaCO₃ = Na₂CO₃ + CaS.

Химические свойства соды

Карбонат натрия представляет собой среднюю соль, которая в водном растворе способна диссоциировать на ионы:

Na₂CO₃↔ 2Na⁺ + CO₃^2-.

При нагревании до температуры выше 1000^oС карбонат натрия разлагается на составляющие его оксиды:

Na₂CO₃ = Na₂O + CO₂↑.

Сода реагирует с кислотами (1), неметаллами (2) и их оксидами (3):

Na₂CO₃ + 2HCl_dilute = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O (t = 30 – 40^oC);

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

3Na₂CO₃ + 2H₃PO_{4 (dilute)} = 2Na₃PO₄ + 3CO₂↑ + 3H₂O. [1]

Na₂CO₃ + 3Cl₂ = 5NaCl + NaClO₃ + 3CO₂↑;

Na₂CO₃ + 3Br₂ = 5NaBr + NaBrO₃ + 3CO₂↑;

Na₂CO₃ + 3I₂ = 5NaI + NaIO₃ + 3CO₂↑. [2]

Na₂CO₃ + SO₂ = Na₂SO₃ + CO₂↑. [3]

Карбонат натриявосстанавливается углеродом:

Na₂CO₃ + 2C = 2Na + 3CO (t = 900 – 1000^oC).

Применение соды

Основные области применения соды: производство стекла, бытовой химии (стиральные порошок и различные моющие средства), эмалей, мыла. Карбонат натрия используется в качестве пищевой добавки Е500 – разрыхлитель, который препятствует комкованию и слеживанию продуктов.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

К 200-м граммам 5%-го раствора хлорида натрия добавили 15 г этой же соли и столько же граммов воды. Чему стала равна массовая доля хлорида натрия в получившемся растворе?

Решение

Решение задачи следует начать с записи формулы для вычисления массовой доли растворенного вещества:

ω = m_solute / m_solution × 100%;

Найдем массу растворенного вещества хлорида натрия в изначальном растворе:

m_solute = ω / 100% × m_solution;

m_solute (NaCl) = ω (NaCl) / 100% × m_solution;

m_solute (NaCl) = 5 / 100% × 200 = 10 г.

Рассчитаем массу нового раствора:

m_solution(new) = m_solute + m(NaCl) + m (H₂O);

m_solution(new) = 200 + 15 + 15 = 230 г.

Найдем общую массу растворенного хлорида натрия и его массовую долю в новом растворе:

m(NaCl)_sum = m_solute (NaCl) + m(NaCl);

m(NaCl)_sum = 10 + 15 = 25 г.

ω (NaCl)_new= m(NaCl)_sum / m_solution(new) × 100%;

ω (NaCl)_new= 25 / 230 × 100% = 11%.

Ответ

Получится 11%-й раствор хлорида натрия.

ПРИМЕР 2

Задание

В соединении натрия с кислородом массовая доля металла составляет 44,8%. Определите простейшую формулу этого соединения.

Решение

Вычислим массовую долю кислорода в соединении:

ω(O) = 100% — ω(Na) = 100% — 44,8% = 55,2%.

Обозначим число атомов натрия в соединении «х», а кислорода – «у». Тогда,

x:у = ω(Na) / A_r (Na) : ω(O) / A_r (O);

x:у = 44,8 / 23: 55,2 / 16;

x:у = 1,95 : 3,45.

Разделим полученные значения на наименьшее из них, т.е. на 1,95:

x:у = 1 : 2.

Значит формула соединения натрия с кислородом имеет вид NaO₂. Это надпероксид натрия.