Structure, utilisations et propriétés du carbonate de sodium (Na2CO3)

Le carbonate de sodium (Na₂CO₃₎ C'est un sel inorganique de sodium, de métal alcalin et d'acide carbonique. Il est également connu dans le monde entier sous le nom de carbonate de sodium. Les lacs et les activités volcaniques ont enrichi les sols en sodium à partir duquel les plantes ont été nourries; Puis, après un incendie, ces plantes ont dispersé les cendres de carbonate.

Comment ce sel de sodium métallique se forme-t-il? Le sodium pur a une configuration de valence [Ne] 3s¹. L'électron de l'orbitale 3s¹ il est facilement détaché par d'autres éléments de la nature (comme le soufre, l'oxygène, le chlore, le fluor, etc.), formant des composés minéraux où l'ion stable Na participe⁺.

Le Na⁺ il est accompagné d'autres espèces ioniques dans ces solides; Parmi ceux-ci, le carbonate de sodium est l'un des plus présents dans la nature. Depuis lors, il a été utilisé dans toutes les civilisations à travers les âges. Ces civilisations trouvaient dans cette poussière blanche grisâtre des propriétés bénéfiques pour leurs maisons et leurs habitants.

Ces propriétés ont marqué leurs utilisations, qui maintiennent aujourd'hui les aspects traditionnels du passé, et d'autres répondent aux besoins actuels.

Le carbonate de sodium est très abondant dans la nature, et peut-être aussi dans d’autres territoires en dehors de la planète Terre, comme certaines des lunes du système solaire.

Index

• 1 formule
• 2 structure
• 3 utilisations
• 4 Comment ça se passe?
• 5 propriétés
• 6 références

Formule

La formule chimique du carbonate de sodium est Na₂CO₃. Comment est-il interprété? Cela signifie que, dans le solide cristallin, pour chaque ion CO₃^2- il y a deux ions Na⁺.

Structure

Dans l'image supérieure, la structure du Na est représentée₂CO₃ anhydride (également appelé soude calcinée). Les sphères violettes correspondent aux ions Na⁺, tout en noir et rouge aux ions CO₃^2-.

Les ions carbonates ont une structure trigonale plate, avec les atomes d'oxygène à leurs sommets.

L'image donne un panorama vu d'un plan supérieur. Les ions Na⁺ ils sont entourés de six atomes d'oxygène provenant des ions CO₃^2-. C'est-à-dire dans le Na₂CO₃ Anhydride Sodium se trouve avec une géométrie de coordination octaédrique (il est entouré par un octaèdre).

Cependant, cette structure est également capable de loger des molécules d'eau, interagissant par des liaisons hydrogène avec les sommets des triangles.

En fait, les hydrates de Na₂CO₃ (Na₂CO₃· 10h₂O, Na₂CO₃· 7H₂O, Na₂CO₃· H₂Ou, et d'autres) sont plus abondants que le sel anhydre.

La thermonatrite (Na₂CO₃· H₂O), le natron (Na₂CO₃· 10H₂O) et la chaise haute (Na₃(HCO₃) (CO₃) · 2H₂Ou ils sont les principales sources naturelles de carbonate de sodium, en particulier le trona minéral, représenté dans la première image.

Utilise

Le carbonate de sodium remplit de nombreuses fonctions chez l'homme, la maison et l'industrie, parmi lesquelles:

- Le carbonate de sodium est utilisé dans de nombreux produits de nettoyage. Cela est dû à son pouvoir désinfectant, à sa capacité à dissoudre les graisses et à ses propriétés d'adoucissement de l'eau. Il fait partie des détergents utilisés dans les blanchisseries, les lave-vaisselle automatiques, les nettoyants à vitres, les détachants, les javellisants, etc.

- Le désinfectant au carbonate peut être utilisé sur des surfaces dures non rugueuses, telles que les sols, les murs, la porcelaine et les baignoires, à l'exception des fibre de verre et l'aluminium, qui peut être rayé par elle.

- Il est utilisé dans certains aliments pour empêcher la prise en masse qui peut se produire dans ces aliments.

- Il est présent dans plusieurs produits de soins personnels, tels que les bains moussants, les dentifrices et les savons.

- Il est utilisé dans l'industrie du verre en raison de sa capacité à décomposer les silicates.

- Il est utilisé dans l'entretien des piscines, où il remplit une fonction de désinfection et de régulation du pH.

- Chez l'homme, il est utilisé en thérapeutique dans le traitement de l'acidité et de la dermatite.

- En médecine vétérinaire, il est utilisé dans le traitement de la teigne et du nettoyage de la peau.

Comment ça se fait?

Le carbonate de sodium peut être fabriqué à partir de saumure de mers et de calcaire (CaCO₃) dans le processus Solvay. Dans l'image supérieure, un diagramme du processus est montré, indiquant les itinéraires de production, ainsi que les réactifs, les intermédiaires et les produits. Les réactifs sont écrits avec des lettres vertes et les produits avec des lettres rouges.

Le suivi de ces réactions peut être un peu compliqué, mais l'équation globale qui indique uniquement les réactifs et les produits est la suivante:

2NaCl (aq) + CaCO₃(s) <=> Na₂CO₃(s) + CaCl₂(ac)

Le CaCO₃ Il a une structure cristalline très stable, donc il faut constamment beaucoup d’énergie pour le décomposer en CO₂. De plus, ce procédé génère de grandes quantités de CaCl₂ (chlorure de calcium) et d’autres impuretés dont les rejets affectent la qualité de l’eau et de l’environnement.

Il existe également d’autres méthodes de production du carbonate de sodium dans les milieux industriels, tels que les procédés Hou et Leblanc.

Aujourd'hui, il est possible de l'obtenir à partir de ses minéraux naturels, étant le trona le plus abondant.

Par contre, la méthode la plus traditionnelle consistait à cultiver et à brûler des plantes et des algues riches en sodium. Ensuite, les cendres ont été baignées avec de l'eau et soumises à un chauffage jusqu'à ce que le produit soit obtenu. De là sont apparues les fameuses cendres de soude.

Propriétés

Le Na₂CO₃ est un solide blanc hygroscopique, sans odeur, d'un poids moléculaire de 106 g / mol et d'une densité de 2,54 g / ml à 25 ° C.

Ses propriétés changent car il incorpore une molécule d'eau dans sa structure cristalline. Puisque l'eau peut former des liaisons hydrogène et que les ions "s'ouvrent" entre eux, le volume du cristal augmente et la densité de l'hydrate diminue. Par exemple, pour le Na₂CO₃· 10H₂Ou, sa densité est de 1,46 g / ml.

Le Na₂CO₃ fond à 851 ° C, se décomposant selon l'équation suivante:

Na₂CO₃(s) => Na₂O (s) + CO₂g)

Encore une fois, malgré le fait que les ions CO₃^2- et Na⁺ Ils diffèrent par leurs tailles, leurs interactions électrostatiques sont très efficaces et maintiennent un réseau cristallin stable.

Les molécules d'eau «entravent» ces interactions et, par conséquent, les hydrates sont plus sensibles à la décomposition que l'anhydride.

C'est un sel basique; c'est-à-dire que dissous dans l'eau génère une solution avec un pH supérieur à 7. Cela est dû à l'hydrolyse du CO₃^2-, dont la réaction libère OH^- au milieu:

CO₃^2-(ac) + H₂O (l) <=> HCO₃^-(ac) + OH^-(ac)

Il est très soluble dans l'eau et dans les solvants polaires, tels que le glycérol, la glycérine, l'acétone, les acétates et l'ammoniac liquide.

Références

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique Dans Les éléments du groupe 1. (quatrième édition, page 265). Mc Graw Hill.
2. scifun.org. (2018). Hydrogénocarbonate de sodium et carbonate de sodium. Extrait le 8 avril 2018 de: scifun.org
3. Wikipedia. (2018). Carbonate de sodium. Récupéré le 8 avril 2018 de: en.wikipedia.org
4. PubChem. (2018). Carbonate de sodium Récupéré le 8 avril 2018 de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Ciner Resources Corporation. (2018). Carbonate de soude Extrait le 8 avril 2018 de: ciner.us.com
6. Qniemiec. (7 mai 2010). Processus Solvay. [Figure] Récupéré de: Wikimedia.org
7. Peltier K. (3 juillet 2018). Tout ce que vous devez savoir sur la carbonite de sodium. Récupéré le 8 avril 2018 de: thespruce.com
8. Industries Nettes. (2018). Carbonate de sodium - Utilisations du carbonate de sodium. Récupéré le 8 avril 2018 sur: science.jrank.org