کربنات سدیم | سودا اش | Sodium carbonate | Na2CO3

کربنات سدیم چیست

سدیم کربنات به انگلیسی Sodium carbonate یک نمک سدیمی با فرمول شیمیایی Na₂CO₃ است که که نام دیگر آن سودا اش بوده و از ترکیب آن با کربنیک اسید بدست می آید. سدیم کربنات از نظر فیزیکی دارای حالت جامد معدنی و سفید رنگ می باشد و از لحاظ شیمیایی حالت قلیایی قوی دارد. سودا اش برای تولید محصولات تمیز کننده سازگار با محیط زیستبکار می رود. سدیم کربنات معمولا به صورت پودر سفید جامد تولید شده و در محصولات مختلف نظیر مواد شوینده ، قارچ کش ها، ضدعفونی کننده ها، علف کش و مواد تنظیم کننده پی اچ استفاده می گردد. این ترکیب در تولید محصولات آرایشی و بهداشتی هم کاربرد دارد.

کربنات سدیم که با اسامی مختلفی همچون سودا اش ، کربنات دی سدیم، کلسیم سودا، نمک سدیم و سدیم کربنیک معروف است یک ترکیب معدنی به بصورت هیدراته و خشک می باشد. سودا اش کاملا در آب محلول است و خاصیت قوی بازی دارد. از جمله ویژگی های سدیم کربنات می توان به خاصیت قلیایی و پی اچ بالا اشاره نمود که در صورت ترکیب با آب از طریق ایجاد واکنش شیمیایی به ترکیبات اسید کربنیک و هیدروکسید سدیم تبدیل می گردد.

روش های تولید کربنات سدیم

نیکلاس لوبلان (لبلانک)

در سال ۱۷۹۱، دانشمندی به نام نیکلاس لبلنک روشی جهت تولید سودا اش از نمک، اسید سولفوریک و زغال سنگ ابداع نمود. وی ابتدا نمک را در سولفوریک اسید جوشاند که در نتیجه سدیم سولفور و گاز هیدروژن کلرید آزاد می کرد. بعد مخلوط سولفات سدیم را با پودر سنگ کربنات کلسیم و زغال سنگ حرارت می دهند تا سدیم کربنات ، گاز کربنیک و کلسیم سولفور بدست آید. سودااش از تصفیه خاکستر و آب تولید می شود و با تبخیر آب جمع می گردد.

اسید کلریدریکی که از این فرایند بدست می آید باعث آلودگی هوا می شود و کلسیم سولفید هم یک ماده بی فایده و اضافی است. بنابراین این روش کم کم از فرایند تولید حذف شد.

روش سولوی

ارنست سولوای شیمیدان بلژیکی این روش را ابداع نمود. طی فرایند سولوی ، سدیم کلرید توسط آمونیاک به کربنات سدیم تبدیل می‌شود. این روش در یک برج بزرگ تو خالی انجام می گردد و در ته این برج ، کربنات کلسیم (سنگ آهک) گرما داده می شود تا گاز کربنیک آزاد شده و از قسمت ابتدایی برج ، محلول غلیظی از سدیم کلرید و آمونیک داخل آن می ریزند. زمانی که در میان آن کربن دی‌اکسید بجوشد ، جوش شیرین ته نشین خواهد شد. در مرحله بعد جوش شیرین از طریق حرارت دهی به صورت سدیم کربنات تبدیل می گردد و آب و گاز کربنیک و دیگر ترکیبات را بوجود می آورد. آمونیاک یک محصول جانبی آمونیوم کلرید هم دوباره در مجاورت آهک هیدراته باقی‌ مانده از واکنش گاز کربنیک بدست می آید. در فرایند سولوی ، آمونیاک دوباره جمع آوری می گردد و فقط آب نمک و آهک استفاده می شود و فقط کلسیم کلرید باقی خواهد ماند. اصولا این روش برتری اقتصادی نسبت به روش لوبلان دارد و سرعت تولید سودا اش هم بیشتر خواهد بود. تا پایان قرن نوزده میلادی در حدود نود درصد سدیم کربنات از طریق این فرایند تولید می شد.

فرایند هو Hou

این روش چینی تولید سودا اش در دههٔ ۱۹۳۰ میلادی ابداع شد. این روش در ابتدا شباهتی به روش سولوی دارد ولی به جای باقی مانده محلول آهک ، گاز کربنیک و آمونیاک یک محلول ایجاد نموده و سدیم کلرید زمانی که دما به چهل درجه سانتیگراد نزدیک شد به محلول افزوده می گردد. بعد آن را تا ۱۰ درجه سانتیگراد سرد می کنند. در این صورت آمونیوم کلرید ته نشین شده را فیلتر می نمایند. در مرحله بعدی محلول را دوباره استفاده می کنند. امروز از این روش برای تولید صنعتی کربنات سدیم در جهان استفاده می نماییم.

کاربرد سودا اش

کربنات سدیم در تولید مواد شوینده

سدیم کربنات به دارا بودن ویژگی ضد عفونی کننده و امکان نفوذ در مواد چرب و نیز ویژگی از بین بردن سختی آب جهت تولید پودر شوینده و مواد تمیز کننده دوستدار محیط زیست مصرف می شود. سودا اش جزء اصلی در تولید پودر لباسشوئی، مایع ظرفشویی ، محلول های پاک کننده های چند منظوره ، اسپری شیشه شوی، لکه بر، پاک کننده سطوح آشپزخانه و حمام، پاک کننده های غیر آبی و مایع سفید کننده است. جهت پاک کنندگی با کربنات سدیم، آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) مصرف ۲ اونس جامد سفید رنگ سودا اش را در هر گالن آب مجاز می داند. محلول کربنات سدیم برای تمیز کردن سطوح تخت همچون کاشی و سرامیک ، وان حمام ، دستشوئی و … مصرف می گردد. سودا اش بر اساس استانداردهای EPA ، با درجه خلوص پایینتر از ۱۵ درصد پی اچ بالای محلول آن، ویژگی تحریک کنندگی دارد، در نتیجه وقت ترکیب کردن آن با آب، احتیاط نمایید و از وسایل حفاظت شخصی استفاده نمایید.

تولید شیشه

یکی از مهم ترین موارد مصرف سدیم کربنات در شیشه سازی است. سودا اش نقش روان کننده سیلیس در شیشه سازی را دارد. این ماده با کاهش دمای ذوب ترکیب ، یک عامل کمک ذوب است. محلول سدیم کربنات در آب ، به مواد مذاب افزوده می شود تا نامحلول شود.

برای تولید شیشه بطری و پنجره های شیشه ای ، ترکیبی از کربنات سدیم ، کربنات کلسیم و سیلیکا (ماسه) استفاده می کنند. در اثر گرمادهی این مواد ، گاز دی اکسید کربن رها می شود. این نوع شیشه ها بسیار متداول و فراوان هستند.

سختی گیر آب

سودا اش به دلیل خواص مولکولی و دارا بودن یون سدیم برای نرم کردن آب کاربرد دارد. سختی گیری آب توسط این ماده از طریق حذف یون های کلسیم و منیزیم انجام می شود. کربنات سدیم می تواند با یون های نامطلوب موجود در آب پیوند بر قرار کرده و به صورت مواد نامحلول آنها را ته نشین کند. این محصول دارای قیمت ارزان بوده و  و منبع کربنات محلول در آب می باشد.

کربنات سدیم خوراکی

سودا اش فود گرید به عنوان مکمل غذائی هم کاربرد دارد و عامل تنظیم کننده پی اچ ، ضد خوردگی، مقوی و پایدار کننده است. سدیم کربنات خاصیت قلیایی داشته و جهت طعم دهی و ایجاد بافت مورد نظر در خوراکی کاربرد دارد. از سودا اش در تولید خوراکی ها به عنوان ماده نگهدارنده در صنعت مواد غذایی استفاده می شود. این ماده که در تهیه شربت هم کاربرد دارد ، نوعی طعم خنک به نوشیدنی ها می دهد که به علت واکنش دهی میان کربنات سدیم و مواد اسیدی موجود در خوراکی ها مانند اسید سیتریک است و با تولید گاز کربنیک می تواند آب گاز دارد ایجاد نماید.

فرایند های شیمیایی

سودا اش خاصیت قلیایی تقریبا قوی دارد و جهت سنتز مواد شیمیایی بکار می رود. این ماده به دلیل خاصیت قلیایی و قیمت ارزان تر می تواند جایگزین هیدروکسید کلسیم باشد. از جمله کاربرد های آن می توان در عکاسی و برای ظهور فیلم عکاسی اشاره نمود. همچنین در استخر های شنا برای سختی گیری بکار می رود . سودا اش در نساجی بعنوان ماده فیکساتور برای تثبیت رنگ بر روی پارچه کاربرد دارد. همچنین این ماده یک عامل اولیه در تولید جوش شیرین یا بی کربنات سدیم است که برای تولید فوم آتش نشانی استفاده می شود.

فروش کربنات سدیم

سودا اش به دو حالت قابل تولید است:

کربنات کلسیم سبک : دارای حالت پودری و ذرات ریز است.

کربنات کلسیم سنگین : به صورت کلوخه ای و سنگی با دانه بندی درشت می باشد.

بزرگترین تولید کنندگان کربنات سدیم در ایران ، دو شرکت مراغه و سمنان هستند. شرکت کربنات کلسیم سمنان بزرگترین تولید کننده سودااش در ایران است. محصول تولیدی این مجموعه در صنایع تولید شیشه ، نساجی ، تولید شوینده ها ، تولید رنگ و پوشش ، تصفیه نمک ، ساخت باتری و ریخته گری مصرف می گردد. شرکت کربنات سدیم مراغه که با نام شیشه کاوه هم مشهور است ، دیگر تولید کننده عمده سودا اش در ایران می باشد. برای خرید کربنات سدیم ساوه و مراغه با بخش بازرگانی کانی کاو تماس حاصل فرمایید.