Содержание статьи
    Также по теме

    СОДА

    СОДА – карбонат натрия Na2CO3, бесцветное кристаллическое вещество, очень гигроскопичное, плавящееся при 858° С и хорошо растворимое в воде. При охлаждении насыщенных водных растворов соды ниже 32–35° С из них выделяются кристаллы десятиводного карбоната натрия Na2CO3·10H2O – декагидрата карбоната натрия. Если упаривать водный раствор соды, то при температуре выше 113° С будет кристаллизоваться безводный карбонат натрия Na2CO3. Безводный карбонат натрия в технике и быту называют кальцинированной содой, а десятиводный – кристаллической содой. Есть еще гидрокарбонат натрия NaHCO3, более известный в быту и в медицине как питьевая, или пищевая, сода.

    Сода была известна человеку примерно за полторы-две тысячи лет до нашей эры, а может быть и раньше. Ее добывали из содовых озер и извлекали из немногочисленных месторождений в виде минералов натрона Na2CO3·10H2O, термонатрита Na2CO3·H2O и троны Na2CO3·NaHCO3·2H2O.

    Первые сведения о получении соды путем упаривания воды содовых озер относятся к 64 и приведены в сочинении римского врача Диоскорида Педания о лекарственных веществах. И ему, и алхимикам всех стран вплоть до 18 в. сода представлялась неким веществом, которое шипело с выделением какого-то газа при действии на него известных к тому времени кислот – уксусной CH3COOH и серной H2SO4.

    Теперь известно, что шипение – это результат выделения газообразного диоксида углерода (углекислого газа) CO2 в результате реакций

    Na2CO3 + 2 CH3COOH = Na(CH3COO) + CO2­ + Н2О,

    Na2CO3 + 2 H2SO4 = 2 NaHSO4 + CO2­ + Н2О,

    где образуются еще ацетат натрия Na(CH3COO) и гидросульфат натрия NaHSO4.

    Во времена Диоскорида Педания о составе соды никто не имел понятия, ведь и диоксид углерода открыл голландский химик Ян ван Гельмонт (назвавший его «лесным газом»). только через шестьсот лет

    Искусственную соду научились получать после долгих и мучительных поисков только в 18 в. Но сначала следовало определить состав этого вещества, выделив его в достаточно чистом виде. В 1736 французский химик, врач и ботаник Анри Луи Дюамель де Монсо, пользуясь водой содовых озер и применив метод перекристаллизации, впервые выделил чистую соду. Ему удалось установить, что сода содержит химический элемент «натр». Годом позже Дюамель и немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф пришли к выводу, что сода Na2CO3 и поташ (карбонат калия K2CO3) – разные вещества, а не одно и то же, как считалось ранее.

    Дюамель пытался получить соду, действуя уксусной кислотой CH3COOH на сульфат натрия Na2SO4. С точки зрения современного химика, это совершенно бессмысленно, но Дюамель не знал состава ни того, ни другого из взятых им исходных веществ. Ему было также неизвестно, что сильную кислоту (серную) нельзя вытеснить из солей слабой кислотой (уксусной). Тем не менее, Дюамель сделал интересное наблюдение: при нагревании смеси сульфата натрия с уксусной кислотой начали выделяться пары, которые загорелись от пламени свечи. Это была довольно летучая и горючая уксусная кислота...

    История знает немало других, иногда и опасных попыток получить соду. Так, Маргграф с этой целью смешивал нитрат натрия с углем, а потом нагревал смесь. Опыт завершился вспышкой смеси, которая обожгла ему лицо и руки. Маргграф не учел, что достаточно к смеси нитрата натрия (натриевой селитры) и угля добавить серу, как получится один из видов пороха.

    Правда, при проведении реакции

    4NaNO3 + 5C = 2Na2CO3 + 3CO2­ + 2N2­

    удалось получить немного соды, но какой ценой!

    Первый промышленный способ получения соды зародился в России. В 1764 российский химик, швед по происхождению академик Эрик Густав Лаксман сообщил, что соду можно получить спеканием природного сульфата натрия с древесным углем.

    При этом протекает реакция:

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

    Здесь помимо карбоната натрия Na2CO3 образуются два газообразныx вещества – диоксид углерода CO2 и диоксид серы SO2.

    Поскольку природный сульфат натрия часто содержит примесь карбоната кальция CaCO3 (известняка), то этой реакции сопутствует вторая:

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

    где выделяется газообразный монооксид углерода СО и получается малорастворимый сульфид кальция CaS, который при обработке смеси водой отделяется от карбоната натрия. Последняя стадия процесса – выпаривание раствора, отфильтрованного от осадка, и кристаллизация карбоната натрия.

    Лаксман осуществил получение соды по своему способу в 1784 на собственном стекольном заводе в Тальцинске недалеко от Иркутска. К сожалению, дальнейшего развития этот способ не получил и вскоре был забыт. А ведь еще Петр I в 1720, отвечая на вопрос князя Голицына, зачем нужна «зода», писал: «Зодою умягчают шерсть». В 1780 российский академик Гильденштедт отмечал, что «зуду можно почесть важным товаром в российской торговле. Стекольщики и красильщики много ее издерживают, а впредь еще и больше оной расходиться будет, когда больше станут делать белых стекол».

    «Зодой» или «зудой» называли в России соду. Несмотря на обилие собственного сырья для производства соды ее ввозили в Россию из-за границы вплоть до 1860.

    В 1791 французский врач и химик-технолог Никола Леблан, ничего не зная о способе Лаксмана, получил патент на «Способ превращения глауберовой соли в соду» (глауберова соль – декагидрат сульфата натрия Na2SO4·10H2O). Леблан предложил для получения соды сплавлять смесь сульфата натрия, мела (карбоната кальция) и древесного угля. В описании изобретения он указывал: «Над поверхностью плавящейся массы вспыхивает множество огоньков, похожих на огни свечей. Получение соды завершается, когда эти огоньки исчезают».

    При сплавлении смеси протекает восстановление сульфата натрия углем:

    Na2SO4 + 4C = Na2S + 4CO­

    Образовавшийся сульфид натрия Na2S взаимодействует с карбонатом кальция CaCO3:

    Na2S + CaCO3 = Na2CO3+ CaS

    После полного выгорания угля и монооксида углерода CO («огоньки исчезают») расплав охлаждают и обрабатывают водой. В раствор переходит карбонат натрия, а сульфид кальция остается в осадке. Соду можно выделить упариванием раствора.

    Свою технологию получения соды Леблан предложил герцогу Филиппу Орлеанскому, личным врачом которого он был. В 1789 герцог подписал с Лебланом соглашение и выделил ему двести тысяч серебряных ливров на строительство завода. Содовый завод в пригороде Парижа Сен-Жени назывался «Франсиада – Сода Леблана» и ежедневно давал 100–120 кг соды. Во время Французской революции в 1793 герцог Орлеанский был казнен, собственность его конфискована, а содовый завод и сам патент Леблана – национализированы. Лишь через семь лет Леблану вернули разоренный завод, восстановить который ему уже не удалось. Последние годы Леблана прошли в нищете, а в 1806 он покончил жизнь самоубийством.

    Технологию производства соды по Леблану стали использовать во многих странах Европы. Первый содовый завод такого типа в России был основан промышленником М.Прангом и появился в Барнауле в 1864. Но уже через несколько лет в районе теперешнего города Березники был построен крупный содовый завод фирмы «Любимов, Сольве и К°», где выпускалось 20 тысяч тонн соды в год. Этот завод использовал новую технологию производства соды – аммиачный способ, изобретенный бельгийским инженером-химиком Эрнестом Сольве. С этого времени заводы в России и в других странах, использовавшие метод Леблана, не выдержав конкуренции, стали постепенно закрываться: технология Сольве оказалась более экономичной.