Сода, техническое название натриевых солей угольной кислоты H 2C O 3. Различают Сода кальцинированную — Na 2C O 3 (карбонат натрия, безводный углекислый натрий), питьевую — Na H C O 3 (гидрокарбонат натрия, двууглекислый натрий) и кристаллическую — Na 2C O 3×10 H 2O, Na 2C O 3 ×7H 2O, Na 2C O 3×H 2O. Каустической Сода в технике и быту называют едкий натр Na O H — натрия гидроокись .
Сода была известна с давних времён. Ещё древние египтяне применяли природную Сода (из озёрных вод) как моющее средство, а также для варки стекла. До 18 в. карбонаты натрия и калия называли «алкали», т. е. щёлочью. В 1736 французский учёный А. Л. Дюамель дю Монсо впервые различил эти два вещества: первое стали называть содой (по растению Salsola Soda, из золы которого её добывали), а второе — поташом.
В природе Сода встречается в виде минералов: трона Na 2C O 3× Na H C O 3×2H 2O, сода (синонимы натрит и натрон) Na 2C O 3× 10 H 2O и термонатрит Na 2C O 3·Н2O. Сода кристаллизуется в моноклинной системе, образует белые зернистые или порошковые массы, на воздухе быстро теряет воду. Твердость по минералогической шкале от 2,5 (трона) до 1,5; плотность 2110 (трона) — 1420 (сода) кг/м3. В СССР современные содовые озёра известны в Забайкалье и в Западной Сибири; большой известностью пользуется озеро Натрон в Танзании и озеро Серлс в Калифорнии. Ископаемая Сода (трона), имеющая промышленное значение, встречена в составе эоценовой толщи Грин-Ривер (Виргиния, США). Вместе с троной в этой осадочной толще обнаружено много ранее считавшихся редкими минералов, в том числе давсонит [NaAICO3(O H)2], который рассматривается как сырьё для получения соды и глинозёма. В США Сода природная удовлетворяет более 40% потребности страны в этом полезном ископаемом. В СССР из-за отсутствия крупных месторождений Сода не добывается.
Вплоть до начала 19 в. главным источником для добывания Сода служила зола некоторых морских водорослей и прибрежных растений.
Безводный Na 2C O 3 — бесцветный кристаллический порошок; плотность 2,53 г/см3при 20 °С, tпл 853 °Сода Хорошо растворим в воде: 17,7% по массе при 20 °С, 31,3% при 100 °Сода Образует кристаллогидраты: моноклинный Na 2C O 3×10 H 2O, устойчивый до 32,017 °С, ромбический Na 2C O 3×7H 2O, переходящий в ромбический Na 2C O 3×H 2O при 35,27 °Сода Последний при 112,5 °С и давлении 1,27 am превращается в Na 2C O 3. Водные растворы Na 2C O 3 имеют сильную щелочную реакцию вследствие гидролиза .
Первый промышленный способ получения Сода изобрёл в 1787—89 Н. Леблан . В 1791 во Франции было начато производство Сода по его методу. Он состоял из следующих стадий. Каменную соль Na Cl действием концентрированной H 2S O 4 превращали в сульфат натрия:
2Na C I + H 2S O 4 = Na 2S O 4 + 2H C 1.
Затем смесь Na 2S O 4 с измельченным известняком и углем нагревали в пламенной печи при температуре около 1000 °Сода При этом происходили реакции:
Na 2S O 4 + 2C = Na 2S + 2C O 2,
Na 2S + СаСО3 = Na 2C O 3 + Ca S.
Из охлажденного плава Сода извлекали водой. Раствор Сода отделяли от Ca S и выпаривали. Сырую Сода очищали перекристаллизацией. Процесс Леблана давал Сода в виде декагидрата Na 2C O 3•10H 2O, содержащего около 62,5% воды. Поэтому полученную Сода приходилось для обезвоживания нагревать докрасна (кальцинировать, отсюда кальцинированная Сода). Побочными продуктами были H C 1 (его сперва выпускали на воздух, а затем стали поглощать водой, получая техническую соляную кислоту )и Ca S (который образовывал огромные отвалы).
От этих недостатков был свободен аммиачно-содовый процесс Э. Сольве ,запатентованный им в 1861 (в 1863 в Бельгии был пущен первый завод, получавший Сода по Сольве). Способ основан на реакциях, идущих в водных растворах:
2N H 3+H 2O +C O 2=(N H 4)2C O 3,
(N H 4)2C O 3+H 2O +C O 2=2N H 4H C O 3.
Гидрокарбонат аммония N H 4H C O 3 реагирует с раствором Na Cl:
Na Cl + N H 4H C O 3 = N H 4C I + Na H C O 3.
Осадок Na H C O 3 отфильтровывают и нагреванием (около 140—160 °С) переводят в Na 2C O 3 (кальцинированная Сода):
2 Na H C O 3 = Na 2C O 3 + C O 2 + H 2O.
Освобождающийся C O 2 вновь поступает в производство. Для регенерации N H 3 маточный раствор, содержащий (N H 4)2C O 3, N H 4H C O 3 и N H 4C I, нагревают до 80 °Сода При этом карбонат и гидрокарбонат аммония разлагаются:
(N H 4)2C O 3=2N H 3+H 2O + C O 2,
N H 4H C O 3= N H 3 + HaO + C O 2.
Раствор, содержащий N H 4C I, нагревают с известковым молоком для выделения аммиака:
2N H 4C I + Ca (O H)2 = Ca Cl 2 + 2H 2O + 2N H 3.
Аммиак возвращается в производство. Все реакции идут при невысоких температурах. Единственным отбросом является раствор Ca Cl 2, имеющий некоторое практическое применение (см. Кальция хлорид ). По этому способу получается очень чистая безводная Сода Благодаря этим преимуществам способ Сольве вытеснил производство Сода по Леблану в конце 19 — начале 20 вв. В России первым предприятием. вырабатывавшим Сода по Сольве, был Березниковский завод (1883).
Na H C O 3 — белый кристаллический порошок плотностью 2,16—2,22 г/см3. При нагревании около 50 °С начинает отщепляться 002, а при 100—150 °С полностью разлагается, превращаясь в Na 2C O 3. Водные растворы Na H C O 3 имеют слабощелочную реакцию. Соль впервые описана в 1801 немецким аптекарем Б. Розе. В промышленности Na H C O 3 получают, пропуская под давлением C O 2 в насыщенный раствор Na 2C O 3 при 75 °С
Na 2C O 3 + C O 2 + H 2O = 2 Na H C O 3.
Сода — один из важнейших продуктов химической промышленности. В больших количествах её используют в стекольном, мыловаренном, бумажном и красильном производствах; она применяется также для умягчения воды паровых котлов. Na 2C O 3 — исходный продукт для получения Na O H, Na 2B 4O 7, Na 2H P O 4. Na H C O 3 используют в производстве безалкогольных напитков, хлебобулочных и кондитерских изделий. В медицине гидрокарбонат натрия применяют внутрь в таблетках, порошках и растворах для нейтрализации избытка соляной кислоты в желудочном соке (например, при гастритах), наружно — в виде растворов для полосканий горла, а также для промывания кожи при попадании на неё кислот. При некоторых заболеваниях растворы Na H C O 3 вводят внутривенно. Входит в состав многих лекарственных средств.
В 1975 в СССР произведено 4,7 млн. т кальцинированной и 2,4 млн. т каустической Сода
Лит.: Общая химическая технология, под ред. Сода И. Вольфковича, т. 1, М. — Л., 1953, с. 512—54; Беньковский Сода В., Круглый Сода М., Сокованов Сода К., Технология содопродуктов, М, 1972; Шокин И. Н., Крашенинников Сода А., Технология соды, М., 1975.