MiningEdit
Trona, idrogendicarbonato di sodio diidrato (Na3HCO3CO3·2H2O), viene estratto in diverse aree degli Stati Uniti e fornisce quasi tutto il consumo domestico di carbonato di sodio. Grandi giacimenti naturali trovati nel 1938, come quello vicino a Green River, Wyoming, hanno reso l’estrazione mineraria più economica della produzione industriale in Nord America.Ci sono importanti riserve di trona in Turchia; due milioni di tonnellate di carbonato di sodio sono state estratte dalle riserve vicine Ankara.It viene anche estratto da alcuni laghi alcalini come il lago Magadi in Kenya mediante dragaggio., Le sorgenti saline calde reintegrano continuamente il sale nel lago in modo che, a condizione che il tasso di dragaggio non sia superiore al tasso di rifornimento, la fonte sia pienamente sostenibile.
Barilla e kelpEdit
Diverse specie di piante “alofite” (tolleranti al sale) e specie di alghe possono essere lavorate per produrre una forma impura di carbonato di sodio, e queste fonti predominarono in Europa e altrove fino all’inizio del xix secolo. Le piante terrestri (tipicamente vetroresina o saline) o le alghe (tipicamente specie Fucus) sono state raccolte, essiccate e bruciate., Le ceneri sono state poi “lixiviated” (lavato con acqua) per formare una soluzione alcalina. Questa soluzione veniva fatta bollire a secco per creare il prodotto finale, che veniva chiamato “carbonato di sodio”; questo nome antichissimo deriva dalla parola araba soda, a sua volta applicata alla salsola soda, una delle tante specie di piante di mare raccolte per la produzione. “Barilla” è un termine commerciale applicato a una forma impura di potassa ottenuta da piante costiere o alghe.,
La concentrazione di carbonato di sodio nel carbonato di sodio variava molto, dal 2-3 per cento per la forma derivata dalle alghe (“kelp”), al 30 per cento per la migliore barilla prodotta dalle piante di salicornia in Spagna. Le fonti di piante e alghe per il carbonato di sodio, e anche per i relativi alcali “potassa”, divennero sempre più inadeguate entro la fine del xviii secolo, e la ricerca di vie commercialmente praticabili per sintetizzare il carbonato di sodio dal sale e da altre sostanze chimiche si intensificò.,
Processo Leblancedit
Nel 1792, il chimico francese Nicolas Leblanc brevettò un processo per la produzione di carbonato di sodio da sale, acido solforico, calcare e carbone. Nella prima fase, il cloruro di sodio viene trattato con acido solforico nel processo di Mannheim. Questa reazione produce solfato di sodio (torta di sale) e cloruro di idrogeno:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
La torta di sale e il calcare schiacciato (carbonato di calcio) sono stati ridotti riscaldando con carbone. Questa conversione comporta due parti., La prima è la reazione carbotermica per cui il carbone, una fonte di carbonio, riduce il solfato a solfuro:
Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2
Il secondo stadio è la reazione per produrre carbonato di sodio e solfuro di calcio:
Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS
Questa miscela è chiamata cenere nera. Il carbonato di sodio viene estratto dalla cenere nera con acqua. L’evaporazione di questo estratto produce carbonato di sodio solido. Questo processo di estrazione è stato definito lixiviation.,
L’acido cloridrico prodotto dal processo Leblanc era una delle principali fonti di inquinamento atmosferico e il sottoprodotto del solfuro di calcio presentava anche problemi di smaltimento dei rifiuti. Tuttavia, è rimasto il principale metodo di produzione per il carbonato di sodio fino alla fine del 1880.,d per rendere il carbonato di sodio prima di reagire il cloruro di sodio, ammoniaca, acqua e anidride carbonica per generare bicarbonato di sodio e cloruro di ammonio:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
La risultante del bicarbonato di sodio, fu poi trasformato in carbonato di sodio di riscaldamento, il rilascio di acqua e anidride carbonica:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
nel Frattempo, l’ammoniaca è stata rigenerata dal cloruro di ammonio sottoprodotto con il trattamento con calce (ossido di calcio) lasciato da biossido di carbonio generazione:
2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O
Il processo Solvay ricicla il suo ammoniaca., Consuma solo salamoia e calcare e il cloruro di calcio è il suo unico prodotto di scarto. Il processo è sostanzialmente più economico del processo Leblanc, che genera due prodotti di scarto, solfuro di calcio e cloruro di idrogeno. Il processo Solvay ha rapidamente dominato la produzione di carbonato di sodio in tutto il mondo. Nel 1900, il 90% del carbonato di sodio era prodotto dal processo Solvay e l’ultimo impianto di processo Leblanc chiuse nei primi anni 1920.,
La seconda fase del processo Solvay, il riscaldamento del bicarbonato di sodio, viene utilizzato su piccola scala dai cuochi casalinghi e nei ristoranti per produrre carbonato di sodio per scopi culinari (compresi salatini e noodles alcalini). Il metodo è attraente per tali utenti perché il bicarbonato di sodio è ampiamente venduto come bicarbonato di sodio e le temperature richieste (250 °F (121 °C) a 300 °F (149 ° C)) per convertire il bicarbonato di sodio in carbonato di sodio sono facilmente raggiungibili nei forni da cucina convenzionali.
Il processo di Houedit
Questo processo è stato sviluppato dal chimico cinese Hou Debang nel 1930., La prima di “steam reforming” sottoprodotto di biossido di carbonio è stata pompata attraverso una soluzione satura di cloruro di sodio e ammoniaca per produrre bicarbonato di sodio da queste reazioni:
CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 3H2 + N2 → 2NH3 NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl → NH4Cl + NaHCO3
Il bicarbonato di sodio è stato raccolto come un precipitato a causa della sua bassa solubilità e poi riscaldato fino a circa 80 °C (176 °F) o 95 °C (203 °F) per produrre puro carbonato di sodio simile alla fase ultima del processo Solvay., Più cloruro di sodio viene aggiunto alla soluzione rimanente di ammonio e cloruri di sodio; inoltre, più ammoniaca viene pompata a 30-40 °C a questa soluzione. La temperatura della soluzione viene quindi abbassata al di sotto di 10 °C. La solubilità del cloruro di ammonio è superiore a quella del cloruro di sodio a 30 °C e inferiore a 10 °C. A causa di questa differenza di solubilità dipendente dalla temperatura e dell’effetto dello common comune, il cloruro di ammonio viene precipitato in una soluzione di cloruro di sodio.,
Il nome cinese del processo di Hou, lianhe zhijian fa (联合制碱法), significa “metodo alcalino di produzione accoppiato”: il processo di Hou è accoppiato al processo Haber e offre una migliore economia atomica eliminando la produzione di cloruro di calcio, poiché l’ammoniaca non ha più bisogno di essere rigenerata. Il cloruro di ammonio sottoprodotto può essere venduto come fertilizzante.