MiningEdit
Trona, Trisodium hydrogendicarbonate Dihydrat (Na3HCO3CO3·2H2O), wird in mehreren Gebieten der USA abgebaut und liefert fast den gesamten inländischen Verbrauch von Natriumcarbonat. Große natürliche Vorkommen, die 1938 gefunden wurden, wie die in der Nähe von Green River, Wyoming, haben den Bergbau in Nordamerika wirtschaftlicher gemacht als die industrielle Produktion.Es gibt wichtige Reserven von Trona in der Türkei; Zwei Millionen Tonnen Soda wurden aus den Reserven in der Nähe gewonnen Ankara.It wird auch von einigen alkalischen Seen wie dem Magadi-See in Kenia durch Ausbaggern abgebaut., Heiße Salzquellen füllen kontinuierlich Salz im See auf, so dass die Quelle vollständig nachhaltig ist, vorausgesetzt, die Ausbaggerrate ist nicht größer als die Nachschubrate.
Barilla und Seetang
Mehrere „Halophyten“ (salztolerante) Pflanzenarten und Algenarten können zu einer unreinen Form von Natriumcarbonat verarbeitet werden, und diese Quellen dominierten in Europa und anderswo bis zum frühen 19. Die Landpflanzen (typischerweise Glaswürmer oder Salzwürmer) oder die Algen (typischerweise Fucus-Arten) wurden geerntet, getrocknet und verbrannt., Die Asche wurde dann „lixiviert“ (mit Wasser gewaschen), um eine Alkalilösung zu bilden. Diese Lösung wurde trocken gekocht, um das Endprodukt zu schaffen, das als „Soda ash“ bezeichnet wurde; Dieser sehr alte Name bezieht sich auf das arabische Wort Soda, das wiederum auf Salsola Soda angewendet wurde, eine der vielen Arten von Meerespflanzen, die für die Produktion geerntet wurden. „Barilla“ ist ein kommerzieller Begriff, der auf eine unreine Form von Kali aus Küstenpflanzen oder Seetang angewendet wird.,
Die Natriumcarbonatkonzentration in Soda variiert sehr stark, von 2-3 Prozent für die von Seetang abgeleitete Form („Seetang“) bis zu 30 Prozent für die beste Barilla, die aus Saltwort-Pflanzen in Spanien hergestellt wird. Jahrhunderts wurden pflanzliche und Algenquellen für Soda sowie für das damit verbundene Alkali „Kali“ zunehmend unzureichend, und die Suche nach kommerziell tragfähigen Wegen zur Synthese von Soda aus Salz und anderen Chemikalien intensivierte sich.,
Leblanc processEdit
1792 patentierte der französische Chemiker Nicolas Leblanc ein Verfahren zur Herstellung von Natriumcarbonat aus Salz, Schwefelsäure, Kalkstein und Kohle. Im ersten Schritt wird Natriumchlorid im Herstellungsprozess mit Schwefelsäure behandelt. Diese Reaktion erzeugt Natriumsulfat (Salzkuchen) und Chlorwasserstoff:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
Der Salzkuchen und der zerkleinerte Kalkstein (Calciumcarbonat) wurden durch Erhitzen mit Kohle reduziert. Diese Umwandlung umfasst zwei Teile., Erstens ist die carbotherme Reaktion, bei der die Kohle, eine Kohlenstoffquelle, das Sulfat zu Sulfid reduziert:
Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2
Die zweite Stufe ist die Reaktion zur Herstellung von Natriumcarbonat und Calciumsulfid:
Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS
Diese Mischung wird als schwarze Asche bezeichnet. Die Soda wird mit Wasser aus der schwarzen Asche extrahiert. Die Verdampfung dieses Extrakts ergibt festes Natriumcarbonat. Dieser Extraktionsprozess wurde als Lixiviation bezeichnet.,
Die durch das Leblanc-Verfahren erzeugte Salzsäure war eine Hauptquelle für Luftverschmutzung, und das Calciumsulfid-Nebenprodukt stellte auch Abfallentsorgungsprobleme dar. Es blieb jedoch die wichtigste Herstellungsmethode für Natriumcarbonat bis in die späten 1880er Jahre.,d Herstellung von Natriumcarbonat durch erste Reaktion von Natriumchlorid, Ammoniak, Wasser und Kohlendioxid zur Erzeugung von Natriumbicarbonat und Ammoniumchlorid:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
Das resultierende Natriumbicarbonat wurde dann durch Erhitzen in Natriumcarbonat umgewandelt, wobei Wasser und Kohlendioxid freigesetzt wurden:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
Unterdessen wurde das Ammoniak aus dem Ammoniumchlorid-Nebenprodukt regeneriert, indem es mit dem Kalk (Calciumoxid) behandelt wurde, der von der Kohlendioxiderzeugung übrig geblieben war:
2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O
Der Solvay-Prozess recycelt sein Ammoniak., Es verbraucht nur Sole und Kalkstein, und Calciumchlorid ist sein einziges Abfallprodukt. Das Verfahren ist wesentlich wirtschaftlicher als das Leblanc-Verfahren, das zwei Abfallprodukte, Calciumsulfid und Chlorwasserstoff, erzeugt. Das Solvay-Verfahren beherrschte schnell die Natriumcarbonatproduktion weltweit. Bis 1900 wurden 90% Natriumcarbonat durch das Solvay-Verfahren hergestellt, und die letzte Leblanc-Prozessanlage wurde Anfang der 1920er Jahre geschlossen.,
Der zweite Schritt des Solvay-Prozesses, das Erhitzen von Natriumbicarbonat, wird von Hausköchen und in Restaurants in kleinem Maßstab zur Herstellung von Natriumcarbonat für kulinarische Zwecke (einschließlich Brezeln und Alkalinudeln) verwendet. Das Verfahren ist für solche Benutzer attraktiv, da Natriumbicarbonat weithin als Backpulver verkauft wird und die erforderlichen Temperaturen (250 °F (121 °C) bis 300 °F (149 °C)) zur Umwandlung von Backpulver in Natriumcarbonat in herkömmlichen Küchenöfen leicht erreicht werden.
Hou ‚ s processEdit
Dieser Prozess wurde in den 1930er Jahren vom chinesischen Chemiker Hou Debang entwickelt., Das frühere dampfreformierende Nebenprodukt Kohlendioxid wurde durch eine gesättigte Lösung von Natriumchlorid und Ammoniak gepumpt, um Natriumbicarbonat durch diese Reaktionen zu erzeugen:
CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 3H2 + N2 → 2NH3 NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl → NH4Cl + NaHCO3
Das Natriumbicarbonat wurde aufgrund seiner geringen Löslichkeit als Niederschlag gesammelt und dann auf ungefähr 80 °C (176 °F) oder 95 °C (203 °C F) um reines Natriumcarbonat ähnlich dem letzten Schritt des Solvay-Prozesses zu ergeben., Der verbleibenden Lösung von Ammonium – und Natriumchloriden wird mehr Natriumchlorid zugesetzt; Außerdem wird mehr Ammoniak bei 30-40 °C zu dieser Lösung gepumpt. Die Lösungstemperatur wird dann auf unter 10 °C abgesenkt Löslichkeit von Ammoniumchlorid ist höher als die von Natriumchlorid bei 30 °C und niedriger bei 10 °C. Aufgrund dieser temperaturabhängigen Löslichkeitsdifferenz und des Common-Ion-Effekts wird Ammoniumchlorid in einer Natriumchloridlösung ausgefällt.,
Der chinesische Name des Prozesses von Hou, lianhe zhijian fa (联合制碱法), bedeutet „gekoppelte Herstellungsalkalimethode“: Der Prozess von Hou ist an den Haber-Prozess gekoppelt und bietet eine bessere Atomökonomie, indem die Produktion von Calciumchlorid eliminiert wird, da Ammoniak nicht mehr regeneriert werden muss. Das Nebenprodukt Ammoniumchlorid kann als Dünger verkauft werden.