MiningEdit
Trona, trinatriumvätekarbonatdihydrat (Na3HCO3CO3·2H2O), bryts i flera delar av USA och ger nästan all inhemsk konsumtion av natriumkarbonat. Stora naturliga insättningar som finns i 1938, som den nära Green River, Wyoming, har gjort gruvdrift mer ekonomisk än industriell produktion i Nordamerika.Det finns viktiga reserver av trona i Turkiet; två miljoner ton soda har extraherats från reserverna nära Ankara.It är också bryts från vissa alkaliska sjöar som Lake Magadi i Kenya genom muddring., Hot saline springs fyller kontinuerligt salt i sjön så att källan är helt hållbar, förutsatt att muddringshastigheten inte är större än påfyllningshastigheten.
Barilla och kelpEdit
flera ”halophyte” (salttolerant) växtarter och tångarter kan bearbetas för att ge en oren form av natriumkarbonat, och dessa källor dominerade i Europa och på andra håll fram till början av 1800-talet. Landplantorna (vanligtvis glassworts eller saltworts) eller tången (vanligtvis Fucus arter) skördades, torkades och brändes., Askan var då ”lixiviated” (tvättas med vatten) för att bilda en alkalilösning. Denna lösning kokades torr för att skapa den slutliga produkten, som kallades ”soda ash”; detta mycket gamla namn hänvisar härstammar från det arabiska ordet soda, i sin tur appliceras på Salsola soda, en av de många arter av stranden växter skördas för produktion. ”Barilla” är en kommersiell term som tillämpas på en oren form av kaliumklorid som erhålls från kustnära växter eller kelp.,
natriumkarbonatkoncentrationen i soda varierade mycket brett, från 2-3 procent för den tångbaserade formen (”kelp”), till 30 procent för den bästa barilla som produceras från saltwortplantor i Spanien. Växt-och tångkällor för soda, och även för den relaterade alkali ”potash”, blev alltmer otillräckliga i slutet av 1700-talet, och sökandet efter kommersiellt gångbara vägar för att syntetisera soda från salt och andra kemikalier intensifierades.,
LeBlanc processEdit
1792 patenterade den franska kemisten Nicolas Leblanc en process för att producera natriumkarbonat från salt, svavelsyra, kalksten och kol. I det första steget behandlas natriumklorid med svavelsyra i Mannheim-processen. Denna reaktion producerar natriumsulfat (saltkaka) och väteklorid:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
saltkakan och krossad kalksten (kalciumkarbonat) reducerades genom uppvärmning med kol. Denna omvandling medför två delar., Först är den karbotermiska reaktionen varigenom kolet, en kolkälla, minskar sulfatet till sulfid:
Na2SO4 + 2C → Na2S + 2co2
det andra steget är reaktionen för att producera natriumkarbonat och kalciumsulfid:
Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS
denna blandning kallas svart aska. Soda extraheras från den svarta askan med vatten. Avdunstning av detta extrakt ger fast natriumkarbonat. Denna extraktionsprocess kallades lixiviation.,
den saltsyra som produceras av LeBlanc-processen var en viktig källa till luftföroreningar, och biprodukten av kalciumsulfid presenterade också avfallshantering. Det förblev emellertid den huvudsakliga produktionsmetoden för natriumkarbonat fram till slutet av 1880-talet.,d för att göra natriumkarbonat genom att först reagera natriumklorid, ammoniak, vatten och koldioxid för att generera natriumbikarbonat och ammoniumklorid:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
det resulterande natriumbikarbonatet omvandlades sedan till natriumkarbonat genom att värma det och släppa ut vatten och koldioxid:
2nahco3 → Na2CO3 + H2O + CO2
under tiden regenererades ammoniaken från ammoniumkloridbiprodukten genom att behandla den med kalk (kalciumoxid) kvar över från koldioxidproduktion:
2nh4cl + Cao → 2nh3 + CaCl2 + H2o
Solvayprocessen återvinner sin ammoniak., Den förbrukar endast saltlösning och kalksten, och kalciumklorid är dess enda avfallsprodukt. Processen är betydligt mer ekonomisk än LeBlanc-processen, som genererar två avfallsprodukter, kalciumsulfid och väteklorid. Solvay-processen kom snabbt att dominera natriumkarbonatproduktionen över hela världen. Vid 1900 producerades 90% natriumkarbonat genom Solvay-processen, och den sista LeBlanc-processanläggningen stängdes i början av 1920-talet.,
det andra steget i Solvayprocessen, uppvärmning av natriumbikarbonat, används i liten skala av hemkockar och på restauranger för att göra natriumkarbonat för kulinariska ändamål (inklusive pretzels och alkalinudlar). Metoden är tilltalande för sådana användare eftersom natriumbikarbonat säljs allmänt som bakpulver, och de temperaturer som krävs (250 °F (121 °C) till 300 °F (149 °C)) för att omvandla bakpulver till natriumkarbonat uppnås lätt i konventionella köksugnar.
Hous processEdit
denna process utvecklades av kinesisk kemist Hou Debang på 1930-talet., Den tidigare ångreformeringsbiprodukten koldioxid pumpades genom en mättad lösning av natriumklorid och ammoniak för att producera natriumbikarbonat genom dessa reaktioner:
CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 3H2 + N2 → 2nh3 NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3 nh4hco3 + NaCl → NH4Cl + NaHCO3
natriumbikarbonatet samlades som en fällning på grund av dess låga löslighet och upphettades sedan upp till cirka 80 °C (176 °F) eller 95 °C (203 °F) för att ge rent natriumkarbonat som liknar det sista steget i solvayprocessen., Mer natriumklorid tillsätts till den återstående lösningen av ammonium-och natriumklorider; dessutom pumpas mer ammoniak vid 30-40 ° C till denna lösning. Lösningstemperaturen sänks sedan till under 10 ° C. lösligheten av ammoniumklorid är högre än för natriumklorid vid 30 ° C och lägre vid 10 °C. På grund av denna temperaturberoende löslighetsskillnad och den gemensamma joneffekten utfälls ammoniumklorid i en natriumkloridlösning.,
Det Kinesiska namnet på Hou ’ s process, lianhe zhijian fa (联合制碱法), betyder ”tillsammans tillverkning av alkalisk metod”: Hou ’ s process är kopplat till Haber processen och erbjuder bättre atom ekonomin genom att eliminera produktion av kalciumklorid, eftersom ammoniak inte längre behöver regenereras. Biprodukten ammoniumklorid kan säljas som gödningsmedel.