Le carbonate de sodium (Na 2 CO 3) est un sel inorganique de sodium, de métal alcalin et d'acide carbonique. Il est également connu dans le monde entier sous le nom de carbonate de sodium. Les lacs et les activités volcaniques enrichissaient les sols en sodium, dont les plantes se nourrissaient; puis, après un incendie, ces plantes répandent les cendres carbonatées.
Comment ce sel provient-il du sodium métallique? Le sodium pur a une configuration de valence 3s 1. L'électron de l'orbitale 3s 1 est facilement détaché par d'autres éléments de la nature (comme le soufre, l'oxygène, le chlore, le fluor, etc.), formant des composés minéraux auxquels participe l'ion stable Na +.
Na + est accompagné d'autres espèces ioniques dans ces solides; Parmi ceux-ci, le carbonate de sodium n'est qu'un autre présent dans la nature. Depuis lors, il a été utilisé dans toutes les civilisations à travers les âges. Ces civilisations trouvaient dans cette poudre blanche grisâtre des propriétés bénéfiques pour leurs maisons et leur peuple.
Ces propriétés ont marqué ses usages, qui conservent aujourd'hui des aspects traditionnels du passé, et d'autres s'adaptent aux besoins actuels.
Le carbonate de sodium est très abondant dans la nature, et peut-être aussi dans d'autres territoires en dehors de la planète Terre, comme certaines des lunes du système solaire.
Formule
La formule chimique du carbonate de sodium est Na 2 CO 3. Comment est-il interprété? Cela signifie que, dans le solide cristallin, pour chaque ion CO 3 2–, il y a deux ions Na +.
Structure
L'image du haut montre la structure de l' anhydride Na 2 CO 3 (également appelé soude calcinée). Les sphères violettes correspondent aux ions Na +, tandis que les sphères noires et rouges correspondent aux ions CO 3 2–.
Les ions carbonate ont une structure trigonale plate, avec des atomes d'oxygène à leurs sommets.
L'image fournit un panorama vu d'un plan plus élevé. Les ions Na + sont entourés de six atomes d'oxygène, provenant des ions CO 3 2–. C'est-à-dire que dans Na 2 CO 3, l' anhydride de sodium rencontre une géométrie de coordination octaédrique (il est enfermé au centre d'un octaèdre).
Cependant, cette structure est également capable d'accueillir des molécules d'eau, interagissant par des liaisons hydrogène avec les sommets des triangles.
En effet, les hydrates de Na 2 CO 3 (Na 2 CO 3 · 10H 2 O, Na 2 CO 3 · 7H 2 O, Na 2 CO 3 · H 2 O, et autres) sont plus abondants que le sel anhydre.
La thermonatrite (Na 2 CO 3 · H 2 O), le natron (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) et le trone (Na 3 (HCO 3) (CO 3) · 2H 2 O sont les principales sources naturelles de carbonate le sodium, en particulier le minéral trona, représenté dans la première image.
Applications
Le carbonate de sodium remplit de nombreuses fonctions dans les personnes, les maisons et l'industrie, parmi lesquelles se distinguent les suivantes:
- Le carbonate de sodium est utilisé dans de nombreux produits de nettoyage. Cela est dû à sa capacité désinfectante, à son pouvoir de dissoudre les graisses et à sa propriété d'adoucir l'eau. Il fait partie des détergents utilisés dans les blanchisseries, les lave-vaisselle automatiques, les nettoyants pour vitres, les détachants, les agents de blanchiment, etc.
- Le désinfectant carbonate peut être utilisé sur des surfaces dures non rugueuses, telles que les sols, les murs, la porcelaine et les baignoires, à l'exception de la fibre de verre et de l'aluminium, qui peuvent être rayés.
- Il est utilisé dans certains aliments pour éviter l'agglutination qui peut survenir dans ceux-ci.
- Il est présent dans divers produits de soins personnels, tels que les bains moussants, les dentifrices et les savons.
- Il est utilisé dans l'industrie du verre en raison de sa capacité à décomposer les silicates.
- Il est utilisé dans l'entretien des piscines, où il remplit une fonction désinfectante et régulatrice du pH.
- Chez l'homme, il est utilisé en thérapeutique dans le traitement des brûlures d'estomac et de la dermatite.
- En médecine vétérinaire, il est utilisé dans le traitement de la teigne et le nettoyage de la peau.
Comment ça se fait?
Le carbonate de sodium peut être fabriqué en utilisant de la saumure des mers et du calcaire (CaCO 3) dans le procédé Solvay. Dans l'image ci-dessus, un diagramme du processus est illustré indiquant les voies de production, ainsi que les réactifs, les intermédiaires et les produits. Les réactifs sont écrits avec des lettres vertes et les produits avec des lettres rouges.
Le suivi de ces réactions peut être un peu délicat, mais l'équation globale qui n'indique que les réactifs et les produits est:
2NaCl (aq) + CaCO 3 (s) <=> Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (aq)
Le CaCO 3 a une structure cristalline très stable, il demande donc constamment beaucoup d'énergie pour le décomposer en CO 2. De plus, ce procédé génère de grandes quantités de CaCl 2 (chlorure de calcium) et d'autres impuretés, dont les rejets affectent la qualité des eaux et de l'environnement.
Il existe également d'autres méthodes de production de carbonate de sodium en milieu industriel, comme les procédés Hou et Leblanc.
Aujourd'hui, il est durable de l'obtenir à partir de ses minéraux naturels, le trona étant le plus abondant d'entre eux.
D'autre part, la méthode la plus traditionnelle consistait à cultiver et brûler des plantes et des algues riches en sodium. Ensuite, les cendres ont été baignées d'eau et soumises à un chauffage jusqu'à ce que le produit soit obtenu. De là est venu le célèbre carbonate de soude.
Propriétés
Le Na 2 CO 3 est un solide blanc hygroscopique inodore avec un poids moléculaire de 106 g / mol et une densité de 2,54 g / mL à 25 ºC.
Ses propriétés changent car il incorpore une molécule d'eau dans sa structure cristalline. Puisque l'eau peut former des liaisons hydrogène et que les ions «font de l'espace» entre eux, le volume des cristaux augmente et la densité des hydrates diminue. Par exemple, pour Na 2 CO 3 · 10H 2 O, sa densité est de 1,46 g / mL.
Le Na 2 CO 3 fond à 851 ºC, se décomposant selon l'équation suivante:
Na 2 CO 3 (s) => Na 2 O (s) + CO 2 (g)
Encore une fois, bien que les ions CO 3 2– et Na + diffèrent en taille, leurs interactions électrostatiques sont très efficaces et maintiennent un réseau cristallin stable.
Les molécules d'eau «gênent» ces interactions et, par conséquent, les hydrates sont plus susceptibles de se décomposer que l'anhydride.
C'est un sel basique; c'est-à-dire, lorsqu'il est dissous dans l'eau, il génère une solution avec un pH supérieur à 7. Ceci est dû à l'hydrolyse du CO 3 2–, dont la réaction libère OH - dans le milieu:
CO 3 2– (aq) + H 2 O (l) <=> HCO 3 - (aq) + OH - (aq)
Il est très soluble dans l'eau et dans les solvants polaires, tels que le glycérol, la glycérine, l'acétone, les acétates et l'ammoniaque liquide.
Références
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- scifun.org. (2018). Carbonate d'hydrogène de sodium et carbonate de sodium. Extrait le 8 avril 2018 de: scifun.org
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