Нужен карбонат натрия. Карбонат натрия: формула, свойства, получение. Видео: получение карбоната натрия из пищевой соды
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Пермская государственная фармацевтическая академия
Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию
Российской Федерации»
кафедра аналитической химии
Курсовая работа:
Карбонат натрия.
Выполнила:
студентка 26 группы
Лекомцева Вероника
Проверила:
Лидия Андреевна
Пермь, 2010
Аналитические реакции катиона натрия 5
Аналитические реакции карбонат иона 6
Кислотно-основное титрование в водных растворах 8
Потенциометрический метод 9
Карбонат натрия (описание вещества) 3
Способы получения 4
Качественный анализ 5
Количественный анализ 8
Инструментальный анализ 9
Практическое применение карбоната натрия 10
Список использованной литературы 11
Карбонат натрия.
Формула соединения:
Химическое название:
Карбонат натрия. Кальцинированная сода.
СОДА – техническое название карбонатов натрия. Na 2 CO 3 – это нормальный карбонат или кальцинированная (безводная) сода.
Na 2 CO 3 – бесцветные кристаллы, с растворимостью в 100 г. воды, при температуре 20ºС равна – 14,9 г. Водные растворы имеют щелочную реакцию.
Природные источники незначительны (минералы: натрон, термонатрит, трона).
Получение:
Карбонат натрия получают главным образом насыщением аммиаком и углекислым газом раствора хлорида натрия и дальнейшим нагреванием до 140º – 160º С, а также из нефелина.
Качественный анализ.
Качественный анализ – это установление подлинности неорганических веществ, основанное на обнаружении с помощью аналитических реакций катионов и анионов, образующих молекулу вещества.
3.1. Реакции на определение катиона натрия.
Реакция с ацетатом диксоуран (VI) цинка Zn(UO 2) 3 (CH 3 COO) 3 c образованием жёлтого кристаллического осадка или жёлтых кристаллов тетра- и октаэдрической формы, нерастворимых в уксусной кислоте. Для повышения чувствительности реакции, следует нагреть исследуемую смесь на предметном стекле:
NaNO 2 + Zn(UO 2) 3 (CH 3 COO) 3 +CH 3 COOH + 9H 2 O →
→NaZn(UO 2) 3 (CH 3 COO) 9 x 9H 2 O↓ + HNO 2
Избыток ионов калия, катионы тяжёлых металлов (Hg 2+ , Sn 2+ , Bi 3+ , Fe 3+ и др.). Реакция используется как дробная, после удаления мешающих ионов.
Окрашивание бесцветного пламени горелки в жёлтый цвет.
Реакция с пикриновой кислотой, с образованием кристаллов пикрата натрия жёлтого цвета игольчатой формы, исходящие из одной точки:
Реакция используется как дробная только в отсутствии мешающих ионов (K + , NH 4+ , Ag +).
Реакция с гексагидроксостибатом (V) калия K с образованием белого кристаллического осадка, растворимого в щелочах:
NaNO 2 + K → Na↓ + KNO 2
Условия проведения реакции:
Достаточная концентрация Na + ;
Нейтральная реакция раствора;
Проведение реакции на холоде;
Потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.
Мешающие ионы: NH 4+ , Mg 2+ и др.
В кислой среде реагент разрушается с образованием белого аморфного осадка метасурьмяной кислоты HSbO 3:
K + HCl → KCl + H 3 SbO 4 + 2H 2 O
H 3 SbO 4 → HSbO 3 ↓ + H 2 O.
Реакции на определение карбонат иона.
Количественный анализ.
4.1. Кислотно-основное титрование в водных растворах.
Стандартизация 0,1 М раствора серной кислоты
по точной навеске карбоната натрия (способ отдельных навесок).
Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O
М (Na 2 CO 3) = 105,99 г/моль
Методика: 0,05-0,07 г (точная навеска) карбоната натрия количественно переносят в колбу для титрования, растворяют в 25 см 3 дистиллированной воды, прибавляют 2-3 капли раствора метилового оранжевого и титруют 0,1 М раствором серной кислоты до перехода жёлтой окраски в розовато-оранжевую.
Поправочный коэффициент раствора серной кислоты рассчитывают по формуле:
Инструментальный анализ.
5.1. Потенциометрический метод.
Потенциометрический метод анализа основан на использовании зависимости электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической ячейки от концентрации анализируемого вещества в растворе.
Потенциометрическое определение гидроксида и карбоната натрия
при совместном присутствии.
Определение компонентов смеси в растворе основано да дифференцированном титровании их раствором хлороводородной кислоты с фиксированием двух точек эквивалентности по резкому скачку потенциала. В качестве индикаторного используют стеклянный электрод, электрод сравнения – хлорсеребряный. В растворе смеси гидроксида и карбоната натрия одновременно могут находиться ионы Na + , OH - , HCO 3 - , CO 3 2- :
NaOH → Na + + OH -
Na 2 CO 3 → 2 Na + + CO 3 2-
CO 3 2- + H 2 O ↔ HCO 3 - + OH -
HCO 3 - + H 2 O ↔ H 2 CO 3 + OH -
В присутствии гидроксида натрия подавляется гидролиз карбоната натрия, поэтому при титровании смеси этих соединений кислотой сначала оттитровывается гидроксид натрия. По мере уменьшения содержания щёлочи в растворе, происходит гидролиз карбоната натрия по первой ступени и его взаимодействие с титрантом.
При этом гидролиз карбоната натрия на второй ступени и титрование продуктов гидролиза не происходят, так как константы ионизации соответствующих оснований отличаются на четыре порядка:
При этом наблюдается первый скачок титрования (рН 8,3):
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O
Na 2 CO 3 + HCl → NaCl + NaHCO 3
Затем титруется гидрокарбонат натрия, наблюдается второй скачок титрования (рН 3,8):
NaHCO 3 + HCl → NaCl + СО 2 + H 2 O
М NaOH = 40,00 г/моль
М Na 2 CO 3 = 105,99 г/моль
Методика: 2-4 см 3 анализируемого раствора помещают в стакан, вместимостью 50 см 3 с магнитным стержнем, добавляют дистиллированную воду до объёма.
Бюретку заполняют 0,1 моль/дм 3 раствором хлороводородной кислоты, закрепляют штатив. Стакан с анализируемым раствором устанавливают на столик электромагнитной мешалки, погружают в раствор электроды и приступают к титрованию. Проводят ориентировочное и точное титрования согласно общим указаниям, фиксируя два скачка титрования по резкому изменению потенциала. Результаты измерений заносят в таблицы.
По интегральному или дифференциальным графикам находят:
V 1 – объём титранта, соответствующий первому скачку титрования, прореагирующий со всей щёлочью и ½ количества карбоната натрия до NaHCO 3 ;
V общ – объём титранта, соответствующий второму скачку титрования, прореагировавший со щёлочью и карбонатом натрия.
По результатам титрования рассчитывают:
V 2 = V общ - V 1 – объём титранта, израсходованный на титрование
½ Na 2 CO 3 до NaHCO 3 ;
V 3 = 2 V 2 = 2(V общ - V 1) – объём титранта, израсходованный
на титрование всего Na 2 CO 3 ;
V 4 = (V 1 - V 2) – объём титранта, израсходованный на титрование NaOH.
Затем рассчитывают Q и ω%.
Практическое применение.
Применяют в стекольной, мыловаренной, текстильной, целлюлозно-бумажной промышленности; для очистки нефти и др.
Список литературы.
Лурье Ю.Ю. «Справочник по аналитической химии», Москва, 1979;
Методическое пособие по аналитической химии. «Инструментальные методы анализа», Пермь, 2004;
Методическое пособие по аналитической химии. «Качественный химический анализ», Пермь, 2003;
Методическое пособие по аналитической химии. «Количественный химический анализ», Пермь, 2004;
«Новая иллюстрированная энциклопедия», том № 8, 12, 17. Москва,
ООО «Мир книги», 2001;
Рабинович В.А., Хавин З.Я. «Краткий химический справочник», Ленинград, Химия, 1977;
Харитонов Ю.Я. «Аналитическая химия», в 2 х книгах, Москва, 2001.
Химия - интереснейшая наука, которая объясняет большую часть происходящих вокруг нас процессов и явлений. Причем, эти явления не ограничиваются простым растворением сахара в чашке чая или же гидролизом веществ, который зачастую является основой того или иного промышленного процесса, но и такими сложными, как создание органического вещества без участия живого организма. Иными словами, химия - это наука жизни в плане большинства происходящих вокруг нас явлений. Химия может все рассказать о кислотах, основаниях, щелочах и солях. Об одной из последних далее пойдет речь - карбонат натрия. Давайте рассмотрим все, связанное с карбонатом натрия, начиная химической формулой и заканчивая применением в промышленности и жизни.
Итак, карбонат натрия, формула которого записывается так: Na2CO3, - это соль угольной кислоты, которая также носит название натриевая соль угольной кислоты, или кальцинированная сода. Данное вещество выглядит как простой белый порошок, состоящий из мелких крупиц, не имеющий никакого запаха и с достаточно неприятным вкусом. Может вызвать сильные отравления и язвы желудочно-кишечного тракта, если попадет внутрь человеческого организма в большом количестве. выглядит следующим образом: два атома натрия одной парой электронов связаны с атомами кислорода (на каждый атом натрия приходится один кислород), атомы кислорода связаны одинарными связями с атомом углерода, а углерод, в свою же очередь, связан четырьмя (две пары) электронами с атомом кислорода. Таким образом, мы видим следующую интересную картину: атомы натрия стали положительными ионами с зарядами +1, атомы кислорода отрицательными и имеющими заряд -2, а углерод, который отдал четыре электрона, имеет заряд +4. Таким образом, карбонат натрия, а точнее, его молекула, имеет полярность в некоторых местах.
Также существует и немного другая соль: гидрокарбонат натрия, имеющая химическую формулу NaHCO3, которая также может вызвать отравления, если попадет внутрь организма. реагирует с более активными, чем натрий, металлами, при этом натрий восстанавлявается. Еще эта соль может прореагировать со щелочью более активного металла, и произойдет восстановление натрия. Если же проводить гидролиз данной соли, то нужно отметить, что гидроксид натрия - сильная щелочь, а имеет достаточно слабый характер, поэтому в первую очередь получится основание и в пробирке будет щелочная среда, распознать которую можно при помощи фенол-фталеина (окрасит раствор соли в малиновый цвет).
Если говорить про карбонат натрия, химические свойства которого практически не отличаются от химических свойств гидрокарбоната, то можно отметить, что, если проводить электролиз расплава и раствора этой соли, то "поведение" у них будет совершенно одинаковое. Давайте рассмотрим.
Электролиз расплава закончится тем, что выделится карбонат-ион и два моля натрия. Если же проводить гидролиз раствора этой соли, то получится такая картина: на аноде восстановится водород, на катоде - гидроксо-группа, в итоге получится, что останется карбонат-анион и два моля натрия.
Также можно и нужно отметить, что карбонат натрия реагирует с такими веществами, как более например, азотная, соляная или серная. Происходит замещение, то есть, восстанавливается угольная кислота, которая тут же разлагается на воду и углекислый газ или и получается соль той кислоты, которую добавили к карбонату натрия.
Примерно такая же картинка получается, если добавить растворимую (и никакую другую, иначе реакция не пойдет!) соль более сильной кислоты, но в продуктах реакции должен получиться газ, осадок или вода.
Сода кальцинированная - это вещество, безусловно, знакомо каждому и практически все знают хотя бы несколько примеров того, где его можно применить. Официальное название вещества - формула - Na2CO3. Внешне кальцинированная сода представляет собой белый порошок, может быть представлена и в виде гранул такого же цвета. Существует еще одно название этого соединения - кальцинированная сода, но по этому поводу не должно возникать заблуждений в том отношении, что это не та, привычная нам, в быту, сода. Так ее называют еще потому, что получение вещества связано с процессом - кальцинирования - обезвоживания кристаллогидрата натрия при высокой температуре.
Углекислая сода - одно из старейших из известных веществ в истории человечества. Еще артефакты Древнего Египта содержат сведения о веществе карбонат натрия, формула которого, конечно же, была записана гораздо позднее. Папирусы нам сообщают, что в Египте это соединение получали из озер, а также из золы, получаемой в результате сжигания растений, содержащих щелочи. Надо отметить, что Египет оставался крупнейшим производителем и поставщиком соды на мировой рынок вплоть до конца XVII века, став мировой морской державой, к Египту присоединилась Испания как ведущий поставщик кальцинированной соды. Индустриализация, развитие новых отраслей промышленности требовали все большего количества этого ценного вещества, а потому в 1775 году Французская Академия по инициативе знаменитых энциклопедистов организовала проведение открытого конкурса на предмет разработки промышленного способа получения углекислой соды. Победителем этого «химического соревнования» стал знаменитый французский фармацевт и ученый-экспериментатор Николай Леблан, который впервые в 1792 году получил промышленным способом карбонат натрия, формула которого была им записана как Na2CO3. Работа Леблана представляла собой проведение реакции получения вещества из хлорида натрия с участием природных смесей мела и В результате реакции получался плав, состоящий из Na2C03 и CaS, из которого и выщелачивали водой карбонат натрия, формула вещества - Na2CO3.
Способ Леблана на долгое время стал основным для промышленности. По мнению некоторых исследователей, строительство заводов по производству соды вело к росту городских агломераций и концентрации населения в городах. Содовое производство способствовало и развитию других направлений химической отрасли, например, таких как производство серной и
Развитие содового производства способствовало развитию сырьевых баз для добычи серного колчедана, поваренной соли, селитры.
Только спустя полвека у метода Леблана возник соперник - аммиачный способ содового производства. Он был шагом вперед, так требовал меньше трудозатрат, теплоэнергии, сырья, и, как следствие, обходился намного дешевле.
Именно удешевление производства способствовало появлению такого соединения, как гидрокарбонат натрия, получение которого способствовало расширению применения его уже в виде пищевого продукта, ныне известного под наименованием пищевой добавки Е-500 - пищевой соды.
Химические свойства углекислой соды следующие. Вещество гигроскопично, то есть очень хорошо впитывает влагу, в чем, наверняка, не единожды, убеждался каждый.
Кроме воды, она впитывает и который находиться в составе воздуха. Это следует учитывать при хранении вещества. Характер взаимодействия соды с жидкостями зависит, в основном, от уровня влажности и температуры.
При нагревании соединения оно распадается на углекислый газ и оксид. Сода взаимодействует с кислотами, так, например, карбонат натрия, в результате взаимодействия между собой образуют углекислый газ.
Натрий углекислый используется в промышленном производстве стекла, лаков и красок, мыла и моющих средств. Его свойства позволяют применять это соединение при очистке нефти, изготовлении бумаги, каустической соды и производстве натриевых солей.
