کربنات سدیم از مواد شیمیایی پرمصرف صنعتی است که در دو نوع سنگین و سبک در بازار مواد شیمیایی خرید و فروش می شود. کاربرد کربنات سدیم سنگین در صنعت شیشه سازی و تولید مواد شیمیایی بسیار شناخته شده است. کربنات سدیم سبک نیز بیشتر در صنایع نفت و گاز استفاده می شود. تفاوت کربنات سدیم سبک و کربنات سدیم سنگین مربوط به خواص فیزیکی و کاربردشان است. در ادامه این مقاله به بررسی کامل انواع کربنات سدیم می پردازیم.

انواع کربنات سدیم سبک و سنگین و کاربرد های صنعتی آن
انواع کربنات سدیم سبک و سنگین و کاربرد های صنعتی آن

کربنات سدیم چیست

کربنات سدیم (sodium carbonate) یا سودا اش، ماده ای غیر آلی از کربن است که به عنوان یک باز با قدرت متوسط استفاده می شود. این ماده در تولید سایر محصولات قلیایی، نمک های سدیم و… کاربرد دارد. کربنات سدیم، جامدی کریستالی، بدون بو، پودری و جاذب رطوبت است. از دیدگاه شیمیایی، کربنات سدیم در گروه ترکیبات غیرآلى سدیم قرار گرفته و به عنوان یک نمک سدیم در نظر گرفته می شود. تنظیم pH، تولید شیشه، صابون، کاغذ و انواع پاک کننده و شوینده برخی از موارد سدیم کرینات هستند.

تاریخچه کربنات سدیم

طبق شواهد به دست آمده مصریان باستان از کربنات سدیم جهت ساخت شیشه و بطری استفاده می کردند. آن ها این محصول را از ذخایر موجود در دریاچه های خشک یا سوزاندن جلبک های دریایی و گیاهان دریایی دیگر بازیافت می کردند. رومی ها نیز از سودا اش برای پخت نان، ساخت شیشه و مقاصد پزشکی بهره می بردند. تا اواسط قرن 19، استخراج کربنات سدیم از خاکستر گیاهان مختلف صورت می گرفت و سودا اش نامیده می شد.

در مقیاس صنعتی اما سدیم کربنات را از روش های دیگری به دست می آورند. این ماده در صنعت، توسط فرآیند سولوی و با کمک آمونیاک، سنگ آهک و نمک تولید می شود. با حل شدن سدیم کربنات در آب، اسید کربونیک و سدیم هیدروکسید تشکیل خواهد شد.

خواص فیزیکی و شیمیایی کربنات سدیم

  1. نام شیمیایی: کربنات سدیم
  2. فرمول شیمیایی ترکیب: Na2CO3
  3. نقطه ذوب: 856 درجه سانتی‌گراد
  4. نقطه جوش: نجوشیده و تجزیه می گردد.
  5. انحلال پذیری: در آب محلول و در الکل نامحلول است.
  6. حالت: جامدی کریستالی و پودری
  7. رنگ: سفید
  8. بو: بدون بو
  9. گرید : در انواع صنعتی و آزمایشگاهی موجود است.
  10. انواع: کربنات سدیم سبک و کربنات سدیم سنگین

انواع کربنات سدیم

این ماده در گرید های صنعتی و آزمایشگاهی در وزن های مختلف و در دو نوع سبک و سنگین در بازار خرید و فروش مواد شیمیایی عرضه می گردد. فروش کربنات سدیم سبک و کربنات سدیم سنگین بصورت کیسه و جامبو از کارخانه های سمنان و مراغه بیشتر میباشد .

سدیم کربنات سبک

سدیم کربنات سبک، ترکیبی حاوی تنها کمتر از 0.5 درصد سدیم کلرید است. از سدیم کربنات سبک می توان به عنوان تنظیم کننده pH در بسیاری از صنایع شیمیایی استفاده نمود. توجه شود که خواص کربنات سدیم سبک و سنگین شبیه به یکدیگر است. اما چگالی نوع سبک تقریبا نصف چگالی نوع سنگین است. نوع سبک دارای دانه هایی پودری و ریز است و این موجب می شود تا حجم آن کمتر از نوع سنگین به نظر آید.

کاربرد سدیم کربنات سبک

کاربرد سدیم کربنات در صنایع غذایی

سدیم کربنات سبک در صنایع غذایی با نام E500 نیز شناخته می شود. از این ترکیب شیمیایی برای تنظیم میزان ترشی محصولات و همین طور به عنوان پایدار کننده استفاده می گردد. تهیه سریع تر ماکارونی و همین طور تولید بستنی چوبی نیز از سایر کاربرد های غذایی سدیم کربنات است.

کاربرد در بستنی سازی

قطعا احساس خنکی در هنگام خوردن بستنی طرفداران زیادی دارد. جالب است بدانید که این احساس خنکی از مزایای واکنش گرماگیری است که بین کربنات سدیم سبک و اسیدی ضعیف رخ داده و به تولید کربن دی اکسید منجر می شود.

رفع مشکلات آب

یک افزودنی رایج جهت خنثی سازی اثر اسیدی و کلر، استفاده از کربنات سدیم سبک در مخازن شهری است. در آزمایشگاه های شیمی نیز از این ماده به عنوان عامل اصلی تیتراسیون اسید و باز استفاده می شود، زیرا پایدار بوده و دقت خوبی در اندازه گیری دارد. به عنوان نرم کننده آب نیز می توان از آن در شست و شوی لباس ها استفاده کرد.

تنظیم نبودن pH و اسیدیته آب استخرها می تواند افراد را دچار مشکلات پوستی و چشمی متعددی کند. برای تنظیم اسیدیته آب، یکی از بهترین روش ها استفاده از ترکیبات شیمیایی است. این ترکیبات باید به گونه ای انتخاب شوند که بتوانند باز یا اسید موجود در آب را خنثی کنند. اگر اب استخر اسیدی باشد برای خنثی سازی آن می توان از کربنات سدیم سبک استفاده نمود. تماس این ماده با اسید ها موجب خنثی شدن اسیدیته شده و گاز کربن دی اکسید تولید می کند.

نرم کردن آب

آب سخت حاوی یون هایی محلول مانند کلسیم و منیزیم است. برای نرم کردن آب حاوی این املاح، می توان از کربنات سدیم سبک استفاده نمود. این ترکیب می تواند با این یون ها ترکیبات نامحلول ساخته و سختی آب را حذف نماید.

کاربرد در تولید مواد شیمیایی

  • تولید بی کربنات سدیم
  • تولید بوراکس و بی سولفیت سدیم
  • در تولید پنبه از کربنات سدیم جهت خنثی سازی سولفوریک اسید استفاده می شود.

تولید انواع شوینده

کربنات سدیم خواص آنتی باکتریال و پاک کنندگی دارد. همچنین خواص امولسیون کنندگی کربنات سدیم سبک موجب حل شدن شوینده در آب و عدم رسوب آن می گردد. به همین دلیل از کربنات سدیم در تولید انواع شوینده ها مانند صابون و مایعات ظرفشویی و همین طور پودر لباسشویی استفاده می شود. کربنات سدیم سبک همچنین باعث افزایش حجم کف شده و لکه ها را راحت تر از بین می برد.

تولید انواع شوینده  کربنات سدیم خواص آنتی باکتریال
تولید انواع شوینده کربنات سدیم خواص آنتی باکتریال

در شامپوها نیز از خواص کربنات سدیم سبک بهره می برند. همانطور که قبلا گفته شد، تنظیمpH  یکی از خواص کربنات سدیم است. اگر pH   در شامپو مناسب نباشد می تواند آثار مخربی بر پوست و موی سر داشته باشد.

استفاده از کربنات سدیم سبک در تولید خمیر دندان به بهبود کیفیت پاک کنندگی و رفع جرم دندان کمک می کند.

کاربرد در صنعت

  1. تنظیم نمودن اسیدیته در فرآیندهای صنعتی مختلف
  2. الکترولیز
  3. کاربرد در صنعت تولید کاغذ
  4. استفاده در تیتراسیون اسید و باز
  5. کاربرد جهت حذف لکه های موجود در روغن و الکل
  6. استفاده به عنوان ضد رسوب
  7. کاربرد در آجرپزی

تولید کربنات سدیم سبک

یکی از روش های تولید این ماده leblane method نام دارد که در آن از سولفات سدیم برای تولید کربنات سدیم استفاده می شود. این روش هم اکنون به طور کامل منسوخ شده و از روش های دیگری استفاده می شود که در ادامه آن ها را معرفی می کنیم.

یکی از روش های تولید این ماده leblane method نام دارد
یکی از روش های تولید این ماده leblane method نام دارد

تولید به روش سولوی

برای تولید سدیم بی کربنات و سودا اش به صورت گسترده ای از این ماده استفاده می شود. ارزان بودن و استفاده از مواد خام در دسترس از مزایای تولید کربنات سدیم سبک با روش سولوی به شمار می آید. در ادامه به مواد خام مورد نیاز برای تولید به روش سولوی اشاره شده است.

  • آمونیاک
  • دی اکسید کرین
  • آب
  • محلول غلیظی از آب نمک

تهیه کربنات سدیم از جوش شیرین

اگر سدیم بی کربنات که با نام جوش شیرین نیز شناخته می شود، به مدت یک ساعت حرارت داده شود، کربنات سدیم سبک ایجاد می گردد. حرارت موجب خروج کربن دی اکسید و آب خواهد شد. واکنش مربوط به این فرآیند در منابع علمی موجود و قابل مشاهده است.

تولید کربنات سدیم سبک از پساب خمیر کاغذ

استفاده از خمیر کاغذ در تولید محدود و مقیاس های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش سودا اش را از پسماند خمیر کاغذ و صنایع کاغذ سازی تولید می کنند که روشی مقرون به صرفه است. گدازش قلیای مصرف شده حاصل از عملیات خمیر کاغذ، ماده جامدی را ایجاد می کند. ترکیبات اصلی این ماده جامد، کربنات های سدیم، سدیم سولفید و سولفات سدیم هستند. کربنات سدیم حدود 60 درصد از این ماده جامد را تشکیل می دهد. برای تهیه کربنات سدیم سبک، ابتدا این ماده را به یک مخزن حل کننده انتقال داده و در درجه حرارت 780 تا870 درجه سانتی گراد قرار می دهند تا به شکل محلولی آبکی در آید. طی فرآیندهای خنک سازی بعدی در نهایت این ماده را به ذرات ریز تبدیل می کنند. سرد سازی و تبدیل به حالت جامد توسط آسیاب کردن محلول آبکی سودا اش و Na2S به دست می آید. این ترکیبات به برج استخراج کننده جامد-مایع پمپ می شوند. در نهایت Na2S با شست و شو جدا شده و سودا اش در پایین برج جمع و استخراج می شود.

نحوه خالص سازی و بازیافت

این ماده که به صورت مایع است برای جداسازی، به طور پیوسته در جدا کننده ای مانند سانتریفیوژ ریخته می شود و بقیه فرآیندها انجام می پذیرند. در نهایت محلول آبکی حاوی سدیم کربنات خارج شده و با محصول موجود در پایین برج مخلوط می گردد. پس از سانتریفیوژ و خشک شدن، بازیافت کربنات سدیم سبک صورت می گیرد.

استخراج

استخراج سودا اش از منابع معدنی مانند ترونا یا تری سدیم هیدروژن دی کربنات دی هیدرات نیز می تواند صورت پذیرد. همچنین نفلین که نوعی کانی است نیز از منابع استخراج این ماده به شمار می آید.

سدیم کربنات سنگین

سدیم کربنات سنگین درواقع همان کربنات سدیمی است که چگالی و اندازه‌های کریستالش نسبت به نوع سبک بیشتر است. البته به دلیل همین تفاوت، کاربردهای متفاوتی برای آن ایجاد شده است.

کاربرد کربنات سدیم سنگین

خواص کربنات سدیم سنگین موجب شده است تا حدود ۵۰ درصد مصرف کربنات سدیم در تولید شیشه و فرآورده های مرتبط با آن متمرکز شود. قیمت کربنات سدیم سنگین نیز از گرید سبک این ماده متفاوت است. این ماده اغلب در تولید شیشه، کاشی، سرامیک، لعاب و به عنوان عامل ذوب سیلیس در دماهای کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. کشور ما ایران، در زمینه تولید انواع کربنات سدیم به طور گسترده ای فعالیت داشته و کربنات سدیم سنگین مورد نیاز صنایع را تامین می کند. ایران حتی به عنوان یک صادر کننده کربنات سدیم نیز شناخه می شود.

نحوه کاربرد کربنات سدیم سنگین در صنایع شیشه

برای ذوب نمودن سیلیس خالص به دمای 2000 درجه سانتی‌گراد نیاز است. با کاربرد سدیم کربنات سنگین، نقطه ذوب کاهش یافته و به شکل گیری بهتر شیشه نیز کمک می شود. سدیم موجود در این ترکیب، موجب حل شدن آرام سیلیس در آب می شود. افزودن سنگ آهک نیز به دلیل وجود کلسیم، شیشه را مقاوم تر می کنند.

از شیشه های تهیه شده با کربنات سدیم در ساخت درب و پنجره، آینه های تخت، صفحه ‌های خورشیدی و شیشه ‌های چند لایه در خودروها، ظروف شیشه ای مانند بطری نوشیدنی، ظروف غذا، ظروف دارو، بسته بندی فرآورده های آرایشی و ظروف مورد نیاز در آزمایشگاه استفاده می شود.

تولید کربنات سدیم سنگین

اختلاط کربنات سدیم سبک با آب و قرار گرفتن در فرآیند هیدراسیون موجب تشکیل ساختاری مونو هیدرات خواهد شد. سپس طی فرآیند خشک شدن و از دست دادن آب یا همان دهیدراته شدن، کریستال های کربنات سدیم سنگین تولید و آماده مصرف خواهد بود.

تفاوت سدیم کربنات سبک و سنگین چیست

این دو ترکیب از لحاظ شیمیایی و ساختار مولکولی تفاوتی ندارند. در واقع این ترکیبات دارای چگالی و اندازه کریستال های متفاوتی هستند. نوع سبک، پودری ریز و سفید رنگ است و بوی خاصی هم ندارد. چگالی نوع سبک نصف نوع سنگین و در حدود 77/0 گرم بر لیتر است. کربنات سدیم سبک حاوی کمتر از 0.5 درصد سدیم کلرید است.

تفاوت های دیگر این دو ماده، تفاوت در کاربرد آن ها است. کاربرد کربنات سدیم سنگین به عنوان ماده جامد در ساخت شیشه و کاشی و سرامیک دیده می شود. در مقابل استفاده از خواص سدیم کربنات سبک به عنوان ماده شیمیایی در محلول صورت می پذیرد.

جالب است بدانید حدود 50٪ از تولید سدیم کربنات در ساخت شیشه مربوط به نوع سنگین آن می شود. 18٪ نیز در ساخت سایر مواد شیمیایی استفاده می گردد. در صنایع تولید صابون و مواد شوینده نیز 10% از این ماده استفاده می گردد. مابقی تولیدات این ماده شیمیایی نیز در صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می گیرد.

خطرات و عوارض کربنات سدیم

آسیب های چشمی: تماس این ماده با چشم موجب ایجاد سوزش چشم شده و جریان اشک افزایش خواهد یافت. برای پیشگیری از آسیب های چشمی این ماده بهتر است در حین کار از عینک های مخصوص استفاده شود.

عوارض پوستی: تماس این ترکیب با پوست موجب تحریک آن خواهد شد. جذب پوستی این ماده می تواند برای بدن خطراتی را ایجاد نماید. برای پیشگیری از عوارض پوستی ناشی از این ماده، بهتر است حین کار با آن از دستکش استفاده شود.

آسیب های ناشی از بلع: بلع این ماده خطرناک است و می تواند دستگاه گوارش را تحریک کند. از قورت دادن یا بلع این ماده باید ممانعت گردد. این ماده به هیچ وجه نباید در دسترس اطفال قرار داده شود. در صورت بلع سهوی این ماده به پزشک مراجعه گردد.

عوارض ناشی از استنشاق: استنشاق این ماده مضر بوده و  موجب تحریک شدن دستگاه تنفسی خواهد شد. کاربرد سودا اش تنها باید در زیر هود صورت گیرد.

عوارض بر حیوانات: این ماده بر روی حیوانات نیز اثرات نامطلوب داشته و در باروری آن ها ایجاد مشکل می کند.

نحوه نگهداری و ذخیره سازی انواع کربنات سدیم

  • در هنگام تماس و کار با سدیم کربنات باید ازعینک های محافظتی، دستکش، پوشش مناسب آزمایشگاهی و ماسک استفاده شود. در صورت بروز مشکلات ناشی از قرار گرفتن در معرض این ترکیب حتما به پزشک مراجعه نموده و اقدامات امنیتی را رعایت نمایید.
  • در حمل و نقل این ماده دقت نموده و در محیطی که این ماده نگهداری می شود از خوردن و آشامیدن غذا خودداری نمایید.
  • در حمل و نقل این ماده دقت شود که با پوست و چشم تماس پیدا نکند. همان طور که گفته شد برخورد این ماده با پوست و چشم سبب بروز مشکلات خواهد شد.
  • این ماده را باید در جایی خشک و خنک نگهداری نمود.
  • ظروف در بسته و قرار دادن در محیط هایی به دور از اسید، بهترین نوع نگهداری این ماده است.
  • انبارهایی که این ماده در آن ها نگهداری می شود، باید از تهویه مناسبی برخوردار باشند.

شباهت و تفاوت سدیم کربنات و سدیم بی کربنات

سودا اش (Soda ash) نام دیگر کربنات سدیم و بیکنیگ سودا (Baking soda) یا جوش شیرین نام دیگر بی کربنات سدیم است. این دو ترکیب از لحاظ شیمیایی بسیار به هم نزدیک هستند. فرمول سدیم کربنات به صورت Na2CO3 و سدیم بی کربنات NaHCO3  است. هر دو ماده یونی هستند و در آب یون های مثبت سدیم و منفی کربنات آزاد می کنند. سدیم بی کربنات به دلیل داشتن هیدروژن، یون مثبت هیدروژن نیز در آب آزاد می کند.

از شباهت های فیزیکی این دو ترکیب می توان به جامد و سفید بودن آن ‌ها اشاره نمود. این دو ترکیب معمولا در تماس با پوست مشکلات حساسیتی خاصی ایجاد نمی کنند، اما در تماس با چشم و یا بلع مشکلاتی را به وجود می آورند.

سدیم کربنات در تولید شیشه و مواد شیمیایی به کار برده می شود، اما سدیم بی کربنات یا جوش شیرین بیشتر در آشپزی، تمیز کردن و موارد مشابه کاربرد دارد.

خواص ظاهری متفاوت

بی کربنات سدیم دارای کریستال های کوچک و سفید رنگ است. این کریستال ها به سادگی در آب قابل حل بوده و به عنوان یک باز ضعیف عمل می کنند. در مقابل کربنات سدیم پودر سفید رنگی است که خواص قلیایی بسیار قوی از خود نشان می دهد.

سدیم کربنات را از کجا تهیه کنیم

برای خرید کربنات سدیم سبک و سنگین می توان به مراکز و سایت های معتبر فروش مواد شیمیایی مراجعه نمود. هم اکنون کربنات سدیم در بازار مواد شیمیایی به دو شکل کربنات سدیم سنگین و کربنات سدیم سبک، به صورت کیسه و جامبو از کارخانه های سمنان و مراغه خرید و فروش می شود. این دو نوع از لحاظ اندازه کریستال ها، مقدار چگالی و کاربرد یا یگدیگر متفاوت هستند.

قیمت کربنات سدیم

به طور کلی قیمت کربنات سدیم سبک در بازار مواد شیمیایی به حجم محصول و شرکت تولید کننده وابسته است. همان طور که پیش تر هم اشاره شد، کربنات سدیم دارای دو نوع کلی سبک و سنگین است، و هر یک از این ترکیبات می توانند قیمت های مختلفی داشته باشند.

سخن آخر

در این مقاله به بررسی کربنات سدیم و انواع آن پرداختیم. از خواص کربنات سدیم ماهیت قلیایی بودن آن است. کاربرد اصلی این ماده در محصولات سازگار با محیط زیست به چشم می‌خورد. از انواع کربنات سدیم در صابون و شوینده ها، قارچ کش ها، تولید شیشه و سرامیک، علف کش، تنظیم کننده pH و… استفاده می شود.

 

حس شما نسبت به این مطلب چی بود ؟

روی هر کدوم که به حس شما نزدیکتره کلیک کن !

  • 🤬
  • 🤢
  • 🤔
  • 🤪
  • 😍

میانگین آراء 0 / 5. تعداد: 0