ما هي كربونات الصوديوم؟
تُعتبر كربونات الصوديوم مركباً كيميائياً، يتميز بالصيغة الجزيئية Na2CO3. يعرف أيضاً باسم “كربونة الغسيل”. يوجد في شكل مسحوق أبيض اللون، ويمكن العثور عليه في الطبيعة كمعادن. تتميز محاليل كربونات الصوديوم بكونها قلوية.
ما هي بيكربونات الصوديوم؟
بيكربونات الصوديوم هي أيضًا مركب كيميائي، وصيغته الجزيئية هي NaHCO3. يظهر في شكل مسحوق بلوري أبيض. يُعرف أيضاً باسم “صودا الخبز” نظراً لاستخدامه الشائع في المخبوزات. يذوب في الماء، ولكنه لا يذوب في الكحول. عند تسخينه في بيئة جافة أو سائلة، يتحول تدريجياً إلى كربونات الصوديوم. هو مركب ثابت في الهواء الجاف، ولكنه يتحلل ببطء في الهواء الرطب.
مجالات استخدام كربونات الصوديوم
تتميز كربونات الصوديوم بتطبيقات متنوعة في الصناعة والحياة اليومية، ومن أهم استخداماتها:
- يدخل في الصناعات الزجاجية.
- يُستخدم في صناعة الصابون ومواد التنظيف المنزلية.
- يدخل في صناعة عجائن الورق المختلفة.
- يُستعمل كمحلول لتخفيف آلام الأسنان.
مجالات استخدام بيكربونات الصوديوم
لبيكربونات الصوديوم استخدامات عديدة ومهمة في مجالات مختلفة، منها:
- تدخل في صناعة الأغذية المختلفة.
- تستخدم في نفخ العجين، حيث تعمل على تحرير غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يساعد في عملية التخمير والنفخ.
- تُستخدم في تصنيع الأدوية المضادة للحموضة.
- تستعمل للتخفيف من حدة حب الشباب.
- تستخدم في إطفاء الحرائق.
- تُضاف أحياناً إلى علف الحيوانات كمادة مضافة.
كيفية إنتاج كربونات الصوديوم
هناك طريقتان رئيسيتان لإنتاج كربونات الصوديوم، وهما:
طريقة لابلانك
نسبة إلى العالم نيكولاس لابلانك، وتتكون هذه الطريقة من مرحلتين أساسيتين:
تحضير كعكة الملح: يتم ذلك عن طريق غلي كلوريد الصوديوم في حمض الكبريت، مما يؤدي إلى إطلاق غاز كلوريد الهيدروجين وتكوين كبريتات الصوديوم، وذلك وفقاً للمعادلة التالية:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
اختزال كعكة الملح: يتم ذلك عن طريق مزج كبريتات الصوديوم الناتجة مع الكربون (الفحم) والحجر الجيري، وفقاً للمعادلة التالية:
Na2SO4 + CaCO3 + 2C → Na2CO3 + 2CO2 + CaS
طريقة سولفاي
نسبة إلى العالم إرنست سولفاي، وتعتمد هذه الطريقة على استخدام المواد التالية: كربونات الكالسيوم، وكلوريد الصوديوم، والأمونيا. لهذا السبب، تُعرف أيضاً باسم طريقة الأمونيا-صودا. يعتمد جوهر هذه العملية على برج مجوف، حيث يتم تسخين الحجر الجيري في الأسفل لإطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون، وفقاً للمعادلة التالية:
CaCO3 → CaO + CO2
يتم تمرير غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج في محلول مركز من كلوريد الصوديوم والأمونيا، مما يؤدي إلى ترسيب بيكربونات الصوديوم، وفقاً للمعادلة التالية:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
بعد ذلك، يتم تسخين بيكربونات الصوديوم الناتجة لإنتاج كربونات الصوديوم، وفقاً للمعادلة التالية:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
تسترجع الأمونيا من محلول كلوريد الأمونيوم بمعالجته مع هيدروكسيد الكالسيوم (الكلس المطفأ)، الناتج من معالجة أكسيد الكالسيوم (الكلس الحي) بالماء، وفقاً للمعادلات التالية:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2NH4Cl → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O
كيفية إنتاج بيكربونات الصوديوم
يتم إنتاج بيكربونات الصوديوم عن طريق معالجة محلول مشبع برماد الصودا مع غاز ثاني أكسيد الكربون عند درجة حرارة 40 درجة مئوية. بعد ذلك، يتم فصل معلق البيكربونات المتشكلة من أسفل برج التفاعل، ثم يتم ترشيحه وغسله في فلتر دوار. يتم إجراء عملية تثفيل له وتجفيفه على سير ناقل مستمر عند درجة حرارة 70 درجة مئوية، للحصول على منتج بنقاوة 99.8%.
تتلخص العملية في المعادلة التالية:
Na2CO3 + CO2 + H2O ⇌ 2NaHCO3
