کربنات سدیم ترکیبی جامد و معدنی است که با فرمول شیمیایی Na2CO3 شناخته می شود. 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.
خواص کربنات سدیم
از فواید انواع کربنات سدیم این است که تمام آن در آب حل می شود. سودا اش (Soda Ash)، از معروف ترین نام های صنعتی کربنات سدیم است. ویژگی ها و مشخصات اصلی کربنات سدیم عبارتند از:
- فرمول شیمیایی: Na2CO3
- نقطه ذوب: 856 درجه سانتی گراد
- نقطه جوش: این ماده در اثر حرارت نمی جوشد. کربنات سدیم در اثر حرارت تجزیه شده و گاز دی اکسید کربن آزاد می کند.
- انحلال پذیری در آب: کربنات سدیم در آب محلول است.
- حلالیت در الکل: کربنات سدیم در الکل حل نمی شود.
- شکل ظاهری: جامد، کریستال پودری، سفید، بی بو
- گرید: صنعتی و آزمایشگاهی
موارد کاربرد کربنات سدیم
در ادامه به معرفی برخی از کاربردهای کربنات سدیم می پردازیم.
- صنایع غذایی
- تولید مواد شیمیایی
- تولید کاغذ
- الکترولیز و صنایع مرتبط با آن
- تولید انواع شوینده مانند صابون
- تولید خمیر دندان
- کاربرد در آزمایشگاه هایی مانند آزمایشگاه شیمی
دلایل مصرف کربنات سدیم در صابون
این ماده در تولید صابون و شوینده ها به عنوان عامل قلیایی کننده استفاده می شود. در شوینده ها به نام علف شوره نامیده شده و به شکل موثر، لکه های روغن، گریس و الکل را حذف می کند.
کربنات سدیم در فرآیند تبادل یونی موجب حذف یون های کلسیم و منیزیم از آب شده و سختی آب را کاهش می دهد. بنابراین در مصارف مختلف باعث کاهش مصرف شوینده ها می شود. بدون کاربرد این ماده برای مرطوب نمودن یون های کلسیم و منیزیم، به شوینده اضافی نیاز است.
انواع کربنات سدیم
هم اکنون کربنات سدیم در بازار مواد شیمیایی به دو شکل کربنات سدیم سنگین و کربنات سدیم سبک، بصورت 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.
کربنات سدیم سبک
کربنات سدیم سبک مراغه و سمنان یکی از ترکیبات شیمیایی بی بو و غیر سمی است که کاربردهای گوناگونی در صنعت دارد. نام دیگر این ترکیب سودا اش بوده و به صورت پودر جامد سفید رنگ با دانه بندی ریز عرضه می شود. ماهیت این نمک معدنی به طور طبیعی تک آبه است. این ماده به نام کربنات سدیم سبک نامگذاری شده است زیرا چگالی پایینی دارد. از فواید کربنات سدیم سبک این است که در وزن های مختلف بسته بندی و روانه بازار خرید و فروش مواد شیمیایی می شود. از خواص سدیم کربنات سبک در صنایع شیمیایی بسیار استفاده می شود. لازم به ذکر است که اندازه کوچک کربنات سدیم (سودا اش) سبک، پودری یک دست و نرم ایجاد کرده است. به طوری که تفاوت ظاهری آن با سودا اش سنگین به راحتی قابل رویت است. قیمت کربنات سدیم سبک در بازار مواد شیمیایی به حجم محصول و شرکت تولیدکننده وابسته است.
انواع کربنات سدیم سبک
کربنات سدیم به شکل سه هیدرات و نمک بی آب وجود دارد.
- دکا هیدرات کربنات سدیم که به راحتی قادر است مونوهیدرات تشکیل دهد.
- هپتا هیدرات کربنات سدیم که به فرم معدنی مشخصی نیست، Na2CO3·7H2O.
- مونو هیدرات های کربنات سدیم یا ترموناتریت: که با نام کربنات کریستال نیز شناخته می شود.
چگونگی تولید کربنات سدیم سبک
سنگ ترون یکی از منابع اصلی سدیم کربنات است. البته این ماده از از نمک و کربنات کلسیم نیز از طریق فرآیند سودا آمونیاک (Solvay)تولید می شود. تولید کربنات سدیم سبک از سنگ معدن های کربنات سدیم و کربنات هیدروژن مانند ترونا و نهکولیت نیز صورت می گیرد.
کاربرد کربنات سدیم سبک
کاربرد سودا اش با درصد های مختلف در زمینه هایی همچون صنایع غذایی و دارویی، تولید مواد شوینده، برطرف کردن سختی آب، تولید مواد شیمیایی و... به فرم سبک یا به گرید کربنات سدیم خوراکی مرتبط است.
کاربرد در مواد شوینده
تولید کنندگان مواد شوینده و صابون ها یکی از بزرگ ترین مصرف کنندگان کربنات سدیم سبک در جهان به شمار می آیند. خواص و فواید کربنات سدیم سبک به طور گسترده ای در تولیدات این صنایع به کار می روند. از خواص کربنات سدیم سبک این است که پاک کنندگی ترکیبات شوینده لباسشویی را بالا می برند. همچنین این ماده قابلیت امولسیون کنندگی داشته و لکه های روغن و آلودگی های پارچه را از بین می برد.
حضور کربنات سدیم سبک در مواد شوینده به نرم شدن آب سخت، کمک کرده و به این ترتیب مواد شوینده با سرعت و سادگی بیشتری در آب حل می شوند و راحت تر ایجاد کف می کنند. به غیر از مواد شوینده لباس و ظروف، سودا اش سبک برای تولید شامپو نیز به کار می رود. در تولید شامپو از سودا اش سبک به عنوان تنظیم کننده PH استفاده می گردد. تولید کنندگان لوازم بهداشتی در خمیردندان ها نیز از خواص و مزایای کربنات سدیم سبک به عنوان عامل ساینده و تمیز کننده استفاده می کنند.
نرم کردن آب
آب سخت، آبی است که حاوی ترکیبات کلسیم یا منیزیم باشد. مقدار زیاد از حد این یون ها را می توان با روش های سختی گیری حذف نمود. کربنات سدیم سبک می تواند جهت نرم کردن آب و از بین بردن سختی موقت یا دائمی آب استفاده شود. به دلیل اینکه کربنات سدیم در آب محلول و کربنات کلسیم و کربنات منیزیم در آب نا محلول هستند، برای نرم کردن آب و حذف یون های منیزیم و کلسیم می توان از سودا اش سبک استفاده نمود. بنابراین در تصفیه آب با کاربرد کربنات سدیم سبک، فاکتور های سخت کننده آب به رسوبات جامد و نامحلول تبدیل شده و به راحتی از آب جداسازی می شوند.
پیش ماده جهت تولید سایر مواد شیمیایی
بی شک با بی کربنات سدیم یا جوش شیرین آشنایی دارید و یا نام آن را شنیده اید. جوش شیرین به عنوان یکی از اجزای اصلی خاموش کننده های آتش است. این ماده اغلب از کربنات سدیم سبک تولید می شود. طی فرآیند تولید سودا اش سبک به روش سولوی، جوش شیرین به عنوان محصول جانبی نیز تولید می شود.
به جز جوش شیرین، از سودا اش سبک برای تولید بی سولفیت سدیم، بوراکس و خنثی سازی اسید سولفوریک نیز در صنایع تولید پنبه استفاده می گردد.
کربنات سدیم سنگین
در حدود ۵۰ درصد از کاربرد کربنات سدیم سنگین مراغه و سمنان در صنایع مربوط به صنعت شیشه است. زیرا ذرات این نوع سودا اش بزرگ تر بوده و بنابراین احتمال پخش شدن در حین حمل و نقل و همچنین گرفتن گرد و خاک را به حداقل می رسد. کربنات سدیم سنگین توسط فرآیند هیدراتاسیون روی کربنات سدیم سبک و طی یک واکنش آب پوشی به شکل مونو هیدرات در می آید. سپس دهیدراته شده و با از دست دادن آب به شکل محصولی با ابعاد و چگالی بالاتر عرضه می گردد.
کاربرد کربنات سدیم سنگین
در ادامه موارد کاربرد کربنات سدیم سنگین را مورد بررسی قرار می دهیم.
کاربرد کربنات سدیم سنگین در صنایع شیشه
همان گونه که اشاره شد، دانه های کربنات سدیم سنگین، نسبتا درشت بوده و چگالی بالاتری نسبت به فرم سبک این ماده دارند. این خواص باعث شده است تا به طور عمده ای از کربنات سدیم سنگین در صنایع شیشه، تهیه سرامیک، ظروف شیشه ای و به ویژه به عنوان عامل اصلی در روند ذوب سیلیس استفاده شود.
جالب است بدانید که در صنایع شیشه سازی این ماده به عنوان ماده اولیه و اصلی ترین جز در فرآیند تولید شناخته می شود. زیرا کربنات سدیم سنگین به طور ذاتی موجب کاهش دمای ذوب می شود. خاصیت قلیایی کربنات کلسیم نیز در شکل دهی بهتر به شیشه کمک می کند. شیشه های تهیه شده با انواع کربنات سدیم سنگین در موارد مختلفی همانند ساخت درب و پنجره، ساخت آینه های تخت، تولید صفحات خورشیدی و شیشه های چند لایه خودرو به کار می روند.
سایر کاربرد ها
- ساخت ظروف شیشه ای چون بطری نوشیدنی های مختلف
- ساخت ظروف غذا و دارو
- بسته بندی فرآورده های آرایشی
- تولید ظروف آزمایشگاهی
سودا اش یا همان کربنات سدیم منشا طبیعی داشته و هیچ گونه ماده شیمیایی مصنوعی در آن به کار نرفته است. بنابراین استفاده از آن در فرآوردهای صنعتی خطری را به محیط زیست نمی رساند.
تفاوت کربنات سدیم سنگین و کربنات سدیم سبک
همان طور که گفته شد، کربنات سدیم به دو گروه سبک و سنگین تقسیم می شود. انواع کربنات سدیم در صنایع مختلف کاربردهای متفاوتی دارند. این دو نوع از لحاظ شیمیایی و در ساختار مولکولی تفاوتی ندارند. بنابراین از لحاظ شیمیایی یکسان هستند. تفاوت کربنات سدیم سنگین و سبک در چگالی و اندازه کریستال هاست. در واقع خواص فیزیکی کربنات سدیم سبک و سنگین متفاوت است.
کربنات سدیم سبک پودری ریز و سفید رنگ است و بوی خاصی ندارد. چگالی کربنات سدیم سبک 1/2 کربنات سدیم سنگین است. کربنات سدیم سبک کمتر از 0.5 درصد سدیم کلرید دارد. نحوه تولید انواع کربنات سدیم سبک و سنگین نیز با هم متفاوت است.
بیشترین کاربرد کربنات سدیم سنگین به عنوان ماده جامد است. در ساخت شیشه و کاشی و سرامیک نیز بسیار از آن استفاده می شود. اما استفاده از سدیم کربنات سبک به شکل سنتی به عنوان ماده ای شیمیایی محلول مورد نیاز است.
حدود 50٪ از کل تولید سدیم کربنات در ساخت شیشه و مربوط به نوع سنگین آن است. 18٪ در ساخت سایر مواد شیمیایی و 10٪ در صابون و مواد شوینده و بقیه در صنایع غذایی و دارویی به کار می رود.
تفاوت کربنات سدیم با جوش شیرین
کربنات سدیم و بی کربنات سدیم کاربرد های متنوعی دارند. این دو ترکیب شیمیایی در صنایع مختلف بسیار پراهمیت هستند. این ترکیبات کاربرد های مشترک زیادی داشته و هر دو به مقدار زیادی تولید می شوند. این دو ماده برخلاف شباهت در نام، تفاوت های زیادی با هم داشته و دو ترکیب جداگانه هستند. این ترکیبات از لحاظ فرمول شیمیایی، شکل ظاهری، نام تجاری، خواص، فواید، روش تولید و... با یکدیگر متفاوت هستند.
نحوه نگهداری از انواع کربنات سدیم
- کربنات سدیم باید در مکانی خشک، خنک و دور از نور خورشید قرار گیرد.
- محل نگهداری این ماده باید تهویه مناسبی داشته باشد.
- کربنات سدیم معمولا در کیسه های 50 کیلو گرمی یا جامبو بگ به فروش می رسد.
خطرات مصرف کربنات سدیم
- مضرات سدیم کربنات می توان تحریک چشم، دستگاه تنفسی و پوست را اشاره کرد.
- هنگامی کار با مواد شیمیایی نظیر انواع سودا اش باید از لباس مناسب، دستکش و عینک کار استفاده شود.
- در صورت بلع و داشتن علائمی همچون استفراغ، تشنج و خواب آلودگی باید فورا به پزشک مراجعه شود.
- در صورت تماس با چشم یا پوست، محل تماس با آب فراوان شسته شود
