Carbonato di sodio

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Carbonato di sodio
carbonato di sodio in polvere
Struttura
Nome IUPAC
triossocarbonato di disodio
Nomi alternativi
soda Solvay
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare Na2CO3
Peso formula (u) 105,99
Aspetto solido cristallino bianco
Numero CAS [497-19-8]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 2,53
Solubilità in acqua 220 g/l a 293 K (20 °C)
Temperatura di fusione >400 °C (>670 K) con decomposizione
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) −1130,7
ΔfG0 (kJ·mol−1) −1044,4
S0m(J·K−1mol−1) 135
C0p,m(J·K−1mol−1) 112,3
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
irritante

attenzione

Frasi H 319
Consigli P 260 - 305+351+338 [1]

Il carbonato di sodio è, come l'idrogenocarbonato di sodio, un sale di sodio dell'acido carbonico. A differenza di quest'ultimo, nel carbonato entrambi gli ioni idrogeno dell'acido sono stati sostituiti da ioni sodio. Il carbonato di sodio è stato chiamato a lungo soda, ma non è da confondere con la soda caustica. Questa precisazione è resa necessaria in quanto oggi con il termine soda si intende l'idrossido di sodio (la soda caustica).

A temperatura ambiente si presenta come una polvere cristallina bianca. Per riscaldamento tende a decomporsi liberando biossido di carbonio (calcinazione) gassoso. Sciolto in acqua, produce una soluzione basica; una soluzione di 50 g in un litro di acqua a 25 °C ha pH 11,5.

Trova impiego nella fabbricazione del vetro, di prodotti quali silicato e fosfati di sodio, nell'industria della carta e nella produzione di detergenti. In chimica, è un moderato reagente alcalinizzante.

Produzione[modifica | modifica sorgente]

Il chimico Nicolas Leblanc nel 1792 sviluppò il primo processo sintetico per la produzione di soda, secondo le due reazioni:

2NaCl+H2SO4 → 2HCl + 2Na2SO4
Na2SO4 + CaCO3 + C → Na2CO3 + CaS + 2CO2

Tuttavia tale processo ebbe vita breve, infatti da fine Ottocento alla seconda metà del XX secolo, il 91% della produzione industriale del carbonato di sodio avvenne tramite il processo messo a punto nel 1861 dal chimico belga Ernest Solvay - da cui il nome soda Solvay - che converte il cloruro di sodio in carbonato di sodio usando carbonato di calcio e ammoniaca. Non bisogna trascurare poi l'apporto significativo dato dal chimico Ludwig Mond, il quale fu il vero artefice del portare il processo da geniale proposta di Ernest Solvay, a effettiva produzione industriale su larga scala grazie a continue migliorie sull'impianto di Winnington, come ricorda il figlio Alfred nei suoi scritti sulla vita del padre, ma quest'ultimo era tenuto in grandissima considerazione, tra gli altri, da Langner, col quale lavorò, e da Lord Kelvin. Tali miglioramenti hanno reso funzionanti gli impianti, tanto che alcuni vorrebbero chiamare tale processo come Solvay-Mond. La vera importanza di questo processo risiede nell'aver abbassato i costi della soda, la quale venne (e viene) adoperata per la produzione di maggiori quantità di saponi e detergenti, con gli immaginabili benefici dal punto di vista igienico-sanitario.

La produzione di soda sintetica sta rapidamente ridimensionandosi. Negli USA l'ultimo impianto ha chiuso nel 1986 e molti altri stabilimenti, specie nella zona del Pacifico, stanno seguendo la stessa sorte. La causa è il minerale trona, un bicarbonato di sodio biidrato, molto diffuso nel mondo ed i cui giacimenti principali oggi sfruttati sono proprio negli USA ed in Turchia[2].

Processo Solvay[modifica | modifica sorgente]

Sul fondo del reattore viene scaldato il carbonato di calcio, che si decompone liberando biossido di carbonio

CaCO3 → CaO + CO2

Dall'alto viene immessa nel reattore una soluzione concentrata di cloruro di sodio e ammoniaca; il biossido di carbonio, gorgogliando, fa precipitare l'idrogenocarbonato di sodio

NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl

L'idrogenocarbonato di sodio viene quindi convertito in carbonato di sodio per riscaldamento, liberando acqua e biossido di carbonio

2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

mentre l'ammoniaca viene rigenerata per trattamento del cloruro d'ammonio formatosi con la calce viva (l'ossido di calcio) residua della decomposizione del carbonato di calcio

CaO + H2O → Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2 NH4Cl → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O

Dato che l'ammoniaca viene completamente riciclata, solo la salamoia (il cloruro di sodio) ed il calcare (il carbonato di calcio) vengono consumati, e l'unico prodotto di scarto è il cloruro di calcio.

Produzione dalla trona[modifica | modifica sorgente]

Il bacino di Green River nel Wyoming è il più grande fra quelli sinora noti. Scoperto nel 1938 durante esplorazioni petrolifere, contiene più di cento miliardi di tonnellate equivalenti di soda, una quantità in grado di soddisfare un secolo di consumo della sola Italia. La trona viene estratta meccanicamente, anche se nel corso del Novecento sono state brevettate (senza successo pratico) diverse tecniche dette a solvente, che utilizzerebbero acqua per la dissoluzione del minerale e la successiva estrazione. Dopo l'estrazione il minerale viene calcinato, frantumato per ottenere la soda grezza (ricca di impurezze del minerale originario). Quindi si passa alla purificazione che consiste nella dissoluzione, filtrazione e ricristallizzazione del carbonato di sodio monoidrato; il processo prende appunto il nome del monoidrato.

È tra gli additivi alimentari codificati dall'Unione Europea, identificato dalla sigla E 500.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ scheda del carbonato di sodio su IFA-GESTIS
  2. ^ La Chimica e l'Industria, marzo 1998, pp209-210

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