古代與天然來源:
在古代,人們主要從天然堿湖中獲取碳酸鈉,或從燒灼的海草、陸生植物灰燼中浸取。古埃及人就用它來制作玻璃和保存木乃伊。
經(jīng)歷兩步主要反應(yīng):
步:2NaCl + H?SO? → Na?SO? + 2HCl(生成硫酸鈉和副產(chǎn)氯化氫)
第二步:Na?SO? + 2C + CaCO? → Na?CO? + CaS + 2CO?(高溫下與碳和石灰石反應(yīng))
呂布蘭法雖然實(shí)現(xiàn)了純堿的工業(yè)化生產(chǎn),但存在嚴(yán)重缺點(diǎn):原料利用率低、產(chǎn)品質(zhì)量不純、副產(chǎn)大量有毒的氯化氫氣體和廢料硫化鈣(造成嚴(yán)重環(huán)境污染)。盡管如此,它仍統(tǒng)治了純堿工業(yè)近一個(gè)世紀(jì)。
索爾維法(氨堿法,Solvay Process):
1861年,比利時(shí)化學(xué)家歐內(nèi)斯特·索爾維成功開發(fā)了全新的氨堿法,并迅速取代了呂布蘭法。該法以食鹽、氨氣(NH?)和石灰石(提供CO?)為原料,在常溫常壓下進(jìn)行,
2NaHCO? → Na?CO? + H?O + CO?↑(煅燒分解)
索爾維法的優(yōu)點(diǎn)極其:原料便宜易得(食鹽、石灰石、氨)、產(chǎn)品純度高、連續(xù)生產(chǎn)、成本大幅降低,且?guī)缀酰ò笨裳h(huán)使用)。此法至今仍是世界范圍內(nèi)生產(chǎn)純堿的主要方法。
侯氏制堿法(聯(lián)合制堿法):
1943年,中國化學(xué)家侯德榜博士在索爾維法的基礎(chǔ)上,結(jié)合中國當(dāng)時(shí)缺乏食鹽和氨的國情,成功發(fā)明了“侯氏制堿法”。該法巧妙地將純堿生產(chǎn)與合成氨工業(yè)結(jié)合起來。
其大創(chuàng)新在于:在索爾維法得到副產(chǎn)物氯化銨(NH?Cl)后,通過加入食鹽,利用低溫下NH?Cl溶解度比NaCl大的特性,使NH?Cl結(jié)晶析出,作為氮肥使用,而母液中的NaCl則循環(huán)用于生產(chǎn)純堿。
優(yōu)點(diǎn):提高了食鹽的利用率(從~70%提升至~96%以上)、避免了氯化鈣廢料的產(chǎn)生、生產(chǎn)出純堿和化肥兩種有價(jià)值的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了原料的“零浪費(fèi)”。這是中國對(duì)世界制堿工業(yè)的重大貢獻(xiàn)。
洗滌劑和皂化劑:
作為肥皂和洗滌劑中的助洗劑,它能與水中的鈣、鎂離子反應(yīng),生成不溶性的碳酸鹽沉淀,從而軟化水質(zhì),提高洗滌劑的去污效果。同時(shí),其堿性還能中和油脂中的脂肪酸,生成肥皂(皂化反應(yīng))。
這是一個(gè)常見的困惑點(diǎn),兩者雖有關(guān)聯(lián)但性質(zhì)用途迥異。
特性 碳酸鈉 (Na?CO?) - 蘇打/純堿 碳酸氫鈉 (NaHCO?) - 小蘇打
堿性 強(qiáng)堿性 (pH~11-12) 弱堿性 (pH~8.3)
熱穩(wěn)定性 穩(wěn)定,851℃才熔化 不穩(wěn)定,50℃以上開始分解,100℃完全分解:2NaHCO? → Na?CO? + H?O + CO?↑