सोडियम कार्बोनेट

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Not to be confused with सोडियम बाइकार्बोनेट (बेकिंग सोडा), समान यौगिक.
Sodium carbonate
Skeletal formula of sodium carbonate
Sample of sodium carbonate
Names
IUPAC name
Sodium carbonate
Preferred IUPAC name
Disodium carbonate
Other names
Soda ash, washing soda, soda crystals, sodium trioxocarbonate
Identifiers
3D model (JSmol)
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
EC Number
  • 207-838-8
RTECS number
  • VZ4050000
UNII
  • InChI=1S/CH2O3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2 checkY
    Key: CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L checkY
  • InChI=1/NaHCO3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2*+1/p-2
    Key: CDBYLPFSWZWCQE-NUQVWONBAP
  • [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O
Properties
Na2CO3
Molar mass 105.9888 g/mol (anhydrous)
286.1416 g/mol (decahydrate)
Appearance White solid, hygroscopic
Odor Odorless
Density
  • 2.54 g/cm3 (25 °C, anhydrous)
  • 1.92 g/cm3 (856 °C)
  • 2.25 g/cm3 (monohydrate)[1]
  • 1.51 g/cm3 (heptahydrate)
  • 1.46 g/cm3 (decahydrate)[2]
Melting point 851 °C (1,564 °F; 1,124 K) (Anhydrous)
100 °C (212 °F; 373 K)
decomposes (monohydrate)
33.5 °C (92.3 °F; 306.6 K)
decomposes (heptahydrate)
34 °C (93 °F; 307 K)
(decahydrate)[2][7]
Anhydrous, g/100 mL:
  • 7 (0 °C)
  • 16.4 (15 °C)
  • 34.07 (27.8 °C)
  • 48.69 (34.8 °C)
  • 48.1 (41.9 °C)
  • 45.62 (60 °C)
  • 43.6 (100 °C)[3]
Solubility Soluble in aq. alkalis,[3] glycerol
Slightly soluble in aq. alcohol
Insoluble in CS2, acetone, alkyl acetates, alcohol, benzonitrile, liquid ammonia[4]
Solubility in glycerine 98.3 g/100 g (155 °C)[4]
Solubility in ethanediol 3.46 g/100 g (20 °C)[5]
Solubility in dimethylformamide 0.5 g/kg[5]
Acidity (pKa) 10.33 [6]
−4.1·10−5 cm3/mol[2]
1.485 (anhydrous)
1.420 (monohydrate)[7]
1.405 (decahydrate)
Viscosity 3.4 cP (887 °C)[5]
Structure
Monoclinic (γ-form, β-form, δ-form, anhydrous)[8]
Orthorhombic (monohydrate, heptahydrate)[1][9]
C2/m, No. 12 (γ-form, anhydrous, 170 K)
C2/m, No. 12 (β-form, anhydrous, 628 K)
P21/n, No. 14 (δ-form, anhydrous, 110 K)[8]
Pca21, No. 29 (monohydrate)[1]
Pbca, No. 61 (heptahydrate)[9]
2/m (γ-form, β-form, δ-form, anhydrous)[8]
mm2 (monohydrate)[1]
2/m 2/m 2/m (heptahydrate)[9]
a = 8.920(7) Å, b = 5.245(5) Å, c = 6.050(5) Å (γ-form, anhydrous, 295 K)[8]
α = 90°, β = 101.35(8)°, γ = 90°
Octahedral (Na+, anhydrous)
Thermochemistry
112.3 J/mol·K[2]
135 J/mol·K[2]
−1130.7 kJ/mol[2][5]
−1044.4 kJ/mol[2]
Hazards
Occupational safety and health (OHS/OSH):
Main hazards
 Irritant
GHS labelling:
GHS07: Exclamation mark[10]
Warning
H319[10]
P305+P351+P338[10]
NFPA 704 (fire diamond)
Lethal dose or concentration (LD, LC):
4090 mg/kg (rat, oral)[11]
Safety data sheet (SDS) MSDS
Related compounds
Other anions
 Sodium bicarbonate
Other cations
 Lithium carbonate
Potassium carbonate
Rubidium carbonate
Cesium carbonate
Related compounds
 Sodium sesquicarbonate
Sodium percarbonate
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सोडियम कार्बोनेट (वाशिंग सोडा, सोडा ऐश और सोडा क्रिस्टल के रूप में भी जाना जाता है) सूत्र Na2CO3 और इसके विभिन्न हाइड्रेट्स के साथ अकार्बनिक यौगिक है। सभी रूप सफेद, गंधहीन, पानी में घुलनशील लवण हैं जो पानी में क्षारीय घोल देते हैं। ऐतिहासिक रूप से, इसे सोडियम युक्त मिट्टी में उगाए गए पौधों की राख से निकाला गया था। क्योंकि इन सोडियम युक्त पौधों की राख लकड़ी की राख (पोटाश का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली) से अधिक भिन्न थी, सोडियम कार्बोनेट को "सोडा ऐश" के रूप में जाना जाने लगा।[13][full citation needed] यह सोल्वे प्रक्रिया द्वारा सोडियम क्लोराइड और चूना पत्थर से बड़ी मात्रा में उत्पादित किया जाता है, साथ ही सोडियम हाइड्रॉक्साइड को कार्बोनेट करके जो क्लोर-क्षार प्रक्रिया का उपयोग करके बनाया जाता है।

हाइड्रेट्स

सोडियम कार्बोनेट को तीन हाइड्रेट्स और निर्जल नमक के रूप में प्राप्त किया जाता है:

  • सोडियम कार्बोनेट डिकाहाइड्रेट (नैट्रॉन), Na2CO3·10H2O, जो सरलता से मोनोहाइड्रेट बनाने के लिए प्रस्फुटित होता है।
  • सोडियम कार्बोनेट हेप्टाहाइड्रेट (खनिज रूप में ज्ञात नहीं),Na2CO37H2O
  • सोडियम कार्बोनेट मोनोहाइड्रेट (थर्मोनेट्राइट), Na2CO3·H2O, क्रिस्टल कार्बोनेट के रूप में भी जाना जाता है।
  • निर्जल सोडियम कार्बोनेट (नैट्राइट), जिसे कैलक्लाइंड सोडा के रूप में भी जाना जाता है, जो हाइड्रेट्स को गर्म करने से बनता है। यह तब भी बनता है जब सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट को गर्म किया जाता है (कैलक्लाइंड) उदा, सोल्वे प्रक्रिया के अंतिम चरण में है।

डेकाहाइड्रेट -2.1 से +32.0 डिग्री सेल्सियस तापमान श्रेणी में क्रिस्टलीकरण करने वाले पानी के घोल से बनता है, हेप्टाहाइड्रेट 32.0 से 35.4 डिग्री सेल्सियस की संकीर्ण सीमा में और इस तापमान से ऊपर मोनोहाइड्रेट बनाता है।[14] शुष्क हवा में डेका हाइड्रेट और हेप्टाहाइड्रेट मोनोहाइड्रेट देने के लिए पानी खो देते हैं। अन्य हाइड्रेट्स की सूचना दी गई है, उदा, 2.5 यूनिट पानी प्रति सोडियम कार्बोनेट यूनिट (पेंटा हेमीहाइड्रेट) के साथ बनता है।[15]

वाशिंग सोडा

सोडियम कार्बोनेट डिकाहाइड्रेट (Na2CO3·10H2O), जिसे वाशिंग सोडा के रूप में भी जाना जाता है, सोडियम कार्बोनेट का सबसे सामान्य हाइड्रेट है जिसमें क्रिस्टलीकरण के पानी के 10 अणु होते हैं। सोडा ऐश को पानी में घोलकर कपड़े वाशिंग सोडा बनाने के लिए क्रिस्टलीकृत किया जाता है।

<केम डिस्प्ले= ब्लॉक >Na2CO3 + 10H2O -> Na2CO3.10H2O</केम>

यह कुछ धातु कार्बोनेट में से है जो पानी में घुलनशील है।

अनुप्रयोग

सोडियम कार्बोनेट के कुछ सामान्य अनुप्रयोगों में सम्मिलित हैं:

  • कपड़े धोने जैसे घरेलू उद्देश्यों के लिए क्लींजिंग एजेंट के रूप में। सोडियम कार्बोनेट अनेक सूखे साबुन पाउडर का एक घटक है। इसमें सैपोनिफिकेशन की प्रक्रिया के माध्यम से डिटर्जेंट गुण होते हैं, जो वसा और ग्रीस को पानी में घुलनशील नमक (रसायन विज्ञान) (साबुन, वास्तव में) में परिवर्तित करता है।[16]* इसका उपयोग पानी की कठोरता को अल्प करने के लिए किया जाता है[17](देखना § Water softening).
  • इसका उपयोग कांच, साबुन और कागज के निर्माण में किया जाता है (देखें § Glass manufacture).
  • इसका उपयोग बोरेक्रस जैसे सोडियम यौगिकों के निर्माण में किया जाता है।

ग्लास निर्माण

सोडियम कार्बोनेट सिलिका के लिए फ्लक्स (धातु विज्ञान) के रूप में कार्य करता है (SiO2, गलनांक 1,713 °C), मिश्रण के गलनांक को विशेष सामग्री के बिना प्राप्त करने योग्य चीज़ तक अल्प करना। यह सोडा ग्लास हल्के से पानी में घुलनशील है, इसलिए ग्लास को अघुलनशील बनाने के लिए पिघले हुए मिश्रण में कुछ कैल्शियम कार्बोनेट मिलाया जाता है। बोतल और खिड़की का शीशा (सोडा लाइम गिलास ट्रांज़िस्टियन तापमान ~ 570 °C के साथ) सोडियम कार्बोनेट, कैल्शियम कार्बोनेट और सिलिका सैंड (सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) के ऐसे मिश्रण को पिघलाकर बनाया जाता है।2)). जब इन सामग्रियों को गर्म किया जाता है, तो कार्बोनेट कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं। इस प्रकार सोडियम कार्बोनेट सोडियम ऑक्साइड का एक स्रोत है। सोडा-लाइम ग्लास सदियों से ग्लास का सबसे सामान्य रूप रहा है। यह टेबलवेयर ग्लास निर्माण के लिए भी एक महत्वपूर्ण इनपुट है।[16]

जल मृदुकरण

कठोर जल में सामान्य तौर पर कैल्शियम या मैग्नीशियम आयन होते हैं। सोडियम कार्बोनेट का उपयोग इन आयनों को हटाने और उन्हें सोडियम आयनों से बदलने के लिए किया जाता है।[17] सोडियम कार्बोनेट कार्बोनेट का पानी में घुलनशील स्रोत है। कार्बोनेट आयनों के साथ उपचार करने पर कैल्शियम और मैग्नीशियम आयन अघुलनशील ठोस अवक्षेप बनाते हैं:

Ca2+ + CO2−3 → CaCO3 (s)

पानी को नरम किया जाता है क्योंकि इसमें अब भंग कैल्शियम आयन और मैग्नीशियम आयन नहीं होते हैं।[17]

खाद्य योज्य और खाना पकाने

सोडियम कार्बोनेट के व्यंजनों में अनेक उपयोग हैं, मुख्य रूप से क्योंकि यह बेकिंग सोडा (सोडियम बाईकारबोनेट ) की तुलना में एक मजबूत आधार है, लेकिन लये (जो सोडियम हाइड्रॉक्साइड या अल्प सामान्यतः, पोटेशियम हाइड्रोक्साइड का उल्लेख कर सकता है) से अल्प जोर है। क्षारीयता गुंथे हुए आटे में लस उत्पादन को प्रभावित करती है, और उस तापमान को अल्प करके ब्राउनिंग में भी सुधार करती है जिस पर माइलार्ड प्रतिक्रिया होती है। पूर्व प्रभाव का लाभ उठाने के लिए, इसलिए सोडियम कार्बोनेट इसके घटकों में से एक है kansui (かん水), जापानी भोजन रेमन नूडल्स को उनके विशिष्ट स्वाद और चबाने वाली बनावट देने के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षारीय लवणों का एक समाधान; समान कारणों से स्वादिष्ट बनाने के लिए चीनी व्यंजनों में इसी तरह के घोल का उपयोग किया जाता है। कैंटोनीज़ व्यंजन बेकर इसी तरह सोडियम कार्बोनेट का उपयोग लाइ-वाटर के विकल्प के रूप में करते हैं ताकि मून केक को उनकी विशिष्ट बनावट दी जा सके और ब्राउनिंग में सुधार किया जा सके। जर्मन व्यंजनों में (और अधिक व्यापक रूप से मध्य यूरोपीय व्यंजन), ब्राउनिंग में सुधार के लिए पारंपरिक रूप से लाई के साथ इलाज किए जाने वाले एक प्रकार की रोटी और लाइ रोल जैसे ब्रेड को सोडियम कार्बोनेट के साथ इलाज किया जा सकता है; सोडियम कार्बोनेट लाइ के समान मजबूत भूरापन उत्पन्न नहीं करता है, लेकिन इसके साथ काम करना अधिक सुरक्षित और आसान है।[18] सोडियम कार्बोनेट का उपयोग शर्बत (पाउडर) पाउडर के उत्पादन में किया जाता है। सोडियम कार्बोनेट और एक अल्प जोर एसिड, सामान्य तौर पर साइट्रिक एसिड के मध्य एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया से शीतलन और फ़िज़िंग सनसनी का परिणाम होता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड गैस को छोड़ता है, जो तब होता है जब शर्बत को लार से गीला कर दिया जाता है।

सोडियम कार्बोनेट भी खाद्य उद्योग में एक अम्लता नियामक, पिण्डन निरोधक कारक , उठना एजेंट और स्टेबलाइजर के रूप में खाद्य योज्य (E500) के रूप में उपयोग पाता है। के उत्पादन में भी प्रयोग किया जाता है snus अंतिम उत्पाद के पीएच को स्थिर करने के लिए।

जबकि यह लाइ की तुलना में रासायनिक जलने की संभावना अल्प है, फिर भी रसोई में सोडियम कार्बोनेट के साथ काम करते समय सावधानी बरतनी चाहिए, क्योंकि यह एल्यूमीनियम कुकवेयर, बर्तन और पन्नी के लिए संक्षारक है।[19]

अन्य अनुप्रयोग

सोडियम कार्बोनेट का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में अपेक्षाकृत मजबूत आधार (रसायन विज्ञान) के रूप में भी किया जाता है। एक सामान्य क्षार के रूप में, इसे अनेक रासायनिक प्रक्रियाओं में पसंद किया जाता है क्योंकि यह सोडियम हाइड्रॉक्साइड से सस्ता है और इसे संभालना कहीं अधिक सुरक्षित है। इसकी कोमलता विशेष रूप से घरेलू अनुप्रयोगों में इसके उपयोग की सिफारिश करती है।

उदाहरण के लिए, अधिकांश फोटोग्राफिक डेवलपर (फोटोग्राफी) एजेंटों की कार्रवाई के लिए आवश्यक स्थिर क्षारीय स्थितियों को बनाए रखने के लिए इसका उपयोग पीएच नियामक के रूप में किया जाता है। वांछित पीएच और कार्बोनेट कठोरता (केएच) को बनाए रखने के लिए स्विमिंग पूल और मछलीघर पानी में यह एक सामान्य योजक है। फाइबर-प्रतिक्रियाशील रंगों के साथ रंगाई में, सोडियम कार्बोनेट (प्रायः सोडा ऐश फिक्सेटिव या सोडा ऐश एक्टिवेटर जैसे नाम के तहत) का उपयोग सेलूलोज़ (पौधे) फाइबर के साथ डाई के उचित रासायनिक बंधन को सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है, सामान्य तौर पर रंगाई से पहले (टाई डाई के लिए) , डाई के साथ मिश्रित (डाई पेंटिंग के लिए), या रंगाई के बाद (विसर्जन रंगाई के लिए)। उच्च और अन्य हल्के बुनियादी यौगिकों के अतिरिक्त एक अनुकूल पीएच को फ्लोट कंडीशनर के रूप में बनाए रखने के लिए फेन फ्लोटेशन प्रक्रिया में भी इसका उपयोग किया जाता है।

अन्य यौगिकों के लिए अग्रदूत

सोडियम bicarbonate (NaHCO3) या बेकिंग सोडा, अग्निशामक यंत्रों में भी एक घटक है, जो प्रायः सोडियम कार्बोनेट से उत्पन्न होता है। यद्यपि नाहको3 स्वयं सॉल्वे प्रक्रिया का एक मध्यवर्ती उत्पाद है, इसे दूषित करने वाले अमोनिया को हटाने के लिए आवश्यक ताप कुछ NaHCO को अपघटित कर देता है3, प्रतिक्रिया समाप्त करने के लिए इसे और अधिक किफायती बनाना ना2सीओ3 सीओ के साथ2:

Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3

संबंधित प्रतिक्रिया में, सोडियम कार्बोनेट का उपयोग सोडियम बाइसल्फाइट बनाने के लिए किया जाता है (NaHSO3), जिसका उपयोग लिग्निन को सेल्युलोज से भिन्न करने की सल्फाइट विधि के लिए किया जाता है। पावर स्टेशनों में ग्रिप गैसों से सल्फर डाइऑक्साइड को हटाने के लिए इस प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है:

Na2CO3 + SO2 + H2O → NaHCO3 + NaHSO3

यह एप्लिकेशन अधिक सामान्य हो गया है, खासकर जहां स्टेशनों को कड़े उत्सर्जन नियंत्रणों को पूरा करना पड़ता है।

कपास उद्योग द्वारा सोडियम कार्बोनेट का उपयोग फ़ज़ी कॉटनसीड के एसिड डिलाइनिंग के लिए आवश्यक सल्फ्यूरिक एसिड को बेअसर करने के लिए किया जाता है।

इसका उपयोग आयन एक्सचेंज द्वारा प्रायः अन्य धातुओं के सल्फेट के साथ अन्य धातुओं के कार्बोनेट बनाने के लिए भी किया जाता है।

विविध

मिट्टी को बाहर निकालने के लिए आवश्यक पानी की मात्रा को अल्प करने के लिए सोडियम कार्बोनेट का उपयोग ईंट उद्योग द्वारा गीला करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। कास्टिंग में, इसे बॉन्डिंग एजेंट के रूप में संदर्भित किया जाता है और इसका उपयोग गीले alginate को गेल्ड एल्गिनेट का पालन करने की अनुमति देने के लिए किया जाता है। सोडियम कार्बोनेट का उपयोग टूथपेस्ट में किया जाता है, जहां यह फोमिंग एजेंट और अपघर्षक के रूप में कार्य करता है, और मुंह के पीएच को अस्थायी रूप से बढ़ाता है।

सोडियम कार्बोनेट का उपयोग जानवरों की खाल के प्रसंस्करण और अल्प ाना में भी किया जाता है।[citation needed]

भौतिक गुण

10% w/w जलीय घोल के लिए सोडियम कार्बोनेट के घोल की इंटीग्रल एन्थैल्पी -28.1 kJ/mol है।[20] सोडियम कार्बोनेट मोनोहाइड्रेट की खनिज कठोरता का मोह्स पैमाना 1.3 है।[7]

प्राकृतिक खनिज के रूप में उपस्थिति

346 K पर मोनोहाइड्रेट की संरचना

सोडियम कार्बोनेट पानी में घुलनशील है, और शुष्क क्षेत्रों में स्वाभाविक रूप से हो सकता है, विशेष रूप से मौसमी झीलों के वाष्पित होने पर बनने वाले खनिज जमा (वाष्पीकरण) में। प्राचीन काल से मिस्र में सूखी झील की तलहटी से खनिज नैट्रॉन का खनन किया जाता रहा है, जब नैट्रॉन का उपयोग मम्मी की तैयारी में और कांच के शुरुआती निर्माण में किया जाता था।

सोडियम कार्बोनेट का निर्जल खनिज रूप अधिक दुर्लभ है और इसे नैट्राइट कहा जाता है। सोडियम कार्बोनेट भी तंजानिया के अनूठे ज्वालामुखी एल डॉक्टर महिला से निकलता है, और यह माना जाता है कि यह अतीत में अन्य ज्वालामुखियों से फट गया था, लेकिन इन खनिजों की पृथ्वी की सतह पर अस्थिरता के कारण, क्षरण होने की संभावना है। सोडियम कार्बोनेट के सभी तीन खनिज रूप, साथ ही ऊँची कुर्सी , ट्राइसोडियम हाइड्रोजेनडीकार्बोनेट डाइहाइड्रेट, अति-क्षारीय पेगमाटाइट से भी जाने जाते हैं, जो उदाहरण के लिए रूस में कोला प्रायद्वीप में पाए जाते हैं।

अलौकिक रूप से ज्ञात सोडियम कार्बोनेट दुर्लभ है। सेरेस पर चमकीले धब्बों के स्रोत के रूप में जमा की पहचान की गई है, आंतरिक सामग्री जिसे सतह पर लाया गया है।[21] जबकि मंगल ग्रह पर कार्बोनेट हैं, और इनमें सोडियम कार्बोनेट सम्मिलित होने की उम्मीद है,[22] जमाओं की अभी तक पुष्टि नहीं हुई है, इस अनुपस्थिति को कुछ लोगों द्वारा पूर्व में जलीय मंगल ग्रह की मिट्टी में अल्प पीएच के वैश्विक प्रभुत्व के कारण समझाया गया है।[23]

उत्पादन

खनन

ट्रोना, जिसे सोडियम सेस्क्विकार्बोनेट (Na3एचसीओ3सीओ3एह2O), अमेरिका के अनेक क्षेत्रों में खनन किया जाता है और सोडियम कार्बोनेट की लगभग सभी अमेरिकी खपत प्रदान करता है। 1938 में पाए गए बड़े प्राकृतिक भंडार, जैसे कि ग्रीन रिवर, व्योमिंग के पास, ने उत्तरी अमेरिका में औद्योगिक उत्पादन की तुलना में खनन को अधिक किफायती बना दिया है। तुर्की में ट्रोना के महत्वपूर्ण भंडार हैं; अंकारा के पास के भंडार से बीस लाख टन सोडा ऐश निकाला गया है।

यह कुछ क्षारीय झीलों से भी खनन किया जाता है जैसे कि केन्या में मगदी झील में निकर्षण द्वारा। गर्म नमकीन झरने लगातार झील में नमक की भरपाई करते हैं, बशर्ते कि निकर्षण की दर पुनःपूर्ति दर से अधिक न हो, स्रोत पूरी तरह से टिकाऊ है।[citation needed]

बरिला और समुद्री घास की राख

अनेक लवणमृदोद्भिद (नमक-सहिष्णु) पौधों की प्रजातियों और समुद्री शैवाल की प्रजातियों को सोडियम कार्बोनेट के एक अशुद्ध रूप का उत्पादन करने के लिए संसाधित किया जा सकता है, और ये स्रोत 19वीं सदी की शुरुआत तक यूरोप और अन्य जगहों पर प्रबल थे। भूमि के पौधे (सामान्य तौर पर कांच के पौधे या नमक के पौधे) या समुद्री शैवाल (सामान्य तौर पर केंद्र प्रजाति) को काटा, सुखाया और जलाया जाता था। राख को तब क्षार घोल बनाने के लिए लीचिंग (रसायन विज्ञान) (पानी से धोया गया) किया गया था। अंतिम उत्पाद बनाने के लिए इस घोल को उबाल कर सुखाया गया, जिसे सोडा ऐश कहा गया; यह बहुत पुराना नाम अरबी शब्द सोडा से लिया गया है, जो बदले में साल्सोला सोडा पर लागू होता है, जो उत्पादन के लिए समुद्र के किनारे के पौधों की अनेक प्रजातियों में से एक है। बैरिला एक वाणिज्यिक शब्द है जो तटीय पौधों या केल्प से प्राप्त पर्लश के अशुद्ध रूप पर लागू होता है।[24] सोडा ऐश में सोडियम कार्बोनेट सांद्रता बहुत व्यापक रूप से भिन्न होती है, समुद्री शैवाल-व्युत्पन्न फॉर्म (केल्प) के लिए 2-3 प्रतिशत से, स्पेन में साल्टवार्ट पौधों से उत्पादित सर्वश्रेष्ठ बैरिला के लिए 30 प्रतिशत। सोडा ऐश के लिए संयंत्र और समुद्री शैवाल स्रोत, और संबंधित क्षार पोटाश के लिए भी, 18 वीं शताब्दी के अंत तक तेजी से अपर्याप्त हो गए, और नमक और अन्य रसायनों से सोडा ऐश को संश्लेषित करने के लिए व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य मार्गों की खोज तेज हो गई।[25]

लेब्लांक प्रक्रिया

Main article: लेब्लांक प्रक्रिया

1792 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ निकोलस लेब्लांक ने नमक, सल्फ्यूरिक एसिड, चूना पत्थर और कोयले से सोडियम कार्बोनेट बनाने की प्रक्रिया का पेटेंट कराया। पहले चरण में, मैनहेम प्रक्रिया में सोडियम क्लोराइड का उपचार सल्फ्यूरिक एसिड के साथ किया जाता है। यह प्रतिक्रिया सोडियम सल्फेट (नमक केक) और हाइड्रोजन क्लोराइड का उत्पादन करती है:

2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl

कोयलायले के साथ गर्म करके नमक केक और कुचल चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) को अल्प किया गया था।[16] यह रूपांतरण दो भागों में होता है। सबसे पहले कार्बोथर्मिक प्रतिक्रिया है जिससे कोयला, कार्बन का एक स्रोत, सल्फेट को सल्फाइड में रिडॉक्स करता है:

Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2

दूसरा चरण सोडियम कार्बोनेट और कैल्शियम सल्फाइड के उत्पादन की प्रतिक्रिया है:

Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS

इस मिश्रण को ब्लैक ऐश कहा जाता है। सोडा ऐश को ब्लैक ऐश से पानी के साथ निकाला जाता है। इस अर्क के वाष्पीकरण से ठोस सोडियम कार्बोनेट प्राप्त होता है। इस निष्कर्षण प्रक्रिया को लीचिंग (रसायन विज्ञान) कहा जाता था।

लेब्लांक प्रक्रिया द्वारा उत्पादित हाइड्रोक्लोरिक एसिड वायु प्रदूषण का एक प्रमुख स्रोत था, और कैल्शियम सल्फाइड उपोत्पाद ने अपशिष्ट निपटान के मुद्दों को भी प्रस्तुत किया। यद्यपि, यह 1880 के अंत तक सोडियम कार्बोनेट के लिए प्रमुख उत्पादन विधि बनी रही।[25][26]

सोल्वे प्रक्रिया

Main article: सोल्वे प्रक्रिया

1861 में, बेल्जियम के औद्योगिक रसायनज्ञ अर्नेस्ट सोल्वे ने सोडियम बाइकार्बोनेट और अमोनियम क्लोराइड उत्पन्न करने के लिए सोडियम क्लोराइड, अमोनिया, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड पर प्रतिक्रिया करके सोडियम कार्बोनेट बनाने की विधि विकसित की:[16]

NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl

परिणामी सोडियम बाइकार्बोनेट को तब गर्म करके सोडियम कार्बोनेट में परिवर्तित किया गया, जिससे पानी और कार्बन डाइऑक्साइड निकल गया:

2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

इस मध्य, कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन से बचे चूने (कैल्शियम ऑक्साइड) के साथ उपचार करके अमोनियम क्लोराइड उपोत्पाद से अमोनिया को पुनर्जीवित किया गया था:

2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O

सोल्वे प्रक्रिया अपने अमोनिया को पुन: चक्रित करती है। यह केवल नमकीन और चूना पत्थर का सेवन करता है, और कैल्शियम क्लोराइड इसका एकमात्र अपशिष्ट उत्पाद है। यह प्रक्रिया लेब्लैंक प्रक्रिया की तुलना में अधिक अल्पव्ययी है, जो दो अपशिष्ट उत्पाद, कैल्शियम सल्फाइड और हाइड्रोजन क्लोराइड उत्पन्न करती है। सोल्वे प्रक्रिया तीव्रता से विश्व भर में सोडियम कार्बोनेट उत्पादन पर आच्छादित हो गई है। 1900 तक, सोल्वे प्रक्रिया द्वारा 90% सोडियम कार्बोनेट का उत्पादन किया गया था, और अंतिम लेब्लांक प्रक्रिया संयंत्र 1920 के दशक के प्रारम्भ में बंद हो गया।[16]

सॉल्वे प्रक्रिया का दूसरा चरण, सोडियम बाइकार्बोनेट को गर्म करना, छोटे पैमाने पर घरेलू रसोइयों द्वारा और रेस्तरां में पाक उद्देश्यों के लिए सोडियम कार्बोनेट बनाने के लिए उपयोग किया जाता है (प्रेट्ज़ेल और क्षार नूडल्स सहित)। विधि ऐसे उपयोगकर्ताओं के लिए आकर्षक है क्योंकि सोडियम बाइकार्बोनेट व्यापक रूप से बेकिंग सोडा के रूप में बेचा जाता है, और आवश्यक तापमान (250 °F (121 °C) को 300 °F (149 °C)) बेकिंग सोडा को सोडियम कार्बोनेट में बदलने के लिए पारंपरिक रसोई तंदूर में सरलता से प्राप्त किया जाता है।[18]

होउ की प्रक्रिया

यह प्रक्रिया 1930 के दशक में चीनी रसायनज्ञ होउ देबांग द्वारा विकसित की गई थी। इन प्रतिक्रियाओं द्वारा सोडियम बाइकार्बोनेट का उत्पादन करने के लिए प्रथम भाप सुधार करने वाले बायप्रोडक्ट कार्बन डाइऑक्साइड को सोडियम क्लोराइड और अमोनिया के संतृप्त घोल के माध्यम से पंप किया गया था:

CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2
3H2 + N2 → 2NH3
NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3
NH4HCO3 + NaCl → NH4Cl + NaHCO3

सोडियम बाइकार्बोनेट को इसकी अल्प घुलनशीलता के कारण अवक्षेप के रूप में एकत्र किया गया और पुनः सॉल्वे प्रक्रिया के अंतिम चरण के समान शुद्ध सोडियम कार्बोनेट प्राप्त करने के लिए लगभग 80 °C (176 °F) या 95 °C (203 °F) तक गर्म किया गया। अमोनियम और सोडियम क्लोराइड के शेष समाधान में अधिक सोडियम क्लोराइड जोड़ा जाता है; साथ ही, इस घोल में 30-40 °C पर अधिक अमोनिया डाला जाता है। इसके पश्चात घोल का तापमान 10 °C से अल्प कर दिया जाता है। अमोनियम क्लोराइड की घुलनशीलता 30 डिग्री सेल्सियस पर सोडियम क्लोराइड की तुलना में अधिक और 10 डिग्री सेल्सियस पर अल्प होती है। इस तापमान पर निर्भर घुलनशीलता अंतर और सामान्य-आयन प्रभाव के कारण, सोडियम क्लोराइड समाधान में अमोनियम क्लोराइड अवक्षेपित होता है।

होउ की प्रक्रिया का चीनी नाम, लिन्हे झिजियन एफए (联合制碱法), का अर्थ युग्मित निर्माण क्षार विधि है: होउ की प्रक्रिया को हैबर प्रक्रिया से जोड़ा जाता है और कैल्शियम क्लोराइड के उत्पादन को समाप्त करके उत्तम परमाणु अर्थव्यवस्था प्रदान करता है, क्योंकि अमोनिया को अब पुन: उत्पन्न करने की आवश्यकता नहीं है। उपोत्पाद अमोनियम क्लोराइड को उर्वरक के रूप में बेचा जा सकता है।

यह भी देखें

संदर्भ

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