सोडियम कार्बोनेट

Sodium carbonate
Names
	IUPAC name Sodium carbonate
	Preferred IUPAC name Disodium carbonate
	Other names Soda ash, washing soda, soda crystals, sodium trioxocarbonate
Identifiers
CAS Number	497-19-8 (anhydrous) ; 5968-11-6 (monohydrate) ; 6132-02-1 (decahydrate) ;
3D model (JSmol)	Interactive image;
ChEBI	CHEBI:29377 ;
ChEMBL	ChEMBL186314 ;
ChemSpider	9916 ;
EC Number	207-838-8;
PubChem CID	10340;
RTECS number	VZ4050000;
UNII	45P3261C7T ; 2A1Q1Q3557 (monohydrate) ; LS505BG22I (decahydrate) ;
	InChI InChI=1S/CH2O3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2+1/p-2 Key: CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L ; InChI=1/NaHCO3.2Na/c2-1(3)4;;/h(H2,2,3,4);;/q;2+1/p-2 Key: CDBYLPFSWZWCQE-NUQVWONBAP;
	SMILES [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O;
Properties
Chemical formula	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); 1.51 g/cm3 (heptahydrate); 1.46 g/cm3 (decahydrate);
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)
Solubility in water	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);
Solubility	Soluble in aq. alkalis, glycerol; Slightly soluble in aq. alcohol; Insoluble in CS2, acetone, alkyl acetates, alcohol, benzonitrile, liquid ammonia
Solubility in glycerine	98.3 g/100 g (155 °C)
Solubility in ethanediol	3.46 g/100 g (20 °C)
Solubility in dimethylformamide	0.5 g/kg
Acidity (pKa)	10.33
Magnetic susceptibility (χ)	−4.1·10−5 cm3/mol
Refractive index (nD)	1.485 (anhydrous); 1.420 (monohydrate); 1.405 (decahydrate)
Viscosity	3.4 cP (887 °C)
Structure
Crystal structure	Monoclinic (γ-form, β-form, δ-form, anhydrous); Orthorhombic (monohydrate, heptahydrate)
Space group	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); Pca21, No. 29 (monohydrate); Pbca, No. 61 (heptahydrate)
Point group	2/m (γ-form, β-form, δ-form, anhydrous); mm2 (monohydrate); 2/m 2/m 2/m (heptahydrate)
Lattice constant	a = 8.920(7) Å, b = 5.245(5) Å, c = 6.050(5) Å (γ-form, anhydrous, 295 K) α = 90°, β = 101.35(8)°, γ = 90°
Coordination geometry	Octahedral (Na+, anhydrous)
Thermochemistry
Heat capacity (C)	112.3 J/mol·K
Std molar; entropy (S⦵298)	135 J/mol·K
Std enthalpy of; formation (ΔfH⦵298)	−1130.7 kJ/mol
Gibbs free energy (ΔfG⦵)	−1044.4 kJ/mol
Hazards
	Occupational safety and health (OHS/OSH):
Main hazards	Irritant
	GHS labelling:
Pictograms
Signal word	Warning
Hazard statements	H319
Precautionary statements	P305+P351+P338
NFPA 704 (fire diamond)	2 0 0
	Lethal dose or concentration (LD, LC):
LD50 (median dose)	4090 mg/kg (rat, oral)
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
	Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa). verify (what is ?) Infobox references

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 होते 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 क्लोर-क्षार प्रक्रिया द्वारा बनाया जाता है।

हाइड्रेट्स

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

सोडियम कार्बोनेट डिकाहाइड्रेट (नैट्रॉन), Na₂CO₃·10H₂O, जो सरलता से मोनोहाइड्रेट बनाने के लिए होता है।
सोडियम कार्बोनेट हेप्टाहाइड्रेट (खनिज रूप में ज्ञात नहीं), Na₂CO₃7H₂O है।
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 मिश्रण 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 विस्थापित कर देते हैं। अन्य हाइड्रेट्स की सूचना दी गई है, उदा, 2.5 इकाई पानी प्रति सोडियम कार्बोनेट इकाई (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 मिश्रित करके वाशिंग सोडा बनाने के लिए क्रिस्टलीकृत किया जाता है।

Na₂CO₃+10H₂O → Na₂CO₃∙10H₂O

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 घटक है। इसमें सैपोनिफिकेशन की प्रक्रिया के माध्यम से डिटर्जेंट के गुण होते हैं, जो वसा और ग्रीस को पानी में घुलनशील लवण (साबुन, वास्तव में) में परिवर्तित कर देता है।^[16] इसका उपयोग पानी की कठोरता को अल्प करने के लिए किया जाता है^[17](देखें § जल मृदुकरण)।
इसका उपयोग कांच, साबुन और कागज के निर्माण में किया जाता है (देखें § कांच निर्माण)।
इसका उपयोग बोरेक्रस जैसे सोडियम यौगिकों के निर्माण में किया जाता है।

ग्लास निर्माण

सोडियम कार्बोनेट सिलिका (SiO₂, गलनांक 1,713 डिग्री सेल्सियस) के प्रवाह के रूप में कार्य करता है, मिश्रण के गलनांक को अल्प करके कुछ प्राप्त किया जा सकता है। यह "सोडा ग्लास" पानी की अल्प मात्रा में घुलनशील है, इसलिए ग्लास को अघुलनशील बनाने के लिए पिघले हुए मिश्रण में कुछ कैल्शियम कार्बोनेट मिश्रित किया जाता है। बोतल और खिड़की का कांच ("सोडा-लाइम गिलास" संक्रमण तापमान ~ 570 डिग्री सेल्सियस के साथ) सोडियम कार्बोनेट, कैल्शियम कार्बोनेट और सिलिका सैंड (सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) के ऐसे मिश्रण को पिघलाकर बनाया जाता है।)) जब इन सामग्रियों को गर्म किया जाता है, तो कार्बोनेट कार्बन डाइऑक्साइड को त्याग देते हैं। इस प्रकार सोडियम कार्बोनेट सोडियम ऑक्साइड का स्रोत है। सोडा-लाइम ग्लास का सबसे सामान्य रूप है। यह टेबलवेयर ग्लास निर्माण के लिए भी महत्वपूर्ण है।^[16]

जल मृदुकरण

कठोर जल में सामान्यतः कैल्शियम या मैग्नीशियम आयन होते हैं। सोडियम कार्बोनेट का उपयोग इन आयनों को विस्थापित करने और उन्हें सोडियम आयनों से परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।^[17]

सोडियम 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)

जल मृदुकरण किया जाता है क्योंकि इसमें अब भंग कैल्शियम आयन और मैग्नीशियम आयन नहीं होते हैं।^[17]

खाद्य योज्य और खाना पकाना

सोडियम कार्बोनेट के व्यंजनों में अनेक उपयोग हैं, मुख्य रूप से यह बेकिंग सोडा (सोडियम बाईकारबोनेट) की तुलना में दृढ़ आधार है, किन्तु लाइ (जो सोडियम हाइड्रॉक्साइड या अल्प सामान्यतः, पोटेशियम हाइड्रोक्साइड का उल्लेख कर सकता है) से अशक्त 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, सोडियम कार्बोनेट इसके घटकों में से है कंसुई, जो जापानी भोजन रेमन नूडल्स को उनके विशिष्ट स्वाद और चबाने का रूप देने के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षारीय लवणों का समाधान है; समान कारणों से लैमियन बनाने के लिए चीनी व्यंजनों में इसी प्रकार के मिश्रण का उपयोग किया जाता है। कैंटोनीज़ बेकर इसी प्रकार सोडियम कार्बोनेट का उपयोग लाइ-वाटर के विकल्प के रूप में करते हैं जिससे कि मून केक को उनका विशिष्ट रूप दिया 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 प्रक्रिया किए जाने वाले प्रेट्ज़ेल और लाइ रोल जैसे ब्रेड को सोडियम कार्बोनेट के साथ प्रक्रिया की जा सकती है; सोडियम कार्बोनेट लाइ के समान भूरापन उत्पन्न नहीं करता है, किन्तु इसके साथ कार्य करना अधिक सुरक्षित और सरल है।^[18]

सोडियम कार्बोनेट का उपयोग शर्बत पाउडर के उत्पादन में किया जाता है। सोडियम कार्बोनेट और क्षीण अम्ल, सामान्यतः साइट्रिक अम्ल के मध्य एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया से शीतलन और फ़िज़िंग का परिणाम होता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड गैस को त्याग देता है, जो तब होता है जब शर्बत को लार से गीला कर दिया जाता है।

सोडियम कार्बोनेट खाद्य उद्योग में अम्लता नियामक, एंटीकेकिंग एजेंट, राइजिंग एजेंट और स्टेबलाइजर के रूप में खाद्य योज्य (E500) के रूप में उपयोग करता है। अंतिम उत्पाद के पीएच को स्थिर करने के लिए इसका उपयोग स्नस के उत्पादन में भी प्रयोग किया जाता है।

जबकि यह लाइ की तुलना में रासायनिक जलन होने की संभावना अल्प होती है, फिर भी रसोई में सोडियम कार्बोनेट के साथ कार्य करते समय सावधानी रखनी चाहिए, क्योंकि यह एल्यूमीनियम कुकवेयर, बर्तन और पन्नी के लिए संक्षारक है।^[19]

अन्य अनुप्रयोग

सोडियम कार्बोनेट का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में अपेक्षाकृत दृढ़ आधार के रूप में भी किया जाता है। सामान्य क्षार के रूप में, इसे अनेक रासायनिक प्रक्रियाओं में पसंद किया जाता है क्योंकि यह सोडियम हाइड्रॉक्साइड से मूल्यहीन है और इसे संभालना कहीं अधिक सुरक्षित है। इसकी कोमलता विशेष रूप से घरेलू अनुप्रयोगों में इसके उपयोग का अनुरोध करती है।

उदाहरण के लिए, अधिकांश फोटोग्राफिक फिल्म डेवलपर एजेंटों की कार्रवाई के लिए 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 एक्वैरियम पानी में यह सामान्य योजक है। फाइबर-प्रतिक्रियाशील रंगों के साथ रंगाई में, सोडियम कार्बोनेट (प्रायः सोडा ऐश फिक्सेटिव या सोडा ऐश एक्टिवेटर जैसे नाम के अंतर्गत) का उपयोग सेलूलोज़ (पौधे) फाइबर के साथ डाई के उचित रासायनिक बंधन को सुनिश्चित करने के लिए, सामान्यतः रंगाई से पूर्व (टाई डाई के लिए), डाई के साथ मिश्रित (डाई पेंटिंग के लिए), या रंगाई के पश्चात (विसर्जन रंगाई के लिए) किया जाता है। CaO और अन्य हल्के मूलभूत यौगिकों के अतिरिक्त फ्लोट कंडीशनर के रूप में अनुकूल पीएच बनाए रखने के लिए फेन फ्लोटेशन प्रक्रिया में भी इसका उपयोग किया जाता है।

अन्य यौगिकों के लिए अग्रदूत

सोडियम बाइकार्बोनेट (NaHCO₃) या बेकिंग सोडा, अग्निशामक यंत्रों में भी घटक है, जो प्रायः सोडियम कार्बोनेट से उत्पन्न होता है। यद्यपि NaHCO₃ स्वयं सॉल्वे प्रक्रिया का मध्यवर्ती उत्पाद है, इसे दूषित करने वाले अमोनिया को विस्थापित करने के लिए आवश्यक ताप कुछ NaHCO₃ को विघटित कर देता है, जिससे CO₂ के साथ समाप्त Na₂CO₃ की प्रतिक्रिया करना अधिक अल्पव्ययी हो जाता है:

Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃

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

Na₂CO₃ + SO₂ + H₂O → NaHCO₃ + NaHSO₃

यह अनुप्रयोग अधिक सामान्य हो गया है, विशेष रूप से जहां स्टेशनों को उत्सर्जन नियंत्रणों को पूर्ण करना होता है।

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

इसका उपयोग आयन परिवर्तन 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 एल्गिनेट 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 टैनिंग में भी किया जाता है।^{[citation needed]}

भौतिक गुण

10% w/w जलीय मिश्रण के लिए सोडियम कार्बोनेट के मिश्रण की इंटीग्रल एन्थैल्पी -28.1 kJ/mol है।^[20] सोडियम कार्बोनेट मोनोहाइड्रेट की खनिज कठोरता 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 में एकत्र (वाष्पीकरण) होते हैं। प्राचीन काल से मिस्र में सूखी झील की तलहटी से खनिज नैट्रॉन का खनन किया जाता रहा है, जब नैट्रॉन का उपयोग ममियो की तैयारी में और कांच के प्रारंभिक 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 ओल डोन्यो लेंगाई से निकलता है, और यह माना जाता है कि यह पूर्व में अन्य ज्वालामुखियों से फट गया था, किन्तु इन खनिजों की पृथ्वी की सतह पर अस्थिरता के कारण, क्षरण होने की संभावना है। सोडियम कार्बोनेट के सभी तीन खनिज रूप, साथ ही ट्रोना, ट्राइसोडियम हाइड्रोजेनडीकार्बोनेट डाइहाइड्रेट, अति-क्षारीय पेग्मैटिक चट्टानों 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 एकत्र पहचान है, आंतरिक सामग्री जिसे सतह पर लाया गया है।^[21] जबकि मंगल ग्रह पर कार्बोनेट हैं, और इनमें सोडियम कार्बोनेट सम्मिलित होने की आशा है,^[22] एकत्र 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 अध्ययन किया गया है।^[23]

उत्पादन

खनन

ट्रोना, जिसे ट्राइसोडियम हाइड्रोजनडीकार्बोनेट डाइहाइड्रेट (Na₃HCO₃CO₃·2H₂O), 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 निकट, ने उत्तरी अमेरिका में औद्योगिक उत्पादन की तुलना में खनन को अधिक अल्पव्ययी बना दिया है।

तुर्की में ट्रोना के महत्वपूर्ण भंडार हैं; अंकारा के निकट 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 किया जाता है। गर्म नमकीन झरने निरंतर झील में लवण को एकत्र करते हैं, निकर्षण की दर पुनःपूर्ति दर से अधिक न हो, स्रोत प्रत्येक प्रकार से अखंडनीय है।^{[citation needed]}

बैरिला और केल्प

अनेक "हेलोफाइट" (नमक-सहिष्णु) पौधों की प्रजातियों और समुद्री शैवाल की प्रजातियों को सोडियम कार्बोनेट के अशुद्ध रूप का उत्पादन करने के लिए संसाधित किया जा सकता है, और ये स्रोत 19 दशक के प्रारम्भ तक यूरोप और अन्य स्थानों पर प्रबल थे। भूमि के पौधे (सामान्यतः कांच के पौधे या लवणके पौधे) या समुद्री शैवाल (सामान्यतः केंद्र प्रजाति) को काटा, सुखाया और जलाया जाता था। राख को तब क्षार मिश्रण बनाने के लिए लीचिंग (रसायन विज्ञान) (पानी से धोया गया) किया गया था। अंतिम उत्पाद बनाने के लिए इस मिश्रण को उबाल कर सुखाया गया, जिसे सोडा ऐश कहा गया; यह अधिक प्राचीन नाम अरबी शब्द सोडा से लिया गया है, जो विपरीत में साल्सोला सोडा पर प्रारम्भ होता है, जो उत्पादन के लिए समुद्र के किनारे के पौधों की अनेक प्रजातियों में से है। बैरिला वाणिज्यिक शब्द है जो तटीय पौधों या केल्प से प्राप्त पर्लश के अशुद्ध रूप पर प्रारम्भ होता है।^[24]

सोडा ऐश में सोडियम कार्बोनेट सांद्रता अधिक 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 होता है। सोडा ऐश के लिए संयंत्र और समुद्री शैवाल स्रोत, और संबंधित क्षार पोटाश के लिए भी, 18 दशक के अंत तक तीव्रता से अपर्याप्त हो गए, और लवण और अन्य रसायनों से सोडा ऐश को संश्लेषित करने के लिए व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य मार्गों के शोध तीव्र हो गए।^[25]

लेब्लांक प्रक्रिया

1792 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ निकोलस लेब्लांक ने नमक, सल्फ्यूरिक अम्ल, चूना पत्थर और कोयले से सोडियम कार्बोनेट बनाने की प्रक्रिया का पेटेंट होता है। प्रथम चरण में, मैनहेम प्रक्रिया में सोडियम क्लोराइड की प्रक्रिया सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ की जाती है। यह प्रतिक्रिया सोडियम सल्फेट (लवणकेक) और हाइड्रोजन क्लोराइड का उत्पादन करती है:

2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl

कोयले के साथ गर्म करके लवणकेक और कुचले हुए चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) को अल्प किया गया था।^[16] यह रूपांतरण दो भागों में होता है। सबसे प्रथम कार्बोथर्मिक प्रतिक्रिया है जिससे कोयला, कार्बन का 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 प्रमुख स्रोत था, और कैल्शियम सल्फाइड उपोत्पाद ने अपशिष्ट निपटान के उद्देश्यों को भी प्रस्तुत किया। यद्यपि, यह 1880 के अंत तक सोडियम कार्बोनेट के लिए प्रमुख उत्पादन विधि बनी रही।^[25]^[26]

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 स्तर 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 परिवर्तित करने के लिए पारंपरिक रसोई ओवन 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 मिश्रण 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 मिश्रण में 30-40 °C पर अधिक अमोनिया डाला जाता है। इसके पश्चात मिश्रण 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

अवशिष्ट सोडियम कार्बोनेट सूचकांक

संदर्भ

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अग्रिम पठन

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बाहरी संबंध

American Natural Soda Ash Company
International Chemical Safety Card 1135
FMC Wyoming Corporation
Use of sodium carbonate in dyeing
Sodium carbonate manufacturing by synthetic processes

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