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純堿
碳酸鈉 [497-19-8](Na2CO3),分子量105.99 。化學品的純度多在99.5%以上(質量分數),又叫純堿,但分類屬于鹽,不屬于堿。國際貿易中又名蘇打或堿灰。它是一種重要的有機化工原料,主要用于平闆玻璃、玻璃制品和陶瓷釉的生産。還廣泛用于生活洗滌、酸類中和以及食品加工等。
在人工合成純堿之前,古代就發現某些海藻晾曬後,燒成的灰燼中含有堿類,用熱水浸取、濾清後可得褐色堿液用于洗滌。大量的天然堿來自礦物,以地下埋藏或堿水湖為主。以沉積層存在的天然堿礦品位最高,分布甚廣。最早發明人工合成純堿方法是18世紀末,法國路布蘭用芒硝加石灰石和煤在高溫下還原并進行碳酸化,得到以含Na2CO3為主的粗制品-黑灰,經過浸取、蒸發、精制、再結晶、烘幹,獲得純度約為97%的重質純堿。1861年,比利時E.索爾維獨自發明了并獲得過專利。由于技術秘密保護一直未能大範圍應用,20世紀20年代才從美國突破,尤其是中國著名的化工專家侯德榜于1932年出版了《純堿制造》一書,将保密70年,索爾維法公布于世。侯德榜還與1939-1942創建了侯氏制堿法,并在 四川建立了中試車間。1952年在大連化工廠設立了聯合制堿車間。日本旭硝子公司推出的NA法,實質上是聯堿和氨堿的折中法。可随意調節純堿與氯化铵的比例。
性狀
碳酸鈉常溫下為白色無氣味的粉末或顆粒。有吸水性,露置空氣中逐漸吸收 1mol/L水分(約=15%)。其水合物有Na2CO3·H2O,Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O。
溶解性
碳酸鈉易溶于水和甘油。20℃時每一百克水能溶解20克碳酸鈉,35.4℃時溶解度最大,100克水中可溶解49.7克碳酸鈉,微溶于無水乙醇,難溶于丙醇。
溶液顯堿性,能使酚酞變紅。





生産方法
實驗室方法
實驗室制取碳酸鈉:  。
呂布蘭法
最早在1791年,古人就開始用食鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生産碳酸鈉,是為呂布蘭法。
此法原料利用不充分、勞動條件惡劣、産品質量不佳,逐漸為索爾維法代替。
索氏制堿法
1859年,比利時人索爾維,用食鹽、氨水、二氧化碳為原料,于室溫下從溶液中析出碳酸氫鈉,将它加熱,即分解為碳酸鈉,人們将此方法稱為索氏制堿法,此法一直沿用至今: [9]
氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫铵,這是第一步:
第二步是:碳酸氫铵與氯化鈉反應生成的碳酸氫鈉沉澱和氯化铵,碳酸氫鈉之所以沉澱是因為它的溶解度較小。經過濾得到碳酸氫鈉固體:
這兩步總的化學方程式是:
第三步:加熱分解碳酸氫鈉,生成水、二氧化碳和碳酸鈉即我們要的純堿:
第四步:将第二步中副産的氯化铵和熟石灰混合加熱,得到的氨氣可循環利用:
侯氏制堿法
1943年中國人侯德榜留學海外歸來,他結合中國内地缺鹽的國情 ,對索爾維法進行改進,将純堿和合成氨兩大工業聯合,同時生産碳酸鈉和化肥氯化铵,大大地提高了食鹽利用率,是為侯氏制堿法:
第一步,氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫铵,第二步碳酸氫铵與氯化鈉反應生成的碳酸氫鈉沉澱和氯化铵,碳酸氫鈉之所以沉澱是因為它的溶解度較小。經過濾得到碳酸氫鈉固體。(這兩步和上面的索氏制堿法相同)。
第三步,合成的碳酸氫鈉部分可以直接出廠銷售,其餘的碳酸氫鈉會被加熱分解,
侯氏制堿法生産流程
生成碳酸鈉,生成的二氧化碳可以重新回到第一步循環利用。
根據NH4Cl溶解度比NaCl大,而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理,在 278K~283K(5 ℃~10 ℃) 時,向母液中加入食鹽細粉,而使NH4Cl單獨結晶析出供做氮肥。
索氏制堿法和侯氏制堿法所不同的,是索氏法在整個制取過程中NH3是循環使用的,而侯氏法在整個制取過程中,CO2被循環利用,NH4Cl直接作為純堿的副産品----肥料。所以,索氏法的産品是碳酸鈉,副産氯化鈣;而侯氏法的産品是碳酸鈉,副産氯化铵。
此法優點:保留了氨堿法的優點,消除了它的缺點,使食鹽的利用率提高到96 %;NH4Cl 可做氮肥;可與合成氨廠聯合,使合成氨的原料氣CO 轉化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序。

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