碳酸钠晶体样品
英文名称：Sodium Carbonate
CAS号：497-19-8[1]
中文别名（俗称）：纯碱、块碱、苏打(Soda) 、口碱（历史上，一般经张家口和古北口转运全国，因此又有“口碱”之说。）、碱面（食用碱）。
存在于自然界（如盐水湖）的碳酸钠称为天然碱。
无结晶水的碳酸钠的工业名称为轻质碱，有一个结晶水碳酸钠的工业名称为重质碱。
碳酸钠属于盐，不属于碱。因为碳酸钠的水溶液呈碱性，因此又名纯碱等说法。
1.2 化学式Na2CO3
1.3 相对分子质量106
编辑本段物理性质2.1 性状
碳酸钠为白色粉末或颗粒。无气味。有碱性。是碱性的盐。有吸湿性。露置空气中逐渐吸收 1mol/L水分(约15%)。400℃时开始失去二氧化碳。遇酸分解并泡腾。溶于水（室温时3.5份，35℃时2.2份）和甘油，不溶于乙醇。水溶液呈强碱性，pH11.6。相对密度2.53。熔点851℃。半数致死量（30日）（小鼠，腹腔）116.6mg/kg。有刺激性。可由氢氧化钠和碳酸发生化学反应结合而成。
2.2溶解性碳酸钠易溶于水，甘油，微溶于无水乙醇，不溶于丙醇。
碳酸钠是一种强碱盐，溶于水后发生水解反应(碳酸钠水解会产生碳酸氢钠和氢氧化钠），使溶液显碱性，有一定的腐蚀性，能与酸进行复分解反应（Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2），生成相应的盐并放出二氧化碳。
2.3 稳定性稳定性较强，但高温下也可分解，生成氧化钠和二氧化碳。长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳，生成碳酸氢钠，并结成硬块。吸湿性很强 ，很容易结成硬块，在高温下也不分解。含有结晶水的碳酸钠有3种：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O 和 Na2CO3·10H2O。
2.4 热力学函数在（298.15K，100k）的热力学函数：
状态：s
标准摩尔生成热ΔfHmθ（kJ·mol^-1）：-1130.7
标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfGmθ（kJ·mol^-1）：-1044.4
标准熵Smθ（J·mol^-1·K^-1）：135.0
2.5 所属类别碳酸钠属于强碱弱酸盐。（纯碱是盐，不是碱，是强碱弱酸盐。由于碳酸钠的水溶液电离出的碳酸根离子与水中氢离子结合成碳酸氢根离子，导致溶液中氢离子减少，剩下电离的氢氧根离子，所以溶液pH显碱性）
Na2CO3 ==== 2Na++CO32-
CO32- +H2O ==== HCO3- + OH-
HCO3- + H2O ==== H2CO3 + OH-
编辑本段三、化学性质3.1 风化
在空气中易风化。
3.2 与酸反应Na2CO3+ 2HCl（过量） ==== 2NaCl +H2CO3
碳酸不稳定，分解成二氧化碳和水
H2CO3====H2O + CO2↑
Na2CO3+ HCl（少量） ==== NaCl + NaHCO3
3.3 与碱反应Na2CO3+ Ca(OH)2==== 2NaOH + CaCO3↓（碳酸钙白色沉淀，难溶于水，但可溶于酸）
3.4 与盐反应Na2CO3+ BaCl2==== 2NaCl + BaCO3↓（碳酸钡白色沉淀，难溶于水，但可溶于酸）
3Na2CO3+ Al2(SO4)3+ 3H2O ==== 2Al(OH)3↓+ 3Na2SO4+ 3CO2↑
（氢氧化铝白色沉淀，难溶于水，可溶于酸、碱）
Na2CO3+CaCl2=====2NaCl+CaCO3↓
3.5 与H2O、CO2反应Na2CO3+ H2O + CO2==== 2NaHCO3（于碱性环境中沉淀析出）
编辑本段四、生产方法
4.1 技术发展史
4.1.1 实验室方法
实验室制取碳酸钠：2NaOH + CO2==== Na2CO3+ H2O。
4.1.2 吕布兰法
最早在1791年，古人就开始用食盐、硫酸、煤、石灰石为原料生产碳酸钠，是为吕布兰法。
此法原料利用不充分、劳动条件恶劣、产品质量不佳，逐渐为索尔维法代替。
4.1.3索尔维法
1859年，比利时人索尔维，用食盐、氨水、二氧化碳为原料，于室温下从溶液中析出碳酸氢钠，将它加热，即分解为碳酸钠，人们将此方法称为索氏制碱法，此法一直沿用至今。
4.1.4 侯德榜法
1943年中国人侯德榜留学海外归来，他结合中国内地缺盐的国情 ，对索尔维法进行改进，将纯碱和合成氨两大工业联合，同时生产碳酸钠和化肥氯化铵，大大地提高了食盐利用率，是为侯氏制碱法。
4.2 反应原理
索氏制碱法和侯氏制碱法的主要化学反应式均为：
反应式一：NaCl + CO2+ NH3·H2O ==== NaHCO3↓+ NH4Cl
NaHCO3（碳酸氢钠）可溶只是在这种条件下，碳酸氢钠溶解的量大于该条件下的溶解度，所以析出了碳酸氢钠固体，经过滤，得到碳酸氢钠固体。
反应式二：2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ CO2↑+ H2O
索氏制碱法和侯氏制碱法所不同的，是索氏法在整个制取过程中NH3是循环使用的：
2NH4Cl + Ca(OH)2 ==Δ== 2NH3↑+ CaCl2+ 2H2O
而侯氏法在整个制取过程中，NH4Cl直接作为纯碱的副产品----肥料。
所以，索氏法的产品是碳酸钠，副产氯化钙；而侯氏法的产品是碳酸钠，副产氯化铵。
4.3 侯氏制碱法详解
即：
①NaCl（饱和） + NH3+ H2O + CO2==== NH4Cl + NaHCO3
②2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O + CO2↑
氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，这是第一步。
（1）NH3+ H2O + CO2==== NH4HCO3
第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵，碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。
（2） NH4HCO3 + NaCl（饱和） ==== NH4Cl + NaHCO3↓
合成的碳酸氢钠部分可以直接出厂销售，其余的碳酸氢钠会被加热分解，生成碳酸钠，生成的二氧化碳可以重新回到第一步！
（3）2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O+ CO2↑
根据NH4Cl溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl溶解度小的原理，在 278K ～ 283K(5 ℃～ 10 ℃） 时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥。
此法优点：保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96 %；NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO 转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。
4.4 碳酸钠的技术指标
| 指标项目 | 指 标 | ||
| 1类 | 2类 | 3类 | |
| 总碱量（%) | 99 | 98 | 96 |
| 氯化物（%) | 0.5 | 0.9 | 1.2 |
| 水不溶物（%) | 0.04 | 0.1 | 0.15 |
| 铁（%) | 0.004 | 0.006 | 0.010 |
| 硫酸盐（%) | 0.03 | 0.08 | - |
| 烧失量(%) | 0.8 | 1.0 | 1.3 |
编辑本段用途
碳酸钠是重要的化工原料之一，广泛应用于轻工日化、建材、化学工业、食品工业、冶金、纺织、石油、国防、医药等领域， 用作制造其他化学品的原料、清洗剂、洗涤剂，也用于照相术和分析领域。
绝大部分用于工业，一小部分为民用。在工业用纯碱中，主要是轻工、建材、化学工业，约占2/3；其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。玻璃工业是纯碱的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。化学工业用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂。印染工业用作软水剂。制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。食用级纯碱用于生产味精、面食等。[2]
5.1 消费领域建材领域，玻璃工业是纯碱的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。
化学工业，用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。
冶金工业，用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂
印染工业，用作软水剂。
制革工业，用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。
日化方面，用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。
食品工业，食用级纯碱用于生产味精、面食等。
此外，在分析化验领域，定量分析中标定酸液的 基准。测定铝、硫、铜、铅和锌。检验尿液和全血葡萄糖。分析水泥中二氧化硅的助熔剂、金属金相分析等。
5.2 消费结构绝大部分碳酸钠用于工业，一小部分为民用。
在工业领域，纯碱主要是轻工、建材、化学工业，约占2/3；其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业，约占1/3。
编辑本段六 健康危害
该品具有弱刺激性和弱腐蚀性。直接接触可引起皮肤和眼灼伤。生产中吸入其粉尘和烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎，还可有鼻粘膜溃疡、萎缩及鼻中隔穿孔。长时间接触该品溶液可发生湿疹、皮炎、鸡眼状溃疡和皮肤松弛。接触该品的作业工人呼吸器官疾病发病率升高。误服可造成消化道灼伤、粘膜糜烂、出血和休克。
6.1 毒理学资料LD50：4090 mg/kg（大鼠经口）
LC50：2300mg/m3，2小时（大鼠吸入）
6.2 燃爆危险该品不燃，具腐蚀性、刺激性.
6.3 急救措施皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
（在实验里，不小心沾到了碱液的时候，我们要用较多的水去冲洗，然后再涂上硼酸溶液来进行反应）
眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入：脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。
食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。
6.4 消防措施危险特性：具有腐蚀性。未有特殊的燃烧爆炸特性。
有害燃烧产物：自然分解产物未知。
灭火方法：消防人员必须穿全身耐酸碱消防服。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。
6.5 泄漏应急处理隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
6.6 使用操作注意事项密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时，应把碱加入水中，避免沸腾和飞溅。
6.7 储存注意事项储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与酸类等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
【禁配物】强酸、铝、氟
6.8 运输注意事项起运时包装要完整，装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与酸类、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。车辆运输完毕应进行彻底清扫。
