Na2CO3 (Carbonato de Sodio) 1. Pres resenta entaci ció ón: El carbo carbona nato to de sodi sodio o (Na2 (Na2CO3 CO3) ) es un prod produc ucto to que que ha acompañado al hombre desde los albores de la humanidad. Su método de obtención ha evolucionado con el correr del tiempo y también su denominación. En el antiguo Egipto su obtención se basaba en la calcinación de ciertas plantas que rodeaban las lagunas saladas. De esta forma de obtención prevalece hoy en día día su deno denomi mina naci ción ón inte intern rnac acio iona nal l "sod "soda a ash" ash" (ash (ash en ingl inglés és sign signif ific ica a ceni ceniza za). ). Evid Eviden ente teme ment nte e esta esta form forma a de produ oducción artesanal, no permite la obtención de las canti cantida dade des s neces necesar aria ias s de carb carbon onat ato o de sodio sodio que, que, por por sus múltiples aplicaciones, la sociedad industrial necesita. En 1783 Nicolas Leblanc diseñó un método de obtención revoluc revolucion ionari ario o que produc producía ía Na2CO3 Na2CO3 a partir partir de cloruro cloruro de sodio, ácido sulfurico, carbón y piedra caliza (CaCO3). Este método resultó ser muy contaminante, luego fue modificado y resultó más limpio, aunque no del todo. Ernest Solvay en 1863 desarrolla el proceso industrial de obtención del carbonato sódico, a partir de dos materias primas naturales ampliamente extendidas como son el cloruro sódico (sal) y el carbonato cálcico (caliza), mediante el proceso al amoniaco. Luego del descu descubr brim imie ient nto o de este este proc proces eso o de obte obtenci nción ón el Na2C Na2CO3 O3 se comi comien enza za a deno denomi mina nar r tamb tambié ién n soda soda Solv Solvay ay, , en hono honor r a su descubridor. Gracias a estos hallazgos la sociedad industrial ha podido lograr el desarrollo que hoy en día ha alcanzado en mucha muchas s de sus sus área áreas. s. Pero Pero actu actualm almen ente te la mayor mayor parte parte del Na2CO3 se obtiene de un Mineral denominado “trona”. En cuanto a lo que se refiere a su presentación, el carbonato sódico se presenta al mercado como un producto sólido, de color blanco y en dos dos form formas as segú según n su gran granul ulom omet etrí ría a y peso peso espe especi cifi fico co carbona carbonato to sódico sódico ligero ligero, , pulver pulverule ulento nto, , y carbon carbonato ato sódico sódico denso, granular. Para aquellas aplicaciones que requieren un grad grado o de pure pureza za máxi máximo mo se ha desa desarr rrol olla lado do el Carb Carbon onat ato o Químicamente Puro.
Propiedades Físicas: Apariencia: Polvo Blanco Inodoro Punto de Fusión: 851 °C
2. Origen de la Materia Prima: Como mencionamos en la presentación su obtención a variado con el correr del tiempo. En sus comienzos era obtenido gracias a la calcinación de plantas que habitaban las cercanías de lagunas salobres. De aquí obtenemos una de sus denominaciones internacionales: “soda ash” ya que ceniza en inglés significa ash. Por los años 1750 la demanda de carbonato de sodio superaba ampliamente su oferta, como es de suponer la creciente industria textil necesitaba mucho del carbonato para blanquear y únicamente calcinando plantas no debía satisfacer la demanda. En 1746 John Roebuck perfeccionó la tecnica de obtención de ácido sulfúrico a bajo precio, ya vamos a ver como esto influyó en el nuevo proceso de obtención de Na2CO3. En 1775 la Academia de Ciencias Francesa ofreció un premio al que diseñara un método de obtención de Na2CO3 con el uso de cloruro de sodio. En 1790 Nicolas Leblanc ganó el premio. Su método de obtención consistía en los siguientes pasos:
H2SO4(l) + 2 NaCl(s) -----> Na 2SO4(s) + 2 HCl(g) Se calentaba cloruro de sodio junto a ácido sulfúrico concentrado a una temperatura Que. rondara los 800-900 grados centigrados. Luego como segundo paso el sulfato de sodio era molido y mesclado con carbón y piedra caliza y devuelta calentado.
Na2SO4(s) + 2 C(s) + CaCO 3(s) -----> Na2CO3(s) + CaS(s) + 2 CO2(g) El dióxido de carbono se iba por la chimenea y quedaba la mescla de carbonato de sodio y sulfuro de calcio. El sulfuro de calcio al ser soluble en agua se lavaba la mezcla y como el Na2CO3 es insoluble en agua quedaba solamente el último. Luego se calentaba para evaporar el agua restante y asi se obtenía el Na2CO3. Pero este método de obtención tenía grandes desventajas. El ácido clorhídrico producido devastaba toda vegetación alrededor de la planta productora, luego se disolvió el HCl en agua y vertido a una cuenca acuífera, pero solo se cambió polución del aire por polución del agua. Y el sulfuro de calcio lentamente iba reaccionando en dióxido sulfúrico, un
gas sumamente tóxico y evitar dicha reacción:
se
agregó
el
siguiente
paso
para
CaS(s) + CO2(g) + H2O(l) -----> CaCO3(s) + H2S(g) Para evitar la contaminación siguiente tratamiento:
por
HCl
se
implementó
el
4 HCl(g) + O2(g) -----> H2O(g) + Cl 2(g) En 1863 Ernest Solvay, un químico belga, diseñó un proceso por el cual se obtenía Na2CO3 de una manera más económica, limpia y eficiente que la desarrollada por Leblank. La reacción se realiza con cloruro de sodio, CaCO3 y amoníaco. Se mezcla el amoníaco con la sal y se burbujea CO2 para producir el ácido carbónico.
NH3(ac) + NaCl(ac) + H2CO3(ac) -----> NaHCO3(s) + NH4Cl(ac) El bicarbonato de sodio se separa de la calienta para producir carbonato de sodio.
solución
y
se
2NaHCO3 -----> Na2CO3 + H20 + CO2 Este método se sigue usando, pero debido al creciente costo del amoníaco y sus problemas de contaminación derivados llevaron a buscar otras fuentes del producto. Actualmente se obtiene, de una manera barata y simple, del mineral llamado “trona”. Este mineral se muele y se calienta se descompone así:
2Na5(CO3)2(HCO3).2H2O -----> 5Na2CO3 + CO2 + 3H2O El carbonato de sodio que se obtiene se disuelve en agua y se flitra para eliminar las impurezas, luego se calienta para obtener Na2CO3 anhidro puro. Turbocompresores:
A continuación daremos una breve descripción sobre el proceso industrial y despliegue de ingeniería para la obtención del Na2Co3 a través del proceso Solvay que se implementa en la actualidad. Este proceso involucra un tipo de maquinaria llamada Turbocompresores, que aumentan el rendimiento de las reacciones y en fin tratan de ahorra hasta el ultimo centavo en el proceso industrial. Los turbocompresores (TC) son turbo máquinas térmicas generadoras en las que, por aportación de energía mecánica desde el exterior, se aumenta la energía del fluido que atraviesa la máquina. El Turbocompresor Centrífugo es un tipo de turbocompresor que puede presentar un flujo radial, diagonal, o una combinación de ambos. Por lo tanto, las velocidades periféricas de las secciones medias de entrada y salida son sustancialmente diferentes.
Al aumentar la capacidad de las plantas industriales, aumenta la demanda de los TCC, en sustitución del compresor alternativo. Algunas aplicaciones del TCC son: 1. 2.
3. 4.
TC para gas natural en gasoductos, en plantas de licuefacción, así como en sistemas de inyección para obtener un aumento de producción en los campos petrolíferos. TC para amoníaco, campo hasta hace unos años reservado al compresor alternativo, en las grandes centrales de refrigeración y en la fabricación de goma sintética. TC para gases de síntesis tales como la mezcla nitrógeno-oxígeno para producir amoníaco, impulsión de gas en el proceso Solvay, circulación de los gases de síntesis en el proceso de obtención de productos básicos para materiales artificiales. Turboplantes de circulación de gases en las centrales nucleares.
3. Usos: Siderurgia: El Carbonato de sodio es usado para tostar(calentar bajo una ráfaga de aire) el cromo y otros extractos y disminuye el contenido de azufre y fósforo de la fundición y del acero.
Reciclado: El Carbonato reciclado de baterías viejas.
de
sodio
es
usado
para
el
Vidrio: El Carbonato de sodio y sus derivados se usan para bajar el punto de fusión del silicio y poder trabajarlo
mejor, también aporta el sólido necesario para formar la red vítrea.
Detergentes: En la fabricación de detergentes, el carbonato sódico es indispensable en las formulaciones al objeto de asegurar el correcto funcionamiento del resto de sustancias que lo componen, enzimas, tensioactivos,etc. durante las diferentes fases del lavado.
Regulador de Ph: No es de menos importancia el empleo del carbonato sódico en aquellos procesos en los que hay que regular el pH de diferentes soluciones, nos referimos al tratamiento de aguas de la industria, así como en los procesos de flotación.
Otros Usos: Cerámica, Jabones, limpiadores, Ablandador de aguas duras, Refinación de petróleos, producción de aluminio, Textiles, pulpa y papel. Procesamiento metalúrgico, Preparación de farmacéuticos, Soda Cáustica, Bicarbonato de Sodio, Nitrato de Sodio y varios otros usos.
El uso de carbonato de sodio By Darin McGilvra, eHow Contributor • • • •
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El carbonato de sodio es una sal de sodio del ácido carbónico. Por lo general se presenta en forma de un polvo cristalino de color blanco. Que puede ser extraído de las cenizas de muchas plantas, por lo que se conoce también como carbonato de sodio, y puede ser producido sintéticamente en un proceso que implica salmuera del agua de mar y piedra caliza. El carbonato de sodio tiene muchos usos que van desde la doméstica a los consumidores industriales o científicos.
Vidrio o
Principal uso de carbonato de sodio se encuentra en la producción de vidrio. Se combina con arena y carbonato de calcio, se calienta a una temperatura muy alta y luego se enfría muy rápidamente para hacer el vidrio.
Detergente para la ropa o
El carbonato de sodio es también conocido como sosa, porque es uno de los principales ingredientes de los detergentes de lavandería más. Funciona como un ablandador de agua, y es bueno en conseguir las manchas de grasa, el aceite y el alcohol de la ropa.
Tintura o
El carbonato de sodio se utiliza también con algunos colorantes. Ayuda a que el vínculo tinte adecuadamente con las fibras del material.
Regulación del pH o
El carbonato de sodio se utiliza también para regular el pH. Esto tiene muchas aplicaciones. Uno de ellos es en las piscinas para ajustar los niveles de pH y hacerlo más alcalino. Se utiliza para revelar fotografías. Se regula el pH para mantener las condiciones estables en la mezcla de productos químicos necesarios para el desarrollo de la fotografía. También se utiliza en la pasta de dientes para aumentar el pH de la boca. También trabaja como agente espumante en la pasta de dientes.
Electrólisis o
El carbonato de sodio también se utiliza como un electrolito, que ayuda a crear reacciones químicas con electrodos en un proceso que implica la corriente eléctrica y se llama electrólisis.
Ladrillos o
El carbonato de sodio también se utiliza en la fabricación de ladrillos. Se usa como un agente humectante que se necesita menos agua para formar los ladrillos, lo que reduce el tiempo de secado.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------http://www.vitro.com/alcali/espanol/DetProd_2546_2547_2548_2549_2550_2556_2.htm Datos Técnicos de Carbonato de Sodio Las empresas de Vitro se mantienen informadas sobre innovaciones y eventos de la industria del vidrio. I. Introducción
De Natron a Carbonato de Sodio Conocido desde tiempos antiguos, el carbonato de sodio natural era inicialmente obtenido de las cenizas de plantas y depositos de lagos alcalinos en regiones aridas de Egipto, Armenia y otros paises de Oriente Medio y Africa.
El producto asi obtenido contenia una mezcla de carbonato de sodio y potasio en estado impuro, siendo el primero el mas costoso de los productos alcalinos ya que el carbonato de potasio se obtenia facilmente mojando cenizas de madera, material disponible en todas partes. Mas recientemente los españoles producian carbonato de sodio mediante la quema de barrilla, una planta cultivada en el lago salado de Andalucia. En Inglaterra el carbonato de sodio era obtenido de las cenizas de algas marinas. Esta forma de obtencion continuo hasta finales del siglo XVIII y es el origen del actual nombre en ingles del carbonato de sodio comercial, Soda Ash. Los primeros trabajos para convertir sal comun en carbonato de sodio por un proceso quimico industrial fueron realizados en Francia en 1791 por Nicolas Leblanc. Para 1810 la produccion por este metodo era suficiente para el consumo nacional. A pesar de los progresos alcanzados, se continuo la busqueda de metodos mas simples y eficientes, y en 1863 la conversion de sal comun en carbonato de sodio fue llevada a cabo exitosamente en Belgica por Ernesto Solvay. El proceso Solvay se difundio con relativa rapidez, desplazando al metodo Leblanc y para 1881 se instalo la primera planta en los Estados Unidos de Norteamerica. La produccion industrial de carbonato de sodio ha contribuido al gran desarrollo de las empresas que lo utilizan como materia prima en la industria v idriera, metalurgica y quimica en general, para la produccion de envases, cristaleria, vidrios planos, plomo, zinc, silicatos, tripolifosfatos, jabones, detergentes, papel y otros muchos compuestos quimicos necesarios para la elaboracion de diversos producto s de uso cotidiano. Industria del Alcali ha contribuido a este desarrollo industrial en Mexico. Nuestra empresa es la primera en producir carbonato de sodio por el proceso Solvay, tambien conocido como proceso de soda amoniacada. Nuestro carbonato de sodio es un producto reconocido en todo el pais, ya que su calidad y presencia en el mercado nacional ha reducido considerablemente el deficit que de este compuesto quimico basico existe en la actualidad.
II. Manufactura de Carbonato de Sodio
El proceso solvay utiliza sal comun NaCl y piedra caliza CaCO 3 como materias primas, el amoniaco NH3 tambien necesario para producir carbonato de sodio no se considera materia prima, ya que se regenerado y reciclado en el proceso. Nuestro proceso puede resumirse en la siguiente ecuacion: 2NaCl + CaCO3 Na2CO3 + CaCl2 Esta ecuacion, sin embargo no representa una reaccion quimica que pueda ser llevada a la practica directamente sino que requiere de los siguientes pasos: 1.- Preparacion de una solucion de cloruro de sodio NaCl + H 2O 2.- Adicion de amoniaco. La solucion de cloruro de sodio es sturada con amoníaco (obtenido en paso 8) formanduna salmuera amoniacada. NaCl + H 2O + NH3
3.- Carbonatacion de la salmuera amoniacada. La salmuera amoniacada se hace reaccionar con CO2 (pasos 5 y 6) y en presencia del agua produce bicarbonato de amonio. NH3 + H2O + CO2 (NH4) HCO3 El bicarbonato de amonio y el cloruro de sodio subsecuentemente reaccionan por sustitucion doble produciendo cloruro de amonio y bicarbonato de sodio. (NH4) HCO3 + NaCl NH4Cl + NaHCO 3 El bicarbonato de sodio, poco soluble en estas condiciones cristaliza y se precipita. 4.- Filtracion El bicarbonato de sodio es separado por filtracion. 5.- De bicarbonato a carbonato. El bicarbonato de sodio se descompone en un calcinador liberando agua y dioxido de carbono para obtener carbonato de sodio anhidro. 2NaHCO 3 + Calor Na 2CO3 + H2O + CO2 El dioxido de carbono producido es retornado a los reactores de carbonatacion (paso 3).
http://www.maquimsaperu.com/index_archivos/ carbonato.pdf
