Profesor: Juan Pablo Colotta Alumno: Ruben Mario Moret
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La sustancia
* Historia etimología * Usos * Peligrosidad
•Obtención Le Blanc • Obtención Solvay • Obtención Hou • Trona
* Almacenamiento * Medio ambiente 2
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La sustancia
* Historia etimología * Usos * Peligrosidad
•Obtención Le Blanc • Obtención Solvay • Obtención Hou • Trona
* Almacenamiento * Medio ambiente 2
CARBONATO DE SODIO El Na2CO3 puede presentarse según las condiciones de obtención en forma anhidra (sin agua) o como hidratos, conteniendo proporciones definidas de agua. Forma 5 hidratos diferentes Na2CO3·H2O; Na2CO3·2H2O; Na2CO3·3H2O; Na2CO3·7H2O y Na2CO3·10H2O Soluble en agua (absorbe humedad del aire) insoluble en alcohol Forma una solución acuosa fuertemente alcalina. El carbonato de sodio decahidratado es un .
compuesto cristalino, incoloro, transparente 3
CARBONATO DE SODIO (Na2CO3) Olor: Ninguno. pH (Solución 1% . m/v): 8.2 Solubilidad en agua: 8.6 g/100 ml @ 20°C. Densidad relativa: 2.53 @ 20ºC ( Agua=1) Peso molecular: 105,99 Punto de Fusión: 851 C Punto de Ebullicion: 1600 C °
°
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HISTORIA Y ETIMOLOGIA • Lago Natrón (Egipto) obtención por calcinación de plantas. Etimología del símbolo Na. • (Escocia) Cenizas obtenidas de la incineración de las plantas barrilleras (Esp.) o de algas Kelp… Etimología de "soda ash" (ash en inglés significa ceniza). •Academia Francesa estableció en 1775 un premio de 1200 libras para para obtener sosa a partir de la sal como materia VOLVER prima. •En 1791 se le dio la licencia y patente a Nicolás Le Blanc , se trata de la primera síntesis industrial. •Ernest Solvay en 1863 desarrolla el proceso industrial de obtención del carbonato sódico, se comienza a denominar también soda Solvay, en honor a su descubridor . 5
Usos de la sosa Limpieza industrial
Como blanqueador en la limpieza industrial Materia prima
El carbonato de sodio es usado en la industria química para sintetizar muchos compuestos de sodio diferentes, incluyendo el bicarbonato de sodio (bicarbonato de soda), silicato de sodio (usado en detergentes), tripolifosfato de sodio (base para detergentes ), hidróxido de sodio (lejía), cromato de sodio y dicromato de sodio (usado en el cromado), aluminato de sodio (usado en la refinación del aluminio), y cianuro de sodio (para electro plateado). Uno de sus principales usos es en la manufactura del vidrio
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USOS GENERALES de SODA SOLVAY y derivados •bebidas gaseosas •Medicamentos
bicarbonato de sodio
•Productos alimenticios •Extinguidores de incendio
Soda
Solvay
•Tratamiento de aguas
•Jabón
•Medicamentos
•Papel
•Productos químicos
•Rayón •Cerámica
Solvay
•Metalurgia
Hidróxido de sodio VOLVER
•Vidrio
•Petróleo •Películas fotográficas •Cueros •Azúcar
•Agricultura
•Colorantes
•Jabón
•Textiles
•Rayón
•Metalurgia
•Colorantes
•Tintorería
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PELIGROSIDAD Código de riesgo NFPA Salud: Peligroso
0 2
0
Inflamabilidad: No arde Reactividad: Estable
Incompatibilidad: Reacciona con Agua formando
Sosa Cáustica. Puede reaccionar violentamente al combinársele con ácidos fuertes, libera Dióxido de Carbono (CO2) y calor 8
PELIGROSIDAD
* El Carbonato de Sodio es un producto alcalino, irritante severo de ojos e irritante moderado de membrana mucosa y piel. * Evitar la exposición del cuerpo humano al polvo de Carbonato de Sodio, con la presencia de humedad o sudoración se combina formando sosa cáustica, irritante y corrosiva. Puede producir lesiones a la piel con el contacto prolongado. * La ingestión puede producir corrosión del tracto gastrointestinal, vomito, diarrea, colapso circulatorio, y muerte. VOLVER 9
Proceso Le Blanc 2 NaCl + H2SO4 2 HCl + Na2SO4 (1) Na2SO4 + 2 C 2 CO2 + Na2S (2) Na2S + CaCO3 CaS + Na2CO3 (3) ____________________________________________ 2 NaCl + H2SO4 + 2C + CaCO3 2 HCl + 2 CO2 + CaS + Na2CO3 (4) CaS y HCl son subproductos que se utilizan, respectivamente para obtener azufre (empleado a su vez para producir ácido sulfúrico) y cloro 2HCl + MgO
Cl2Mg + H2O + Cl2 10
Esquema del Proceso Le Blanc
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Dificultades del Proceso Le Blanc El HCl era el problema principal. •Pero también había un residuo maloliente (CaS+ 2H2O H2S+Ca(OH)2 •Los humos eran tan densos que la visibilidad en el entorno de la planta era <90 m. •Se hizo una petición a la corona de Inglaterra contra el Proceso Le Blanc en 1839 •Esto condujo a la Ley del Álcali “ Alkali Act ” en 1863, primera legislación en el mundo destinada a limitar la contaminación atmosférica. VOLVER
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Proceso Solvay CaCO3 CaO + CO2 (1) Esquema CaO + H2O Ca(OH)2 (2) 2 NH3 + 2 H2O + 2 CO2 2 NH4HCO3 (3) 2 NaCl + 2 NH4HCO3 2 NaHCO3 + 2 NH4Cl(4) 2 NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O (5) 2 NH4Cl + Ca(OH)2 2 NH3 + 2 H2O + CaCl2 (6) _________________________________________________ CaCO3 + 2 NaCl Na2CO3 + CaCl2 (7) sódico es insoluble El CO proceso se basa reciclarse en quey el bicarbonato NH3 se recupera. Se requiere 2 puede en solución usando, para seguros obtenerque el pH mantener unacuosa exceso alcalina, de amoniaco para estar la básico, amoníaco. mezcla de sales permanezca no-ácida (es decir que se evite la formación de HCl que convertiría todo el carbonato a CO2)
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Proceso Solvay CaCO3 CaO + H2O 2 NH3 + 2 H2O + 2 CO2 2 NaCl + 2 NH4HCO3
CaO + CO2 (1) Ca(OH)2 (2) 2 NH4HCO3 (3)
Esquema
2 NaHCO3 + 2 NH4Cl(4)
2 NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O (5) 2 NH4Cl + Ca(OH)2 2 NH3 + 2 H2O + CaCl2 (6) _________________________________________________ CaCO3 + 2 NaCl Na2CO3 + CaCl2 (7) La reacción (4) es reversible, las concentraciones de las sales que en ella participan y las condiciones de temperatura determinan el sentido en que se producirá. 14
Para obtener un elevado grado de reacción es necesario: a. Una concentración elevada del NaCl en la salmuera original. b. Una relación entre la concentración del NH3 y del NaCl en la salmuera amoniacal que sea de 1,10: 1,0 hasta 1,12: 1,00. c. Un gas carbónico con la máxima concentración posible en CO2. d. Una regulación de la temperatura, conducida de tal manera que la precipitación tenga lugar a 40ºC al comenzar y que progresivamente vaya disminuyendo por un enfriamiento uniforme hasta llegar al final de 20-30ºC 15
Esquema del Proceso Solvay
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•Ventajas del proceso Solvay: –No usaba ácidos, –Menos residuos (bajo volumen de CaCl2 contra alto volumen de CaS/CaSO4), para que el que actualmente se han ideado nuevas aplicaciones: retener el polvo en carreteras, en el carbón y campos de tenis; derretir el hielo en carreteras, y para preparar soluciones refrigerantes. –CO2/NH3 recuperados, –Costes un 70% menores. •Desventajasdel proceso Solvay –El coste de inversión de la planta era mayor •En 1902 el proceso Solvay tenía el 90% del mercado mundial de la sosa. 17
Preparación de materia prima
Fabricación de sosa VOLVER
Recuperación del amoniaco Almacenar productos
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Se prepara ClNa(ac) diluido Se quitan impurezas sólidas en filtro prensa Por otro lado se calcina la caliza VOLVER
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El proceso comienza en la llamada torre de amoniación, donde una disolución concentrada y fría de cloruro de sodio NaCl, se trata con amoníaco gas, y luego pasa a la torre Solvay donde se trata con dióxido de carbono para formar primero carbonato ácido de amonio NH4HCO3:
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que posteriormente reacciona con NaCl y da bicarbonato de sodio NaHCO3 y cloruro de amonio NH4Cl: Ecuaciones
El precipitado de bicarbonato de sodio se filtra y se separa de la disolución de cloruro de amonio para posteriormente secarse Ecuaciones y calentarse en un horno rotatorio llamado Calciner , consiguiéndose el carbonato de sodio o la ceniza anhidro de soda VOLVER
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La lejía que sale del filtro rotatorio se almacena en forma de cloruro de amonio en un tanque de almacenaje. Se recupera al pasar por –intercambiador y desplazador –(lechada de cal y cloruro de amonio
NH3 se desprende pasando por el intercambiador y se recicla
VOLVER
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El resultado es la obtención de un residuo : disolución acuosa de cloruro cálcico. Y el producto: carbonato sódico anhidro
que se
almacena en un silo .
VOLVER
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VOLVER
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Proceso Hou El Sr. Hou Debang inventó en el 1941 el hoy llamado “proceso Hou”. La diferencia entre el proceso Solvay y el proceso Hou, es que en este no se recupera el NH 3 en las destilaciones. A la salida de las columnas se realiza una cristalización en frío para separar el NH4Cl como subproducto. Las aguas madres de esta cristalización vuelven a la entrada del proceso para ser saturados con NaCl y NH3. No hay destilaciones ni hornos de cal pero sí se necesita una producción de NH3 a gran escala. VOLVER 25
Actualmente el 75% se fabrica por el proceso Solvay y el resto se obtiene a partir de minerales naturales como el “trona” (Na2CO3·NaHCO3·2H2O) Se presenta en la superficie del salar de Salinas cercano a Arequipa (Perú) y se disuelve en las aguas del lago que se forma en su lugar durante la época de lluvias. En Estados Unidos los carbonatos de sodio disueltos, se concentran en los lagos en disecación con desagüe inexistente o limitado ubicados en las áreas áridas. Dichos lagos tienen las más grandes reservas y la mayor producción de trona en el mundo. El área donde se presentan los depósitos mencionados está cubierta por volcánicos cenozoicos. La trona está asociada con 26 boratos
Gentileza Obtención de sosa del mineral trona VOLVER
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Almacenamiento • Na2CO3 .10 H2O (sosa cristal) debe almacenarse en locales húmedos y bien tapados, pues al aire seco pierde agua de cristalización y se transforma en polvo blanco. • Na2CO3 (sosa calcinada) debe conservarse en lugares secos pues sino sin parecer húmeda se transforma fácilmente en monohidrato Na2CO3 . H2O por captación de humedad del aire VOLVER
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Medio Ambiente
• En la planta de producción de carbonato sódico (Solvay) existen tan sólo dos compuestos que son liberados a la atmósfera sin sufrir ningún tipo de tratamiento que son el dióxido de carbono y el monóxido. • Los otros compuestos que se generan durante el proceso; como son el amoníaco, el dióxido de azufre e incluso las partículas de polvo son sometidos a diversos procesos de limpieza
VOLVER
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Alcalina
Una disolución acuosa de sosa tiene reacción alcalina Na2CO3 + H2O =====>2 Na + +HCO3 - + OH El ácido carbónico es un ácido débil, es decir, apenas disociado que además se descompone fácilmente: H2CO3 =====> CO2 + H2O Incluso el ion carbonato CO3= de la sosa toma del agua los hidrógenos presentes en pequeña cantidad H2O =====> OH - + H+ y forma con ellos ion carbonato ácido HCO3- no disociado, de modo que queda un exceso de iones OH- que hacen la VOLVER 30 disolución alcalina
Curva de solubilidad
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Obtención de Sosa Cáustica
Con cal (CaO) se hace reaccionar con una solución caliente (100 ºC) de carbonato sódico produciendo sosa cáustica: CaO(s) + Na2CO3(ac) →CaCO3(s) + NaOH(ac) en una serie de tanques agitados con un rendimiento del 90% y con una calidad final del producto comparable al obtenido por vía electrolítica.
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Alga marina de color parda perteneciente al reino protista, rica en yodo y alcalis Utilizado como blanqueador, para obtener vidrio y jabón. Hoy se utiliza por industria alimenticia
Un kelper es, en argot inglés, un habitante de las Islas Malvinas.
También se usa frecuentemente como fertilizante.
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