Як виготовляють соду
Ще в давні часи були відомі скло і мило. Для їх виготовлення застосовували карбонат натрію (соду), який добували на берегах содових озер в Африці і Америці або отримували з попелу морських і прибережних рослин на узбережжях Європи. Приблизно 150 років тому соду стали виробляти хіміко-технологічного методом.
Перший процес виготовлення соди розробив француз Леблан. Але з 1870 р більш рентабельний спосіб бельгійця Сольве став витісняти метод Леблана, і в 1916 р закрилася остання фабрика, яка працює за цим методом.
Сода має виключно важливе значення для народного господарства. Вона використовується у виробництві миючих і засобів, що очищають, в скляній і текстильної промисловості. У металургії її застосовують для видалення сірки з заліза і сталі; сода використовується у виробництві силікату натрію, фосфатів, селітри і алюмінію, емалей, смоляних фарб і у фармацевтичній промисловості. В соді потребують шкіряна, гумова, цукрова промисловість, виробництво продуктів харчування, фотоприладдя, вона є необхідним компонентом при очищенні води.
У районах Магдебурга і Галле в достатній кількості є вихідні продукти для виробництва соди - вапно, кухонна сіль, вугілля і вода. Підприємство ім. Карла Маркса в Бернбурге є центром виробництва соди в НДР.
Два простих хімічних рівняння відтворять реакції, що протікають в численних технологічних установках. Спочатку з аміаку, діоксиду вуглецю і води отримують гідрокарбонат амонію NH4 НСО3. який при взаємодії з розчином кухонної солі дасть в результаті гідрокарбонат натрію NaHCO3 і хлорид амонію NH4 Cl:
Випадає погано розчинний гідрокарбонат натрію, його відокремлюють фільтруванням, а в результаті прожарювання ( "кальцинування") він переходить в карбонат натрію:
Особливо рентабельним робить процес регенерація аміаку і частково діоксиду вуглецю.
Для цього досвіду можна застосувати апарат, в якому при невеликому тиску отримаємо діоксид вуглецю (вуглекислий газ).
Діоксид вуглецю повинен проходити через реакційний посудину у вигляді дрібних бульбашок. Для цієї мети придбаємо в зоологічному магазині не дуже великий пористий камінь. який застосовується в аераційної установці акваріума (наприклад, шматочок пемзи або туфу). Напилком надамо йому круглу форму, щоб він підійшов до скляної трубки, що має внутрішній діаметр 15-20 мм (трубка для спалювання довжиною приблизно 30 см). Трубку, що підводить газ, приклеїмо до каменя водостійким клеєм. Діаметр її повинен бути не менше 6 мм. Перед складанням апаратури перевіримо проникність каменю, занурюючи його в воду і пропускаючи через нього повітря.
Реакційний посудину зміцнимо на штативі. Надлишок діоксиду вуглецю випарується в повітря через відкриту вгорі трубку. Якщо є відповідне обладнання, можна зробити навколо реакційної посудини охолоджуючу сорочку (так як температура при реакції не повинна перевищувати 30 ° С), а реакційний посудину закрити зверху пробкою з двома отворами, в одному з яких поміщається термометр, а в іншому - відвідна трубка ( як показано на малюнку). Але можна використовувати і більш просту установку.
Застосовуючи трубку завдовжки 30 см і діаметром 2 см, ми використовуємо 60 мл реакційного розчину. Його ми можемо приготувати двома шляхами: або змішавши 20 мл концентрованого розчину гідроксиду амонію з 40 мл насиченого розчину кухонної солі (14 г NaCl в 40 мл Н2О), або розчинивши до насичення кухонну сіль в концентрованому розчині гідрату аміаку.
Приблизно через 20 хв після початку досліду розчин помутніє - це почалося виділення бікарбонату натрію. Тепер необхідно уважно стежити за реакцією в трубі, так як випадає сіль може закрити пори в камені. Через це в промивної склянці і газообразователя підвищиться тиск газу. Треба негайно ж від'єднати реакційну трубу і промивну склянку і затиснути шланг.
Потім призупинимо освіту діоксиду вуглецю. Залишимо ще на деякий час розчин в трубі для охолодження; виділення бікарбонату натрію при цьому продовжиться.
Нарешті, Отфильтруем і просушимо сіль, віджавши її між листами фільтрувального паперу і залишивши в помірно теплому місці. Ми отримаємо більше 5 г бікарбонату натрію, який необхідно ще кальцинованої (прожарити).
Помістимо його в пробірку з термостійкого скла, закриємо її корком зі вставленої газовідвідною трубкою і зміцнимо на штативі. Спочатку сильно нагріємо гідрокарбонат натрію на полум'ї пальника. Вирізняється газ зберемо в пневматичної ванні.
Доведемо за допомогою палаючої скіпки і взаємодією з вапняною водою, що це діоксид вуглецю. У пробірці залишиться карбонат натрію, при взаємодії якого з розведеною соляною кислотою виділяється діоксид вуглецю:
За способом Сольве аміак регенерують, змішуючи розчин хлориду амонію з вапняним молоком. Додамо в пробірку з декількома мілілітрами розчину хлориду амонію трохи гашеного вапна Са (ОН) 2. виділяється аміак виявимо відомим способом:
Безвода, або кальцинована, сода - гігроскопічний білий порошок, який дуже добре розчиняється в трохи теплій воді. Розчин соди дає лужну реакцію. Сода виходить в кристалічному вигляді, якщо її брати в облогу з розчину при температурі нижче 32 ° С. Кристалічна сода має формулу Na2 CO3 * 10H2 O. Це означає, що при кристалізації на 1 моль карбонату натрію завжди доводиться 10 молей кристалізаційної води. При тривалому зберіганні прозорі кристали покриваються білим нальотом. Завдяки "вивітрювання" вони втрачають воду, і на поверхні залишається безводний карбонат натрію.
Зараз НДР з виробництва соди на душу населення займає провідне місце в світі. На підприємствах з виробництва соди в Бернбурге і Штасфурт щодня проводиться понад 1000 т соди, яка здебільшого експортується.
Особливу проблему являють собою сотні тисяч кубічних метрів відходів, ліквідація яких вимагає великих витрат. В останні роки ці відходи частково використовуються в якості наповнювача в суміші з цементом і кварцовим піском для виготовлення газобетону.
Немає кислоти, яка була б потрібніше і застосовувалася б частіше, ніж сірчана. Головним чином її застосовують як напівфабрикат; численні підприємства по виробництву сірчаної кислоти переробляють її далі в різних процесах.
Майже половину всієї виробленої в НДР сірчаної кислоти (це становить близько півмільйона тонн на рік) споживають дві галузі господарства: виробництво синтетичних волокон і суперфосфату. Сірчана кислота також необхідна для отримання барвників, вибухових речовин, засобів для консервування, отрутохімікатів, медикаментів і миючих засобів.
Майже всім підприємствам металургійної та гірничодобувної промисловості сірчана кислота необхідна для збагачення руд. У промисловості концентровану сірчану кислоту використовують для сушки газів (нам це також відомо з лабораторних дослідів), а з нафти за допомогою сірчаної кислоти можна видалити домішки. Нарешті, сірчана кислота служить електролітом в свинцевих акумуляторах.
Не випадково перспективні плани розвитку хімічної промисловості в кожній країні передбачають збільшення виробництва сірчаної кислоти і числа потрібних для цього численних установок.
В даний час сірчану кислоту отримують на 13 підприємствах НДР. Найвідомішими серед них є хімічний комбінат в Біттерфельді, підприємства по виробництву сірчаної кислоти і суперфосфату в Косвіг, завод а Магдебурзі, свннцовоплавільний завод у Фрайберг комбінат ім. Вільгельма. Піка в Малсфельде і, нарешті, підприємства по виробництву штучних волокон і штучного шовку в Шварце і Премніне. У республіці працюють три установки, побудовані польськими фахівцями. Виробництво сірчаної кислоти на душу населення становить в НДР більше 60 кг в рік.