آشنایی با انواع کربنات سدیم و کاربردهای آن

کربنات سدیم یا سودا اَش، ساده ترین نمک کربنات با کاربردهای متنوع صنعتی است. این نمک معدنی معمولاً به شکل پودر جامد سفید رنگ به حالت های مختلف هیدراته با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت وجود دارد. کربنات سدیم بدون آب، مونو هیدراته، هپتا هیدراته و دکا هیدراته، رایج ترین اشکال این نمک معدنی هستند.

انواع کربنات سدیم در آب، محلول هستند و دارای خاصیت قلیایی می باشند. این ترکیب در فرآیند معروف سولوی و از واکنش میان کلرید سدیم غلیظ و سنگ آهک به دست می آید. از انواع کربنات سدیم در صنایعی نظیر شیشه سازی، کاغذسازی، تولید صابون ها و محلول های شوینده، مواد غذایی، نساجی، دباغی، آزمایش های تحقیقاتی، تصفیه آب و ... استفاده می شود.

نمک کربنات سدیم به سه شکل هیدراته و یک شکل نمک بدون آب تولید می شود. در این قسمت با انواع این نمک و برخی از خصوصیات آن ها آشنا می شویم:

*کربنات سدیم دکا هیدراته (ناترون): این نمک معمولاً با اندکی ترکیب کربنات هیدروژن سدیم مخلوط شده است؛ فرم ده آبه این نمک به سرعت به فرم کربنات سدیم بدون آب تبدیل می گردد.

*کربنات سدیم هپتا هیدراته: این فرم از نمک سدیم کربنات با نام کربنات معدنی شهرت دارد و در ساختار مولکولی آن، هفت مولکول آب قرار گرفته است.

*کربنات سدیم مونو هیدراته (ترموناتریت): این فرم از نمک سدیم کربنات که با نام کریستال های کربنات معروف است در کانی معدنی ترموناتریت یافت می شود.

*کربنات سدیم بدون آب: سدیم کربنات بدون آب با نام سودای کلسینه معروف است و در اثر حرارت دادن فرم هیدراته همین نمک به دست می آید. این ترکیب همچنین زمانی تولید می شود که کربنات هیدروژن سدیم در دمای معینی حرارت داده شود؛ مانند آنچه در آخرین مراحل فرآیند سولوی رخ می دهد.

نمک های دکا هیدراته کربنات سدیم معمولاً از محلول های آبی نمک و کریستالیزاسیون در دمای 1/2- تا 32+ درجه سانتی گراد به دست می آید؛ برای تولید فرک هپتا هیدراته این نمک به محدوده دمایی 32 تا 4/35 درجه سانتی گراد نیاز است. بالاتر از این محدود دمایی، فرم بدون آب نمک کربنات سدیم به دست می آید.

در شرایط هوای خشک، فرم های دکا هیدراته و هپتا هیدراته نمک کربنات سدیم، آب خود را از دست داده و به شکل مونو هیدراته تبدیل می شوند. سایر نمک هایی که به فرم هیدراته وجود دارند به طور مثال دارای 5/2 واحد آب در هر واحد کربنات سدیم می باشند.

یک نوع دیگر از تقسیم بندی که می توانیم برای کربنات سدیم بیان کنیم، طبقه بندی از نظر اندازه ذرات و چگالی آن ها است؛ بر همین اساس، این ترکیب به دو نوع کربنات سدیم سبک و کربنات سدیم سنگین طبقه بندی می شود. این دو ماده از نظر ساختار شیمیایی با یکدیگر تفاوت ندارند اما ذرات آن با هم فرق دارند.

کربنات سدیم سبک دارای ذرات ریزتر بوده و اغلب در تولید شوینده ها به کار می رود. در نوع سدیم کربنات سنگین، اندازه ذرات بزرگتر بوده و معمولاً برای شیشه سازی مناسب هستند. طبق یک طبقه بندی کلی، موارد کاربردی هر یک از انواع کربنات سدیم به صورت زیر گزارش می شوند:

کربنات سدیم سبک، زیر مجموعه سدیک کربنات سنگین محسوب می شود؛ بیش از 50% از سدیم کربنات سبک برای تولید انواع نمک های معدنی نظیر فسفات ها مصرف می شود. کمتر از 30% از این ماده برای مصرف در صنایع غذایی یا خالص سازی آب دریا کاربرد دارد.

مهم ترین کاربردهای کربنات سدیم سنگین، تولید انواع شیشه و فیبرهای شیشه ای است. تنها حدود 30% از این ترکیب برای تولید شوینده ها و صنایع فلزی استفاده می شود. نقش این ترکیبات معمولاً در تنظیم PH محیط در محدوده قلیایی و کاربرد به عنوان الکترولیت در فرآیند الکترولیز می باشد.

ترکیب کربنات سدیم به عنوان یک افزودنی در صنایع غذایی به کار می رود. گرید خوراکی این ماده برای تثبیت شرایط مواد غذایی مانند ترشی ها یا شورهای بسته بندی شده مصرف می شود. این ماده در بسته بندی های 25 کیلوگرمی در بازار وجود دارند که البته در صورت سفارش های صنعتی، بسته بندی های یک تن نیز قابل ارائه هستند.