Natronas: natrio karbonato dekahidratas — sudėtis, kilmė ir panaudojimas

Natronas yra natūralus natrio karbonato dekahidrato (Na ₂CO₃ -10H ₂O, kalcinuotos sodos rūšis) ir maždaug 17 % natrio bikarbonato (dar vadinamo nahcolitu arba kepimo soda, NaHCO₃ ) mišinys kartu su nedideliais kiekiais valgomosios druskos (halito, natrio chlorido) ir natrio sulfato. Grynas natronas yra baltas arba be spalvos. Su priemaišomis jis gali būti pilkas arba geltonas. Natrono telkinių kartais randama druskingų (sūrių) ežerų dugnuose, kurie atsirado sausringoje aplinkoje. Per visą istoriją natronas turėjo daug praktinių panaudojimo būdų, kurie vis dar naudojami įvairiais šiuolaikiniais jo sudedamųjų mineralinių komponentų naudojimo būdais.

Šiuolaikinėje mineralogijoje žodis natronas reiškia tik natrio karbonato dekahidratą (hidratuotą kalcinuotą sodą), kuris sudaro didžiąją istorinės druskos dalį.

Sudėtis ir cheminė formulė

Natrono pagrindinė cheminė forma yra natrio karbonato dekahidratas, kuri dažnai nurodoma kaip Na₂CO₃·10H₂O. Istoriškai natronas buvo mišinio pavidalu ir jame paprastai būdavo iki maždaug 17 % natrio bikarbonato (nahcolito, NaHCO₃), taip pat halito (natrio chlorido) ir nedidelio kiekio natrio sulfato. Dėl priemaišų natronas gamtoje gali būti įvairių atspalvių – nuo balto iki gelsvo arba pilkšvo.

Kilmė ir geologinė forma

Natronas susidaro sausų klimatų druskingų ežerų ir lagūnų indėliuose: kai sūrios vandens telkinio ištirpintų druskų tirpalas išgaruoja, tirpale kristalizuojasi skirtingi evaporitai, tarp jų ir natrono sudedamosios dalys. Istoriškai žinomi natrono telkiniai yra, pavyzdžiui, Egipte (Wadi Natrun), iš kur kilęs ir pavadinimas „natronas“.

Fizinės savybės

Spalva: baltas arba beveik bespalvis (su priemaišomis gali būti geltonas arba pilkas).
Kristalinė forma: hidratuoti kristalai, trapūs.
Higroskopiškumas: lengvai praranda vandenį esant sausesnei aplinkai (eflorensencija) ir gali virsti kietesne arba mažiau hidratuota forma.
Tirpumas: gerai tirpsta vandenyje; tirpalo pH yra šarminis dėl karbonato jonų.

Istorinės paskirtys

Natronas turėjo labai svarbią reikšmę senovės kultūroms:

Egiptiečių mumifikacija: natronas buvo naudojamas kūnų džiovinimui ir antiseptikai — jis išėmė drėgmę ir padėjo apsaugoti audinius nuo irimo.
Valymas ir muilo gamyba: kaip ploviklis, riebalų šalinimui ir audinių balinimui.
Stiklo gamyba: natrono (arba jo komponentų) panaudojimas kaip šarminės sudedamosios dalies stiklo sukūrimui.
Konservavimas: maisto produktų ir indų valymas bei konservavimas.

Šiuolaikinis panaudojimas

Nors daugelį natrono istorinių funkcijų šiandien atlieka grynesni ar pramoniniai junginiai, natrono komponentai ir toliau yra svarbūs:

Žaliava natrio karbonatui: pramonėje plačiai naudojama soda (natrio karbonatas) gaminama tiek iš natūralių trona telkinių, tiek chemiškai (pvz., Solvay procesu). Natrio karbonatas naudojamas stiklo, muilo, skalbiklių, popieriaus gamyboje.
Natrio bikarbonatas (kepimo soda): natrono mišinyje esantis NaHCO₃ yra žinomas kaip kepimo soda ir naudojamas maisto gamyboje, medicinoje bei valymui.
Vandens minkštinimas ir pH reguliavimas: karbonatai plačiai naudojami baseinų priežiūroje ir vandens apdorojime.
Moksliniai ir laboratoriniai tikslai: natrono dariniai kartais naudojami cheminėse sintezėse ir analizėse.

Gavyba ir gamyba

Natūralių natrono telkinių gavyba dabar mažesnė nei pramoninė natrio karbonato gamyba. Didesniu mastu natrio karbonatas gaunamas:

iš tronos kasybos (mineralas trona – natūralus natrono šaltinis);
cheminiais būdais, pvz., Solvay procesu, kai išgaunamas anhidrinis natrio karbonatas (soda ash).

Saugos ir aplinkos aspektai

Natronas ir jo sudedamosios dalys paprastai nėra itin toksiškos, tačiau koncentracijos ir kontaktas su akių ar odos linkę sukelti dirginimą. Rekomenduojama:

vengti patekimo į akis — naudoti apsauginius akinius;
naudoti pirštines dirbant su didesniais kiekiais arba koncentruotais tirpalais;
nesudrėkinti ir neturėti ilgalaikio sąlyčio su oda — esant sudirginimui, nuplauti vandeniu;
neteisingai šalinant didelius kiekius, natrio karbonatai gali pakeisti vietinės aplinkos pH — todėl patekimas į vandens telkinius turi būti kontroliuojamas.

Santrauka

Natronas – tai natūralus natrio karbonato dekahidrato (istoriniu požiūriu – mišinys su natrio bikarbonatu ir kitomis druskomis) pavidalas, susiformavęs sausringose druskingų ežerų vietose. Jis turi ilgą istoriją nuo mumifikacijos iki valymo ir stiklo gamybos. Šiandien jo svarba prieinama per natrio karbonato ir natrio bikarbonato pramoninį naudojimą, o natūralių natrono telkinių reikšmė yra papildoma industrinių gamybos metodų.

Etimologija

Anglų kalbos žodis natron yra prancūzų kalbos giminiškas žodis, kilęs iš ispanų kalbos žodžio natrón per graikų kalbos žodį νιτρων nitron, kuris kilo iš senovėsegiptiečių kalbos žodžio netjeri, reiškiančio natroną. Šiuolaikinis cheminis natrio simbolis Na yra šio elemento naujojo lotyniško pavadinimo natrium, kilusio iš natron, santrumpa.

Naudoti

Istorinis natronas buvo surinktas kaip druskos mišinys iš išdžiūvusių ežerų dugnų Senovės Egipte ir tūkstančius metų buvo naudojamas valymui. Kartu su aliejumi jis buvo ankstyvoji muilo forma. Jis minkština vandenį ir kartu pašalina aliejų bei riebalus. Natronas taip pat buvo dantų valymo priemonė ir ankstyvasis burnos skalavimo skystis. Mineralo buvo maišoma į ankstyvųjų antiseptikų, skirtų žaizdoms ir nedideliems įpjovimams gydyti, sudėtį. Natronas gali būti naudojamas žuviai ir mėsai džiovinti ir konservuoti. Jis taip pat buvo senovinis buitinis insekticidas, naudotas odai gaminti ir drabužiams balinti.

Šis mineralas buvo naudojamas egiptiečių mumifikacijoje, nes jis sugeria vandenį ir buvo džiovinimo priemonė. Be to, natrono karbonatas, veikiamas drėgmės, didina pH, o tai sudaro palankią terpę bakterijoms. Kai kuriose kultūrose buvo manoma, kad natronas dvasiškai saugo ir gyvuosius, ir mirusiuosius. Natrono buvo dedama į ricinos aliejų, kad iš jo būtų pagamintas nedūmijantis kuras, todėl Egipto meistrai galėjo tapyti meno kūrinius senovės kapavietėse, nesutepdami jų suodžiais.

Natronas yra sudedamoji dalis, iš kurios gaminama Egipto mėlyna spalva. Romėnai ir kiti gyventojai jį naudojo kartu su smėliu ir kalkėmis keramikos ir stiklo gamyboje bent iki 640 m. po Kr. Šis mineralas taip pat buvo naudojamas kaip fliusas tauriesiems metalams sulituoti.

Naudojimo sumažėjimas

Dauguma natrono naudojimo būdų tiek buityje, tiek pramonėje ilgainiui buvo pakeisti giminingais natrio junginiais ir mineralais. Natrono ploviklių savybes dabar komerciniais tikslais užtikrina kalcinuotoji soda - pagrindinė mišinio sudedamoji dalis - kartu su kitomis cheminėmis medžiagomis. Natroną taip pat pakeitė natronas stiklo gamyboje. Kai kuriuos senovinius buitinius vaidmenis dabar taip pat atlieka paprasta kepimo soda - kita reikšminga natrono sudedamoji dalis.

Hidratuoto natrio karbonato chemija

Natronas taip pat yra mineraloginis natrio karbonato dekahidrato (Na ₂CO₃ -10H₂ O), kuris yra pagrindinė istorinio natrono sudedamoji dalis, pavadinimas. Natrio karbonato dekahidrato savitasis svoris yra nuo 1,42 iki 1,47, o Mohso kietumas - 1. Jis kristalizuojasi monoklininėje-domatinėje kristalų sistemoje, paprastai sudarydamas eflorescencijas ir inkrustacijas.

Terminas "hidratuotas natrio karbonatas" paprastai vartojamas monohidratui (Na ₂CO₃ -H₂ O), dekahidratui ir heptahidratui (Na₂ CO ₃-7H₂ O), tačiau pramonėje dažnai vartojamas tik dekahidratui apibūdinti. Tiek hepta-, tiek dekahidratas sausame ore išsiplauna (netenka vandens) ir iš dalies virsta monohidratu termonatritu Na ₂CO ₃-H ₂O.

Kaip natrio karbonato šaltinis

Kambario temperatūroje natrio karbonato dekahidratas išlieka toks pat, tačiau kambario temperatūroje jis virsta kristaline medžiaga Na ₂CO₃ -7H₂ O, o virš 37-38 °C (99-100 °F) - natrio karbonato monohidratu, Na ₂CO₃ -H ₂O, jei temperatūra pakyla iki 32 °C (90 °F). Taip išsiskiria daugiausia skaidrus, bespalvis sūrus vanduo su trupučiu kieto termonatrito. Mineralas natronas dažnai randamas kartu su kitais mineralais, pavyzdžiui, gipsu ir kalcitu. Dauguma žmonių gaminamo natrio karbonato yra natrio karbonatas, natrio karbonato anhidratas Na ₂CO₃ , kuris gaunamas kalcinuojant (sausai kaitinant 150-200 °C temperatūroje) natrio bikarbonatą, natrio karbonato monohidratą arba troną.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra Natronas?

A: Natronas yra natrio karbonato dekahidrato, natrio bikarbonato, valgomosios druskos ir natrio sulfato mišinys.

K: Kokios spalvos yra grynas Natronas?

A: Gryno Natrono spalva yra balta arba bespalvė.

K: Kur randami natrono telkiniai?

A.: Natrono telkiniai kartais aptinkami druskingų ežerų dugnuose, kurie susiformavo sausringoje aplinkoje.

K: Kokie praktiniai natrono panaudojimo būdai istorijoje?

A.: Natronas istorijoje buvo naudojamas įvairiais praktiniais tikslais, pavyzdžiui, mumijoms konservuoti, muilui gaminti ir kaip valymo priemonė.

K: Kokia žodžio "Natronas" reikšmė šiuolaikinėje mineralogijoje?

A.: Šiuolaikinėje mineralogijoje žodis "Natronas" reiškia tik natrio karbonato dekahidratą (hidratuotą kalcinuotą sodą), kuris sudaro didžiąją dalį istorinės druskos.

K: Koks yra mokslinis valgomosios sodos pavadinimas?

A: Mokslinis sodos pavadinimas yra natrio bikarbonatas.

K: Koks procentas natrio bikarbonato yra "Natron" sudėtyje?

A.: Natrio bikarbonato "Natron" sudėtyje yra apie 17 %.