Карбонат натрия Na2CO3: свойства, получение, применение

Карбонат натрия Na2CO3 — средняя растворимая соль угольной кислоты, в растворе щелочная, молярная масса 106 г/моль.

Ключевые факты

Формула
Na2CO3
Класс
соль (средняя, растворимая)
Молярная масса
106 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 105,99 г/моль
Другие названия
кальцинированная сода; стиральная сода; углекислый натрий; кристаллогидрат Na2CO3·10H2O — кристаллическая сода
Состояние
твёрдое кристаллическое вещество
Степени окисления
Na +1, C +4, O −2
Связи
ионная между Na+ и CO32−, внутри карбонат-иона ковалентная полярная
Кристаллическая решётка
ионная
Среда раствора
щелочная (гидролиз по аниону)

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое карбонат натрия?

Карбонат натрия — это та самая кальцинированная сода, которую добавляют в стиральные порошки и используют в стекловарении. Соль образована катионом натрия Na+ и карбонат-ионом CO32−, поэтому её свойства складываются из свойств этих двух ионов.

Для экзамена главное то, что угольная кислота слабая, а гидроксид натрия сильный. Значит, карбонат натрия гидролизуется по аниону, раствор получается щелочным, а сильные кислоты вытесняют из соли углекислый газ. Не путайте это вещество с питьевой содой NaHCO3: у них разный состав и разные свойства.

Какие физические свойства у карбоната натрия?

Физические свойства: карбонат натрия Na2CO3
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниетвёрдое кристаллическое вещество
Цвет и запахбелый порошок без запаха
Растворимость в водехорошая: около 21 г безводной соли в 100 г воды при 20 °C, растёт с температурой
Температура плавленияоколо 850 °C
Среда растворащелочная, рН выше 7

Какие химические свойства у карбоната натрия?

Карбонат натрия реагирует с кислотами, с солями, дающими осадок, и с кислотными оксидами; его раствор гидролизуется по аниону. При сплавлении с оксидом кремния он вытесняет углекислый газ, и на этом основано получение стекла.

  1. С соляной кислотой: выделяется углекислый газNa2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑
  2. С хлоридом кальция: белый осадок карбоната кальцияNa2CO3 + CaCl2 → CaCO3↓ + 2NaCl
  3. Гидролиз по аниону (первая ступень)CO32− + H2O ⇄ HCO3− + OH−
  4. С углекислым газом в растворе образуется гидрокарбонатNa2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3
  5. Сплавление с оксидом кремнияNa2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2↑Условия: сплавление
  6. Совместный гидролиз с солью алюминия3Na2CO3 + Al2(SO4)3 + 3H2O → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4 + 3CO2↑

Последняя реакция идёт потому, что карбонат гидролизуется по аниону, а соль алюминия — по катиону. Продукты усиливают гидролиз друг друга, поэтому он идёт до конца, а карбонат алюминия в растворе не существует.

Как получают карбоната натрия?

В промышленности (содовый способ)

Соду получают в два этапа. Сначала насыщенный раствор хлорида натрия обрабатывают аммиаком и углекислым газом, и менее растворимый гидрокарбонат выпадает в осадок. Затем осадок прокаливают.

  • NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3↓ + NH4Cl
  • 2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2↑

В лаборатории

Поглощение углекислого газа избытком щёлочи даёт карбонат; если газ в избытке, образуется гидрокарбонат.

  • 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

Как распознать карбонат натрия? Качественная реакция

Карбонат-ион определяют добавлением сильной кислоты: бурно выделяется бесцветный газ без запаха. Если пропустить его через известковую воду, она мутнеет. Ион натрия окрашивает пламя в жёлтый цвет.

  • CO32− + 2H+ → H2O + CO2↑

Где применяют карбоната натрия?

  • производство стекла, где сода служит основным сырьём;
  • моющие и чистящие средства, смягчение воды;
  • получение других соединений натрия и мыла;
  • пищевая промышленность в качестве регулятора кислотности.

Меры предосторожности. Концентрированные растворы раздражают кожу и глаза, поэтому работают в перчатках; попавший на кожу раствор смывают водой.

Чему равна молярная масса карбоната натрия?

M(Na2CO3) = 2·23 + 12 + 3·16 = 106 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 105,99 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где карбонат натрия встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса карбоната натрия?

M(Na2CO3) = 2·23 + 12 + 3·16 = 106 г/моль. По массам IUPAC до сотых получается 105,99 г/моль.

Чем кальцинированная сода отличается от питьевой?

Кальцинированная сода — Na2CO3, средняя соль с сильно щелочным раствором. Питьевая сода — NaHCO3, кислая соль со слабощелочной средой. Питьевой содой пользуются в кулинарии, кальцинированную — в быту для стирки и в промышленности.

Почему раствор карбоната натрия щелочной?

Карбонат-ион соответствует слабой угольной кислоте, поэтому он забирает ионы водорода у воды. Освобождающиеся гидроксид-ионы дают щелочную среду.

Какая сода получается, если нагревать питьевую?

При нагревании гидрокарбонат натрия разлагается и превращается в карбонат, воду и углекислый газ. Так получают кальцинированную соду из осадка в содовом производстве.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: натрий Na, углерод C, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники