سودا (کربنات سدیم) یک ماده خام مهم برای صنایع شیمیایی، به عنوان مثال برای تولید شیشه است. سودا به مقدار زیاد در طبیعت وجود دارد، اما به صورت صنعتی نیز تولید می شود. مواد اولیه برای این کار کلرید سدیم و کربنات کلسیم است. از آنجایی که سودا را نمی توان مستقیماً از آن به دست آورد، واکنش های میانی مختلفی در فرآیند Solvay انجام می شود که در آن مواد کمکی آمونیاک و دی اکسید کربن به گردش در می آیند.

اصل کلی

اصل اساسی از فرآیند Solvays از رویه زیر تشکیل شده است:

1. واکنش از سدیم کلرید و بی کربنات آمونیوم $(ن{\mathrm{اچ}}_4\mathrm{اچ}\mathrm{سی}{O}_3)$.
   محلول حاوی سدیم است $(ن{آ}^{+})$، آمونیوم $(ن{\mathrm{اچ}}_4{}^{+})$، کلرید $(\mathrm{سی}{ل}^{–})$و یون های بی کربنات $(\mathrm{اچ}\mathrm{سی}{O}_3{}^{–})$قبل از. کم محلول ترین نمک، بی کربنات سدیم، از محلول رسوب می کند.
2. بی کربنات سدیم رسوب شده مشتعل می شود. این فرآیند کلسیناسیون نامیده می شود. بوجود می آید جوش شیرین.

جریان فرآیند

فرآیند Solvay شامل پنج مرحله است.

1. پایه یک محلول نمک اشباع است که در محلول نمک اشباع ابتدا تحت سرد شدن است آمونیاک شروع و سپس در 50 درجه سانتیگراد دی اکسید کربن. در این فرآیند، کربنات هیدروژن تشکیل می شود.

   NH3 + CO2 + H2O → NH4 + + HCO3 –
   

2. محلول حاوی یون های مشخص شده در بالا است. ساخته شده از کلرید سدیم (NaCl) و بی کربنات آمونیوم $(ن{\mathrm{اچ}}_4\mathrm{اچ}\mathrm{سی}{O}_3)$نمک با کمترین انحلال تشکیل می شود: بی کربنات سدیم $(نآ\mathrm{اچ}\mathrm{سی}{O}_3)$.

   NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3↓ + NH4 + + Cl-

   کلرید آمونیوم در محلول باقی می ماند.

3. بی کربنات سدیم رسوب شده جدا شده و در دمای 170-180 درجه مشتعل می شود. بوجود می آید سدیم (خاکستر سودا)، آب و دی اکسید کربن.

   2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

4. دی اکسید کربن حاصل به فرآیند بازگردانده می شود. با این حال، دی اکسید کربن نیز تولید و وارد فرآیند می شود. این کار با سوزاندن سنگ آهک (کربنات کلسیم) در دمای 900 درجه سانتیگراد انجام می شود. اکسید کلسیم علاوه بر دی اکسید کربن تشکیل می شود.

   CaCO3 → CO2 + CaO

5. اکسید کلسیم به دست آمده برای بازیابی آمونیاک از محلول کلرید آمونیوم استفاده می شود. این یک محلول کلرید کلسیم ایجاد می کند.

   CaO + 2 NH4Cl → 2 NH3↑ + CaCl2 + H2O

این بدان معنی است که کلرید کلسیم تنها محصول جانبی واقعی است، همه محصولات جانبی دیگر به فرآیند باز می گردند. این واکنش فقط کلرید سدیم (NaCl) و کربنات کلسیم تولید می کند $(\mathrm{سی}آ\mathrm{سی}{O}_3)$مصرف، تمام واکنش دهنده های دیگر اساسا بازیافت می شوند. بنابراین معادله کامل واکنش این است:

2 NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2

به طور داوطلبانه، واکنش NaCl و $\mathrm{سی}آ\mathrm{سی}{O}_3$از آن خارج نشوید، زیرا کربنات کلسیم بسیار کمتر از کربنات سدیم محلول است. بنابراین، به طور داوطلبانه، واکنش تمایل به انجام در جهت مخالف دارد. با این حال، در فرآیند Solvay، این واکنش از طریق یک انحراف ممکن شد.

اما یک نقطه ضعف فرآیند Solvay این است که تمام کلر نمک معمولی به عنوان محلول کلرید کلسیم بی ارزش از بین می رود.

پدیده های طبیعی کربنات سدیم

سدیم $ن{آ}_2\mathrm{سی}{O}_3$در واقع به طور طبیعی رخ می دهد به عنوان مثال، مقادیر زیادی کربنات سدیم در دریاچه های آمریکای شمالی وجود دارد. در دریاچه مونو در کالیفرنیا 90 میلیون تن، در دریاچه اوونز در کالیفرنیا 50 میلیون تن است. میزان سودا در دریاچه ماگادی در شرق آفریقا حتی بیشتر است و حدود 200 میلیون تن تخمین زده می شود. با وجود همه اینها، تقریباً تمام نیازهای نوشابه در جهان با نوشابه تولید شده صنعتی تامین می شود. این روشی است که تقریباً منحصراً برای این منظور استفاده می شود فرآیند سودا آمونیاک، همچنین فرآیند Solvay تماس گرفت. اخیراً ترویج “نوشابه طبیعی” اهمیت پیدا کرده است.