Le carbonate de sodium

Le carbonate de sodium, Na2CO3 (également connu sous le nom de soude, de carbonate de sodium et de cristaux de soude) est le composé inorganique de formule Na2CO3 et ses divers hydrates. Toutes les formes sont des sels solubles dans l'eau blanche. Toutes les formes ont un goût fortement alcalin et donnent des solutions modérément alcalines dans l'eau. Historiquement, il était extrait des cendres de plantes poussant dans des sols riches en sodium. Parce que les cendres de ces plantes riches en sodium étaient sensiblement différentes des cendres de bois (autrefois utilisées pour produire de la potasse), le carbonate de sodium est devenu connu sous le nom de «carbonate de sodium». Il est produit en grande quantité à partir de chlorure de sodium et de calcaire par le procédé Solvay.

Le carbonate de sodium est obtenu sous forme de trois hydrates et de sel anhydre:

carbonate de sodium décahydraté (sodium), Na2CO3 · 10H2O, qui fleurit facilement pour former le monohydrate.
carbonate de sodium heptahydraté (non connu sous forme minérale), Na2CO3 7H2O.
carbonate de sodium monohydraté (thermonatrite), Na2CO3 H2O. Aussi connu sous le nom de carbonate de cristal.
Le carbonate de sodium anhydre, également appelé carbonate de sodium, est formé en chauffant les hydrates. Il se forme également lorsque l'hydrogénocarbonate de sodium est chauffé (calciné), par ex. dans la dernière étape du processus Solvay.
Le décahydrate est formé à partir de solutions aqueuses qui cristallisent dans la plage de température -2,1 à +32,0 C, l'heptahydrate dans la plage étroite de 32,0 à 35,4 C et au-dessus de cette température, il forme du monohydrate. Dans l'air sec, le décahydraté et l'heptahydrate perdent de l'eau pour donner le monohydrate. D'autres hydrates ont été signalés, par ex. avec 2,5 unités d'eau par unité de carbonate de sodium ("pentahemihydrate").

-Utilisations principales
Dans ses principales applications, le carbonate de sodium est utilisé dans la fabrication de verre, papier, rayonne, savons et détergents.

-Fabrication de verre
Le carbonate de sodium agit comme un flux pour la silice, abaissant le point de fusion du mélange à quelque chose qui est possible sans matériaux spéciaux. Ce "verre sodé" est légèrement soluble dans l'eau, donc du carbonate de calcium est ajouté au mélange fondu pour rendre le verre insoluble. Le verre de bouteille et de fenêtre (verre sodocalcique) est fabriqué en faisant fondre de tels mélanges de carbonate de sodium, de carbonate de calcium et de sable de silice (dioxyde de silicium (SiO2)). Lorsque ces matériaux sont chauffés, les carbonates libèrent du dioxyde de carbone. De cette manière, le carbonate de sodium est une source d'oxyde de sodium. Le verre sodocalcique est le type de verre le plus courant depuis des siècles.

-Adoucissement de l'eau
Le carbonate de sodium est utilisé pour adoucir l'eau en éliminant Mg2 + et Ca2 +. Ces ions forment des précipités solides insolubles lorsqu'ils sont traités avec des ions carbonate:

Ca2 + + CO32- → CaCO3
Le carbonate de sodium est une source peu coûteuse et soluble dans l'eau d'ions carbonate.

-Additif alimentaire et cuisine
Le carbonate de sodium est un additif alimentaire (E500) utilisé comme régulateur d'acidité, anti-agglomérant, levant et stabilisant. C'est l'un des composants du kansui (か ん 水), une solution de sels alcalins utilisée pour donner aux nouilles ramen leur saveur et leur texture caractéristiques. Il est utilisé dans la production de snus pour stabiliser le pH du produit final. Le carbonate de sodium est utilisé dans la production de poudre de sorbet. La sensation de refroidissement et d'effervescence résulte de la réaction endothermique entre le carbonate de sodium et un acide faible, généralement l'acide citrique, qui libère du dioxyde de carbone gazeux qui se produit lorsque le sorbet est mouillé par la salive. En Chine, il est utilisé pour remplacer l'eau de lessive dans la croûte des gâteaux de lune cantonais traditionnels et de nombreux autres petits pains et nouilles cuits à la vapeur chinois. En cuisine, il est parfois utilisé à la place de l'hydroxyde de sodium pour la lixiviation, en particulier avec les bretzels allemands et les rouleaux de lessive. Ces plats sont traités avec une solution d'une substance alcaline pour modifier le pH de la surface de l'aliment et améliorer le brunissement.

-Bon marché, fondation faible
Le carbonate de sodium est également utilisé comme base relativement forte dans plusieurs domaines. En tant qu'alcali courant, il est préféré dans de nombreux procédés chimiques car il est moins cher que le NaOH et beaucoup plus sûr à manipuler. Sa douceur recommande notamment son utilisation dans les applications domestiques.

Par exemple, il est utilisé comme régulateur de pH pour maintenir des conditions alcalines stables nécessaires au fonctionnement de la plupart des révélateurs de films photographiques. C'est également un additif courant dans les piscines et l'eau d'aquarium pour maintenir le pH et la dureté carbonatée (KH) souhaités. Lors de la teinture avec des colorants réactifs aux fibres, le carbonate de sodium (souvent sous un nom comme le carbonate de sodium ou l'activateur de carbonate de sodium) est utilisé pour assurer une bonne adhérence chimique du colorant aux fibres de cellulose (végétales), généralement avant la teinture (pour tie dye), mélangé avec le colorant (avant la teinture de la peinture), ou après la teinture (avant le trempage). Il est également utilisé dans le processus de flottation de mousse pour maintenir une valeur de pH favorable en plus du CaO et d'autres composés légèrement basiques comme conditionneur de flotteur.

Le bicarbonate de sodium (NaHCO3) ou le bicarbonate de soude, qui fait également partie des extincteurs, est souvent produit à partir de carbonate de sodium. Alors que le NaHCO3 lui-même est un intermédiaire du procédé Solvay, le chauffage nécessaire pour éliminer l'ammoniac qui le contamine décompose une partie du NaHCO3, ce qui rend plus économique la réaction du Na2CO3 usé avec du CO2:

Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3
Dans une réaction similaire, le carbonate de sodium est utilisé pour fabriquer du bisulfite de sodium (NaHSO3), qui est utilisé pour la méthode «sulfite» pour séparer la lignine de la cellulose. Cette réaction est utilisée pour l'élimination du dioxyde de soufre des gaz de combustion dans les centrales électriques:

Na2CO3 + SO2 + H2O → NaHCO3 + NaHSO3
Cette application est de plus en plus courante, en particulier là où les stations doivent se conformer à des contrôles d'émissions stricts.

Le carbonate de sodium est utilisé par l'industrie cotonnière pour neutraliser l'acide sulfurique nécessaire à la séparation acide des graines de coton pelucheuses.

-Nombreuses
Le carbonate de sodium est utilisé par l'industrie de la pierre comme agent mouillant pour réduire la quantité d'eau nécessaire pour extruder l'argile. Dans le moulage, il est appelé "liant" et est utilisé pour lier l'alginate humide à l'alginate gélifié. Le carbonate de sodium est utilisé dans les dentifrices, où il agit comme agent moussant et abrasif, et pour augmenter temporairement le pH de la bouche.

Le carbonate de sodium est également utilisé dans le traitement et le tannage des peaux d'animaux