Бикарбонат натрия - Sodium bicarbonate

SodiumBicarbonate.svg
Шаровидная модель катиона натрия
Шариковая модель бикарбонат-аниона
Образец бикарбоната натрия
Имена
Название ИЮПАК
гидрокарбонат натрия
Другие имена
Пищевая сода, бикарбонат (лабораторный сленг), бикарбонат соды, нахколит , гидрокарбонат натрия, натрон
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
4153970
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.005.122 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
Номер E E500 (ii) (регуляторы кислотности, ...)
КЕГГ
MeSH Натрий + бикарбонат
Номер RTECS
UNII
  • InChI = 1S / CH2O3.Na / c2-1 (3) 4; / ч (H2,2,3,4); / q; + 1 / p-1 проверитьY
    Ключ: UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M проверитьY
  • InChI = 1 / CH2O3.Na / c2-1 (3) 4; / ч (H2,2,3,4); / q; + 1 / p-1
    Ключ: UIIMBOGNXHQVGW-REWHXWOFAQ
  • [Na +]. OC ([O -]) = O
Характеристики
NaHCO
3
Молярная масса 84,0066 г моль -1
Появление Белые кристаллы
Запах Без запаха
Плотность
Температура плавления (Разлагается до карбоната натрия, начиная с 50 ° C)
Растворимость 0,02 мас.% Ацетона, 2,13 мас.% Метанола при 22 ° C. не растворим в этаноле
журнал P -0,82
Кислотность (p K a )
nα = 1,377 nβ = 1,501 nγ = 1,583
Состав
Моноклиника
Термохимия
87,6 Дж / моль К
101,7 Дж / моль К
-950,8 кДж / моль
-851,0 кДж / моль
Фармакология
B05CB04 ( ВОЗ ) B05XA02 ( ВОЗ ), QG04BQ01 ( ВОЗ )
Внутривенно, перорально
Опасности
Основные опасности Вызывает серьезное раздражение глаз
Паспорт безопасности Внешний паспорт безопасности материала
NFPA 704 (огненный алмаз)
2
0
1
точка возгорания Негорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
4220 мг / кг (крыса, перорально)
Родственные соединения
Другие анионы
Карбонат натрия
Другие катионы
Родственные соединения
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы
Кексы, запеченные с пищевой содой в качестве разрыхлителя

Бикарбонат натрия ( название IUPAC : гидрокарбонат натрия ), широко известный как пищевая сода или бикарбонат соды , представляет собой химическое соединение с формулой NaHCO 3 . Это соль, состоящая из катиона натрия ( Na + ) и аниона бикарбоната ( HCO 3 - ). Бикарбонат натрия представляет собой белое твердое вещество, которое является кристаллическим , но часто имеет вид мелкого порошка. У него слегка соленый, щелочной вкус, напоминающий вкус стиральной соды ( карбоната натрия ). Природная минеральная форма - нахколит . Он входит в состав минерального натрона и растворен во многих минеральных источниках.

Номенклатура

Поскольку эта соль давно известна и широко используется, она имеет много разных названий, таких как пищевая сода , пищевая сода , кулинарная сода и бикарбонат соды, и ее часто можно найти рядом с разрыхлителем в магазинах. Термин « пищевая сода» более распространен в Соединенных Штатах, в то время как бикарбонат соды более распространен в Австралии и Великобритании, а во многих странах Северной / Центральной Европы его называют Natron. Сокращенные разговорные формы, такие как бикарбонат натрия, бикарбонат натрия, бикарбонат и бикарбонат, являются общими.

Слово saleratus от латинского sal æratus (что означает «газированная соль») широко использовалось в 19 веке как для бикарбоната натрия, так и для бикарбоната калия .

Его код пищевой добавки с номером E - E500 .

Приставка bi в бикарбонате происходит от устаревшей системы именования, предшествовавшей молекулярным знаниям, и основана на правильном наблюдении, что в веществе бикарбонат натрия (NaHCO 3 ) содержится вдвое больше карбоната (CO 3 ) на натрий, чем в веществе натрия. карбонат (Na 2 CO 3 ). Современные химические формулы этих соединений выражают их точный химический состав (который был неизвестен, когда были придуманы названия карбонат натрия и бикарбонат натрия ) как гидрокарбонат натрия (NaHCO 3 ) и карбонат натрия (Na 2 CO 3 ). Эти названия однозначны, поскольку натрий всегда имеет степень окисления +1, а карбонат - степень окисления −2.

Использует

Готовка

Закваска

В кулинарии пищевая сода в основном используется в выпечке в качестве разрыхлителя . Когда оно вступает в реакцию с кислотой, углекислый газ высвобождается, что приводит к расширению бэттеру и образует характерную текстуру и зерно в торты, быстрый хлеб , хлеба соды , и другие печеные и жареные продукты. Кислотно-щелочной реакции может быть в общем представить следующим образом :

NaHCO 3 + H + → Na + + CO 2 + H 2 O

Кислотные вещества, вызывающие эту реакцию, включают гидрофосфаты , винный камень , лимонный сок, йогурт , пахту , какао и уксус. Пищевая сода может использоваться вместе с закваской , которая является кислой, что делает продукт более легким и менее кислым.

Тепло также само по себе может заставить бикарбонат натрия действовать как разрыхлитель при выпечке из-за термического разложения с выделением диоксида углерода при температурах выше 80 ° C (180 ° F), а именно:

2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

При использовании этого способа самостоятельно, без присутствия кислотного компонента (будь то в жидком тесте или при использовании разрыхлителя, содержащего кислоту), высвобождается только половина доступного CO 2 (одна молекула CO 2 образуется на каждые две эквиваленты NaHCO 3 ). Кроме того, в отсутствие кислоты термическое разложение бикарбоната натрия также дает карбонат натрия , который является сильно щелочным и придает выпечке горький, «мыльный» вкус и желтый цвет. Поскольку реакция протекает медленно при комнатной температуре, смеси (тесто для выпечки и т. Д.) Можно выдерживать, не поднимаясь, пока они не нагреются в духовке.

Порошок для выпечки

Разрыхлитель , также продаваемый для приготовления пищи, содержит около 30% бикарбоната и различных кислотных ингредиентов, которые активируются при добавлении воды без необходимости добавления кислот в среду для приготовления пищи. Многие формы выпечки порошка содержат бикарбонат натрия в сочетании с фосфатом кальция кислоты , алюминий фосфатом натрия , или кремом зубного камня . Пищевая сода щелочная; кислота, используемая в разрыхлителе, позволяет избежать металлического привкуса, когда химические изменения во время выпечки создают карбонат натрия.

Пиротехника

Бикарбонат натрия - один из основных компонентов обычного фейерверка «черная змея» . Эффект вызван термическим разложением, в результате которого образуется углекислый газ с образованием длинного змееподобного пепла в качестве продукта сгорания другого основного компонента, сахарозы . Бикарбонат натрия также используется для задержки реакций горения за счет выделения CO 2 и H 2 O при нагревании, оба из которых являются антипиренами.

Мягкое дезинфицирующее средство

Он обладает слабыми дезинфицирующими свойствами и может быть эффективным фунгицидом против некоторых организмов. Поскольку пищевая сода впитывает затхлый запах, она стала надежным методом для продавцов подержанных книг, чтобы сделать книги менее неприятными.

Огнетушитель

Бикарбонат натрия можно использовать для тушения небольших возгораний, связанных с жиром или электрическим током, если его бросить на огонь, поскольку при нагревании бикарбоната натрия выделяется углекислый газ. Однако его не следует применять для огня во фритюрницах ; внезапный выброс газа может привести к разбрызгиванию смазки. Бикарбонат натрия используется в сухих химических огнетушителях BC в качестве альтернативы более агрессивному диаммонийфосфату в огнетушителях ABC. Щелочная природа бикарбоната натрия делает его единственным сухим химическим агентом, помимо Purple-K , который использовался в крупномасштабных системах пожаротушения, установленных на коммерческих кухнях. Поскольку он может действовать как щелочь, агент оказывает мягкое омыляющее действие на горячую смазку, которая образует удушающую мыльную пену.

Нейтрализация кислот

Бикарбонат натрия самопроизвольно реагирует с кислотами, выделяя газообразный CO 2 в качестве продукта реакции. Обычно он используется для нейтрализации нежелательных кислотных растворов или разливов кислоты в химических лабораториях. Нецелесообразно использовать бикарбонат натрия для нейтрализации основания, даже если он является амфотерным и реагирует как с кислотами, так и с основаниями.

сельское хозяйство

Бикарбонат натрия при нанесении на листья может предотвратить рост грибков; однако не убивает грибок. Избыточное количество бикарбоната натрия может вызвать обесцвечивание плодов (двухпроцентный раствор) и хлороз (однопроцентный раствор).

Использование в медицине и здоровье

Бикарбонат натрия, смешанный с водой, можно использовать в качестве антацида для лечения кислотного расстройства желудка и изжоги . Его реакция с желудочной кислотой дает соль, воду и углекислый газ :

NaHCO 3 + HCl → NaCl + H 2 O + CO 2 (г)

Смесь бикарбоната натрия и полиэтиленгликоля, такого как PegLyte, растворенная в воде и принимаемая перорально, является эффективным препаратом для промывания желудочно-кишечного тракта и слабительным средством перед операциями на желудочно-кишечном тракте, гастроскопией и т. Д.

Внутривенный бикарбонат натрия в водном растворе иногда используется в случаях ацидоза или при недостаточном содержании ионов натрия или бикарбоната в крови. В случае респираторного ацидоза введенный ион бикарбоната сдвигает буфер углекислоты / бикарбоната плазмы влево и, таким образом, повышает pH. По этой причине бикарбонат натрия используется в сердечно-легочной реанимации под медицинским наблюдением . Инфузия бикарбоната показана только в том случае, если pH крови заметно низок (<7,1–7,0).

HCO 3 - используется для лечения гиперкалиемии , так как он будет возвращать K + в клетки в периоды ацидоза. Поскольку бикарбонат натрия может вызвать алкалоз , его иногда используют для лечения передозировки аспирина. Аспирин требует кислой среды для правильного всасывания, а щелочная среда уменьшит абсорбцию аспирина в случае передозировки. Бикарбонат натрия также использовался при лечении передозировки трициклическими антидепрессантами . Его также можно применять местно в виде пасты, смешав три части пищевой соды с одной частью воды, чтобы облегчить некоторые виды укусов насекомых и укусов (а также сопутствующего отека).

Некоторые практикующие альтернативные методы, такие как Туллио Симончини , продвигали пищевую соду как лекарство от рака, против чего предостерегает Американское онкологическое общество из-за ее недоказанной эффективности и потенциальной опасности при использовании. Эдзард Эрнст назвал продвижение бикарбоната натрия в качестве лекарства от рака «одной из самых отвратительных альтернативных афер, которые я видел в течение долгого времени».

Бикарбонат натрия можно добавлять к местным анестетикам , чтобы ускорить их действие и сделать инъекции менее болезненными. Он также входит в состав раствора Моффетта , используемого в хирургии носа .

Было высказано предположение, что кислая диета ослабляет кости. Один систематический метаанализ исследования не показывает такого эффекта. Другой также считает, что нет доказательств того, что щелочные диеты улучшают здоровье костей, но предполагает, что щелочные диеты «могут иметь некоторую ценность» по другим причинам.

Растворы антацидов (например, пищевой соды) были приготовлены и использованы протестующими для смягчения последствий воздействия слезоточивого газа во время протестов.

Подобно его использованию в выпечке, бикарбонат натрия используется вместе с мягкой кислотой, такой как винная кислота, в качестве наполнителя в шипучих таблетках: когда такую ​​таблетку бросают в стакан с водой, карбонат покидает реакционную среду в виде газообразного диоксида углерода ( HCO 3 - + H + → H 2 O + CO 2 ↑ или, точнее, HCO 3 - + H 3 O + → 2 H 2 O + CO 2 ↑). Это заставляет таблетку распадаться, оставляя лекарство суспендированным и / или растворенным в воде вместе с образующейся солью (в данном примере тартратом натрия ).

Личная гигиена

Бикарбонат натрия также используется в качестве ингредиента в некоторых жидкостях для полоскания рта. Обладает противокариесными и абразивными свойствами. Он действует как механическое очищающее средство для зубов и десен, нейтрализует выработку кислоты во рту, а также действует как антисептик, помогающий предотвратить инфекции. Бикарбонат натрия в сочетании с другими ингредиентами можно использовать для приготовления сухого или влажного дезодоранта . Бикарбонат натрия можно использовать в качестве буферного агента в сочетании с поваренной солью при создании раствора для орошения носа .

Он используется в гигиене глаз для лечения блефарита . Это делается путем добавления чайной ложки бикарбоната натрия в прохладную воду, которая была недавно кипяченой, с последующей осторожной очисткой основы ресниц ватным тампоном, смоченным в растворе.

Ветеринарное использование

Бикарбонат натрия используется в качестве добавки к корму для крупного рогатого скота, в частности, как буферный агент для рубца .

Чистящее средство

Бикарбонат натрия используется в процессе удаления краски и коррозии, который называется содабластинг . В качестве абразивной среды бикарбонат натрия используется для удаления поверхностных загрязнений с более мягких и менее эластичных субстратов, таких как алюминий, медь или дерево, которые могут быть повреждены абразивным материалом из кварцевого песка.

Производитель рекомендует пасту из пищевой соды с минимальным количеством воды в качестве мягкого чистящего порошка, которая полезна для удаления поверхностной ржавчины, поскольку в концентрированном щелочном растворе ржавчина образует водорастворимое соединение; следует использовать холодную воду, так как растворы горячей воды могут вызвать коррозию стали. Бикарбонат натрия разрушает тонкий защитный оксидный слой, который образуется на алюминии, что делает его непригодным для очистки этого металла. Раствор в теплой воде удалит потускнение с серебра при контакте серебра с куском алюминиевой фольги . Пищевая сода обычно добавляется в стиральные машины в качестве замены смягчителя воды и для удаления запахов с одежды. Он также почти так же эффективно удаляет тяжелые пятна от чая и кофе с чашек, как гидроксид натрия , если его разбавить теплой водой.

Во время Манхэттенского проекта по разработке ядерной бомбы в начале 1940-х годов химическая токсичность урана была проблемой. Было обнаружено, что оксиды урана очень хорошо прилипают к хлопчатобумажной ткани и не смываются мылом или стиральным порошком. Однако уран вымывается 2% -ным раствором бикарбоната натрия. Одежда может быть загрязнена токсичной пылью обедненного урана (DU), которая очень плотная и поэтому используется в качестве противовесов в гражданском контексте и в бронебойных снарядах. DU не удаляется обычной стиркой; промывание с помощью примерно 170 г пищевой соды в 2 галлонах (7,5 л) воды поможет вымыть ее.

Контроль запаха

Часто утверждают, что пищевая сода является эффективным средством для удаления запаха, и часто рекомендуется хранить открытую коробку в холодильнике, чтобы она впитывала запах. Эту идею продвигал ведущий американский бренд пищевой соды Arm & Hammer в рекламной кампании, начавшейся в 1972 году. Хотя эта кампания считается классикой маркетинга, в течение года она привела к тому, что более половины американских холодильников содержали коробку пищевая сода, мало доказательств того, что она действительно эффективна в этом приложении.

Химия

Бикарбонат натрия - амфотерное соединение. Водные растворы слабощелочные из-за образования угольной кислоты и гидроксид- иона:

HCO-
3
+ Н 2 О → Н
2
CO
3
+ ОН -

Бикарбонат натрия часто можно использовать как более безопасную альтернативу гидроксиду натрия , и как таковой его можно использовать в качестве промывки для удаления любых кислотных примесей из «сырой» жидкости с получением более чистого образца. Взаимодействие бикарбоната натрия и кислоты дает соль и угольную кислоту, которая легко разлагается на диоксид углерода и воду:

NaHCO 3 + HCl → NaCl + H 2 CO 3
H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2 (г)

Бикарбонат натрия реагирует с уксусной кислотой (содержащейся в уксусе) с образованием ацетата натрия , воды и диоксида углерода :

NaHCO 3 + CH 3 COOH → CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 (г)

Бикарбонат натрия реагирует с основаниями, такими как гидроксид натрия, с образованием карбонатов:

NaHCO 3 + NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O

Термическое разложение

При температуре 80–100 ° C (176–212 ° F) бикарбонат натрия постепенно разлагается на карбонат натрия , воду и диоксид углерода. Преобразование происходит быстрее при 200 ° C (392 ° F):

2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Большинство бикарбонатов подвергаются этой реакции дегидратации . Дальнейшее нагревание превращает карбонат в оксид (выше 850 ° C / 1560 ° F):

Na 2 CO 3 → Na 2 O + CO 2

Эти преобразования относятся к использованию NaHCO 3 в качестве средства пожаротушения («порошок BC») в некоторых порошковых огнетушителях .

Стабильность и срок годности

При хранении в прохладном (комнатная температура) и сухом (рекомендуется герметичный контейнер для защиты от влажного воздуха) бикарбонат натрия может храниться без значительного разложения в течение как минимум двух или трех лет.

История

Слово натр был в использовании на многих языках по всей современности (в формах anatron , Natrum и содовый ) и возник (как испанские, французские и английский натр , а также « натрий ») через арабский Natrun (или anatrūn ; ср нижний египетский «Натронталь» Вади Эль Натрун , где для обезвоживания мумий использовалась смесь карбоната натрия и гидрокарбоната натрия) от греческого nítron (νίτρον) (Геродот; Аттический литрон (λίτρον) ), который восходит к древнеегипетский ntr . Греческое nítron (сода, сода, селитра) также использовалось в латинском (sal) nitrum и в немецком Salniter (источник азота , нитрат и т. Д.).

В 1791 году французский химик Николя Леблан произвел карбонат натрия, также известный как кальцинированная сода . Фармацевту Валентину Роузу Младшему приписывают открытие бикарбоната натрия в 1801 году в Берлине. В 1846 году два американских пекаря, Джон Дуайт и Остин Черч , основали первую в США фабрику по производству пищевой соды из карбоната натрия и диоксида углерода .

Салерат , бикарбонат калия или натрия, упоминается в романе « Отважные капитаны » Редьярда Киплинга как широко используемый в 1800-х годах в коммерческом рыболовстве для предотвращения порчи только что пойманной рыбы.

В 1919 году сенатор США заявил, что бикарбонат соды может вылечить испанский грипп. В разгар дебатов 26 января 1919 года сенатор Оверман прервал дискуссию, чтобы объявить об открытии лекарства. «Я хочу сказать для тех, кто проводит это расследование, - сообщил он, - что мне сказал судья вышестоящего суда в горной стране Северной Каролины, что они открыли лекарство от этой болезни». Предполагаемое лекарство предполагало критику современной науки и признание простой мудрости простых людей. «Они говорят, что обычная пищевая сода вылечит болезнь, - продолжил он, - что они вылечили ее с ее помощью, что у них вообще нет смертей; они используют обычную пищевую соду, которая лечит болезнь».

Производство

Бикарбонат натрия промышленным способом производится из карбоната натрия :

Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O → 2 NaHCO 3

Его производят в масштабе около 100 000 тонн в год (по состоянию на 2001 год) с мировой производственной мощностью 2,4 миллиона тонн в год (по состоянию на 2002 год). Коммерческое количество пищевой соды также производится аналогичным методом: кальцинированная сода, добываемая в виде руды троны , растворяется в воде и обрабатывается диоксидом углерода. Бикарбонат натрия выпадает в осадок из этого раствора.

Что касается процесса Сольвея , бикарбонат натрия является промежуточным продуктом в реакции хлорида натрия , аммиака и диоксида углерода . Однако продукт имеет низкую чистоту (75%).

NaCl + CO 2 + NH 3 + H 2 O → NaHCO 3 + NH 4 Cl

Хотя не имеет практического значения, NaHCO 3 может быть получен реакцией диоксида углерода с водным раствором гидроксида натрия:

CO 2 + NaOH → NaHCO 3

Добыча полезных ископаемых

Природные залежи нахколита (NaHCO 3 ) находятся в эоценовом -Возрасте (55.8-33.9 млн лет) Грин - Ривер формирования , Piceance бассейновых в Колорадо . Нахколит откладывался в виде пластов в периоды сильного испарения в бассейне. В промышленных масштабах он добывается с использованием обычных методов подземной добычи, таких как буровая, барабанная и длинная забоя, аналогично добыче угля.

Ограниченные количества продукта дополнительно получают путем добычи раствора, прокачки нагретой воды через ранее добытые пласты нахколита и восстановления растворенного нахколита над землей посредством процесса кристаллизации с естественным охлаждением. В настоящее время только компания Genesis Alkali (ранее Tronox, ранее FMC) в бассейне реки Грин-Ривер, штат Вайоминг, успешно добыла этот продукт на коммерческой основе.

В популярной культуре

Бикарбонат натрия, как «бикарбонат соды», был частым источником изюминки Граучо Маркса в фильмах братьев Маркс . В « Утином супе» Маркс играет лидера нации, находящейся в состоянии войны. В одной из сцен он получает сообщение с поля боя, что его генерал сообщает о газовой атаке, и Граучо говорит своему помощнику: «Скажите ему, чтобы он выпил чайную ложку соды и полстакана воды». В «Ночи в опере » персонаж Граучо обращается к публике на премьере оперы, говоря о ведущем теноре: «Синьор Ласспарри происходит из очень известной семьи. Его мать была известной бас-певицей. Его отец был первым мужчиной. начинать спагетти бикарбонатом соды, вызывая и вылечивая одновременно несварение желудка ».

В классике Джозефа Л. Манкевича « Все о Еве» персонаж Макса Фабиана ( Грегори Ратофф ) имеет расширенную сцену с Марго Ченнинг ( Бетт Дэвис ), в которой, страдая от изжоги, он просит, а затем выпивает бикарбонат соды, вызывая заметную отрыжку. . Ченнинг обещает всегда иметь при себе коробку с бикарбонатом с именем Макса.

Смотрите также

использованная литература

Библиография

внешние ссылки