CHEM 121LGeneral Chemistry Laborato

CHEM 121L

General Chemistry Laboratory
Revision 3.1



The Synthesis of Sodium Bicarbonate


• Learn about the element Sodium and some of its compounds.
• Learn about Bicarbonates.
• Learn about chemical stoichiometry and the theoretical yield of a Reaction.


In this laboratory exercise we will synthesize Sodium Bicarbonate (NaHCO3) via an old industrial process known as the Solvay Process. This industrial method for the production of

Sodium Bicarbonate was developed by Ernest Solvay in the 1860’s. The Sodium Bicarbonate produced via this process is then converted to the commercially important chemical Sodium Carbonate; also known as Soda Ash (Na2CO3) or Washing Soda (Na2CO3•10H2O).

2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)


By 1890, most of the Soda Ash produced worldwide was produced as a result of the Solvay Process. Currently, three-quarters of the worldwide production of Soda Ash is via the Solvay Process.

Ernest Solvay (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ernest_Solvay.jpg)

























Solvay Plant, Solvay New York (~1917) (http://en.wikipedia.org/wiki/File:SolvayPlant-NY-ErieCanal.jpg)

P a g e | 2



Sodium Bicarbonate is one of a very many Sodium salts that are ubiquitous in our daily lives; from the Table Salt we use on our food to the Soaps we use for cleaning. Although compounds of Sodium are less abundant in nature than those of Potassium, Common Salt (Sodium Chloride, or NaCl) is such a readily available precursor that Sodium compounds are less expensive to produce than Potassium compounds and, as a result, are more widely used.

The uses of the salts of Sodium are extensive. A few examples are:

Sodium Chloride (NaCl)

Used, along with 0.01% KI, as Table Salt.

Electrolyzed in the Clor-Alkali Process to obtain other industrially important reagents.

2 NaCl(aq) + 2 H2O 2 NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g)

Reacted with Sulfuric Acid, H2SO4, to form Sodium Sulfate and Hydrogen Chloride; Sodium sulfate is important in the paper industry and HCl is essential in steel, plastics, textiles, and food production.

2 NaCl(s) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + 2 HCl(aq)

Sodium Hydroxide (NaOH)

Used in formation of bleaching solutions:

2 NaOH(aq) + Cl2(g) NaClO(aq) + NaCl(aq) + H2O

Sodium Carbonate (Na2CO3)

Used in the production of glass, soap, paper and other industrially important chemicals. Also used in detergents as a substitute for phosphates.

Production of Soda Ash has some interesting history.

During the Middle Ages, the glass factories of France and Bohemia were dependent on Soda, imported by Arabs from the natural deposits in desert places of Asia Minor, or on barilla from Spain, which consisted of Soda from the ashes of marine plants. Shortly before the French Revolution, after England had cut France off from here barilla supply, the French Academy of Science offered a prize of 2,400 livres for a method of preparing Soda from salt. The problem was solved by Nicolas Leblanc, the physician to the Duke of Orleans. In the Leblanc process, salt was treated with concentrated sulfuric acid:

2 NaCl(s) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + 2 HCl(aq)

The sodium sulfate, heated with limestone and coke, was converted into the carbonate:

Na2SO4(s) + 2 C(s) Na2S(s) + 2 CO2
Na2S(s) + CaCO3(s) CaS(s) + Na2CO3(s)

which was leached out from the insoluble calcium sulfide with water.

The French Revolution was fatal to the hopes of Leblanc. The Duke of Orleans was guillotined, and Leblanc's daughter fell ill and died. Leblanc committed suicide. The prize was never awarded. During the 75 years that followed, his process grew into a great industry until it was replaced by the more economical Solvay Process.


General Chemistry by John Arrend Timm

P a g e | 3




In this laboratory we will synthesize Sodium Bicarbonate (NaHCO3), more properly Sodium Hydrogen Carbonate, by the Solvay Process. Dry ice (solid CO2) is added to a saturated solution of Sodium Chloride (Brine) and concentrated aqueous Ammonia:

NaCl(aq) + NH3(aq) + CO2(s) + H2O NH4Cl(aq) + NaHCO3(s)
(Eq. 1)

The Dry Ice, in addition to serving as a reagent, also provides a means of cooling the reaction mixture. This is important because both the Ammonium Chloride (NH4Cl) and Sodium Bicarbonate are soluble at room temperatures. However, at much lower temperatures, the Sodium Bicarbonate is much less soluble than Ammonium Chloride and can be fractionally crystallized out of solution.

One problem that occurs with the Solvay Process is a side reaction produces significant amounts of Ammonium Bicarbonate(NH4HCO3). However, this can be removed by simply heating the solid product:

NH4HCO3(s) NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) (Eq. 2)

The products of the resulting reaction are all gaseous and so are removed from the desired Sodium Bicarbonate.

Industrially, the success of the Solvay Process depends on the recovery of the Ammonia which remains in solution in the form of Ammonium Chloride. If the solution is treated with Milk of Lime (Ca(OH)2) the Ammonia gas is released and can be recovered.

Ca(OH)2(aq) + 2 NH4Cl(aq) 2 NH3(g) + 2 H2O + CaCl2(aq)
(Eq. 3)

It should be noted that the production of Sodium Bicarbonate in the United States is no longer economically feasible via the Solvay Process. Most Soda Ash in the United States is obtained by mining the mineral Trona, Na2CO3•NaHCO3•H2O, large deposits of which can be found near the Green River in Wyoming. Hence, the Solvay Process is fading into history in this country.



The Mineral Trona (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Trona%28small%29.jpg)

P a g e | 4


Pre-Lab Questions

1. Assuming we start with 10g of NaCl, how many grams of Sodium Bicarbonate are expected to be produced in this process?

2. Assuming we start with 10g of NaCl, how many grams of Ammonium Chloride are expected to be produced in this process?

3. What is the Solubility of Sodium Bicarbonate and Ammonium Chloride in Water at Room Temperature? (Internet search required.)

P a g e | 5


Procedure

1. Set-up a Buchner Funnel with aspiration system. The final product will have to be filtered from solution quickly, before it has a chance to warm up.

2. Weight out 15g of NaCl and transfer it to a 250mL Erlenmeyer flask fitted with a solid stopper.

3. In the fume hood, add 50mL of conc. aqueous Ammonia to the flask containing the NaCl. Stopper the flask and keep it in the hood. Swirl and shake the flask for 15 minutes to saturate the solution with NaCl. Some of the solid NaCl should remain.

4. Allow the solid to settle, then decant the saturated Ammonia/NaCl solution into a 250mL beaker. Keep this in the fume hood.

5. Fill a 150mL beaker half full with crushed Dry Ice. This represents about 60-70g CO2. Do not handle the Dry Ice directly.

6. Over a 15 minute period, in the fume hood, add the Dry Ice in small portions to the Ammonia/NaCl solution. Stir the mixture with a glass stiring rod throughout the additions. Do not allow the solution to freeze. Solid Sodium and Ammonium bicaronate should begin to form near the end of the additions.

NaCl(aq) + NH3(aq) + CO2(s) + H2O

NH4Cl(aq) + NaHCO3(s)

7. Quickly filter the mixture before the temperature of the solution has a chance to rise about 0oC. Allow the suction filtration to continue for several minutes.

8. In the fume hood, place the solid mixture of bicarbonates in a watch glass and place the watch glass over a beaker of boiling water. Heat for 10-15 minutes.

NH4HCO3(s) NH3(g) + H2O(g) + CO2(g)

9. After the heating, cool the pure Sodium bicarbonate and weigh the product.

10. Obtain a 3 dram vial and submit a sample of your product. Label the vial with the following information:

Name(s)

Name of Compound Formula of Compound Date
Weight of Product

P a g e | 6


11. As a simple test, to confirm that Sodium bicarbonate has been produced, instead of merely recrystallizing the Sodium chloride, place a small amount of your product in a test tube. Do the same with a small amount of the NaCl reagent. Add 5-6 drops of 3M HCl. Record your observations.

P a g e | 7


Data Analysis

1. Assuming 10g of the 15g of NaCl used dissolves in the initial conc. Ammonia solution, what is the Theoretical Yield of Sodium Bicarbonate?

2. Calculate the Percentage Yield of Sodium Bicarbonate.

3. Comment on your Sources of Loss.

4. What chemical reactions are occuring when Sodium Bicarbonate is treated with 3M Hydrochloric Acid?

P a g e | 8


Post Lab Questions

1. Bicarbonate, HCO3-(aq), is an example of an amphoteric species; i.e., will behave as both an acid and a base. Write a chemical equation for the reaction of Bicarbonate Ion with Hydrochloric Acid. Write a chemical equation for the reaction of Bicarbonate Ion with aqueous Sodium Hydroxide.

2. Sodium Bicarbonate can also be produced by bubbling CO2 gas through concentrated Sodium Hydroxide solutions. Water is a byproduct of this reaction. Write a balanced chemical equation for this method of synthesis of Sodium Bicarbonate.

3. Suppose I expect a loss of 75% when producing Sodium Bicarbonate via the Solvay Process. How many grams of Sodium Chloride must I start with if I want to produce 100g of Sodium Bicarbonate?

P a g e | 9



Addendum

Properties of Hydrates


It should be noted that Washing Soda (Na2CO3•10H2O) occurs as a Hydrate. Hydrates are salts that crystallize from a water solution and contain weakly bound water molecules. For example, Ferric Chloride, FeCl3, crystallizes with six water molecules weakly bound to the Fe3+ ion in an octahedral arrangement:














This is denoted as FeCl3•6H2O and is referred to as Ferric Chloride Hexahydrate.

Note the unusual method for writing the chemical formula of this compound. A hydrate is an addition compound; a compound that contains two or more simpler compounds. In the above example, the simpler compounds are FeCl3 and H2O, which combine in a rat

النتائج (العربية) 1:

تشم ل 121مختبر الكيمياء العامةالتنقيح 3.1توليف بيكربونات الصوديوم• التعرف على عنصر الصوديوم وبعض مركباته. • التعرف على بيكربونات. • التعرف على ستويتشيوميتري الكيميائية والمردود النظري لفعل. في هذا التمرين المختبر سوف التوليف بين بيكربونات الصوديوم (NaHCO3) عن طريق عملية صناعية قديمة المعروفة باسم عملية سولفاي. هذا الأسلوب الصناعي لإنتاجبيكربونات الصوديوم طوره إرنست سولفاي في 1860's. ثم يتم تحويل بيكربونات الصوديوم المنتجة عن طريق هذه العملية إلى كربونات الصوديوم الكيميائية الهامة تجارياً؛ يعرف أيضا باسم رماد الصودا (Na2CO3) أو صودا الغسيل (Na2CO3•10H2O).2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)قبل عام 1890، تم إنتاج أكثر من رماد الصودا المنتجة في جميع أنحاء العالم نتيجة لعملية سولفاي. وحاليا ثلاثة أرباع الإنتاج العالمي من رماد الصودا عن طريق عملية سولفاي.إرنست سولفاي (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ernest_Solvay.jpg) مصنع سولفاي، نيويورك سولفاي (~ 1917) (http://en.wikipedia.org/wiki/File:SolvayPlant--نيويورك--ErieCanal.jpg) ف أ ه ز | 2بيكربونات الصوديوم هي واحدة أملاح الصوديوم كثيرة جداً موجودة في كل مكان في حياتنا اليومية؛ من ملح الطعام نستخدمها في غذائنا للصابون نستخدمها لتنظيف. على الرغم من أن مركبات الصوديوم أقل وفرة في الطبيعة من تلك من البوتاسيوم، المشتركة الملح (كلوريد الصوديوم أو كلوريد الصوديوم) هو هذه سلائف متاحة بسهولة الصوديوم تلك المركبات هي أقل تكلفة لإنتاج مركبات البوتاسيوم، ونتيجة لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع.استخدامات أملاح الصوديوم واسعة النطاق. ومن أمثلة قليلة:كلوريد الصوديوم (NaCl)يستخدم، جنبا إلى جنب مع كي 0.01 في المائة، كملح الطعام.الكهرباء في "عملية" كلور-القلوي الحصول على الكواشف الأخرى الهامة صناعيا.2 NaCl(aq) + 2 H2O 2 NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g)وكان رد فعل مع حمض الكبريتيك H2SO4، على شكل كبريتات الصوديوم وكلوريد الهيدروجين؛ كبريتات الصوديوم مهم في صناعة الورق وضروري HCl في الفولاذ واللدائن والمنسوجات وإنتاج الغذاء.2 HCl(aq) + 2 NaCl(s) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq)هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم)يستخدم في تشكيل تبيض الحلول:2 NaOH(aq) + Cl2(g) NaClO(aq) + NaCl(aq) + H2Oكربونات الصوديوم (Na2CO3)تستخدم في إنتاج الزجاج والصابون والورق والمواد الكيميائية الأخرى الهامة صناعيا. كما تستخدم في المنظفات كبديل للفوسفات.وقد إنتاج رماد الصودا بعض التاريخ مثيرة للاهتمام.خلال العصور الوسطى، كانت مصانع الزجاج في بوهيميا وفرنسا تعتمد على الصودا، استوردها العرب من الرواسب الطبيعية في الأماكن الصحراوية من آسيا الصغرى، أو باريلا من إسبانيا، التي تألفت من الصودا من رماد النباتات البحرية. قبل وقت قصير من قيام "الثورة الفرنسية"، بعد أن قطعت إنجلترا فرنسا من هنا توريد باريلا، عرضت الأكاديمية الفرنسية للعلوم بجائزة يفرس 2,400 لطريقة إعداد الصودا من الملح. تم حل المشكلة واسطة Nicolas لوبلان، الطبيب إلى "دوق أورليانز". في عملية لوبلان، كان تعامل الملح مع حمض الكبريتيك المركز:2 HCl(aq) + 2 NaCl(s) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq)كبريتات الصوديوم، ساخنة مع الحجر الجيري وفحم الكوك، وتحولت إلى الكربونات:Na2S(s) 2 C(s) + Na2SO4(s) + 2 CO2Na2S(s) + CaCO3(s) CaS(s) + Na2CO3(s)الذي كان وينض من كبريتيد الكالسيوم غير قابل للذوبان بالماء.أن "الثورة الفرنسية" كانت قاتلة للآمال لوبلان. كان مقصوصة "دوق أورليانز"، والابنة في لوبلان سقط مريضا وتوفي. لوبلان انتحر. ابدأ منحت الجائزة. خلال 75 عاماً التي تلت ذلك، نما له عملية صناعة كبيرة حتى أنها حلت محلها عملية سولفاي أكثر اقتصادا. كيمياء عامة من قبل جون أريند تيم ف أ ه ز | 3في هذا المختبر ونحن سوف توليف بيكربونات الصوديوم (NaHCO3)، أكثر بشكل صحيح "صوديوم هيدروجين كربونات"، قبل عملية سولفاي. الثلج الجاف (CO2 الصلبة) إضافة إلى حل مشبعة من كلوريد الصوديوم (محلول ملحي) وتركزت مائي الأمونيا:NH3(aq) + NaCl(aq) + NaHCO3(s) + CO2(s) + H2O NH4Cl(aq)(مكافئ. 1)الجليد الجاف، بالإضافة إلى خدمة ككاشف، كما يوفر وسيلة لتبريد المخلوط رد فعل. هذا مهم لأن بيكربونات الصوديوم وكلوريد الأمونيوم (NH4Cl) قابلة للذوبان عند درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، عند درجات حرارة أقل بكثير، بيكربونات الصوديوم قابل للذوبان أقل بكثير من كلوريد الأمونيوم، ويمكن أن تبلور فركايشنلي خارج الحل.إحدى المشاكل التي تحدث مع عملية سولفاي رد فعل جانب تنتج كميات كبيرة من Bicarbonate(NH4HCO3) الأمونيوم. ومع ذلك، يمكن إزالة هذا بتدفئة ببساطة منتج الصلبة:NH4HCO3(s) NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) (مكافئ. 2)المنتجات الناتجة عن رد فعل كل الغازية وحتى تتم إزالة من بيكربونات الصوديوم المطلوب.صناعيا، يتوقف نجاح عملية سولفاي على انتعاش الأمونيا التي ما زالت في الحل في شكل كلوريد الأمونيوم. إذا كان الحل هو تعامل مع "حليب الجير" (Ca(OH)2) غاز الأمونيا يتم تحريرها، ويمكن استردادها.2 NH4Cl(aq) 2 NH3(g) + Ca(OH)2(aq) + CaCl2(aq) + 2 H2O(مكافئ. 3)تجدر الإشارة إلى أن إنتاج بيكربونات الصوديوم في الولايات المتحدة لم يعد مجديا اقتصاديا عن طريق عملية سولفاي. يتم الحصول على معظم من رماد الصودا في الولايات المتحدة بتعدين المعادن البوتاسيوم، Na2CO3•NaHCO3•H2O، يمكن العثور على رواسب كبيرة من التي قرب نهر الأخضر في وايومنغ. ومن ثم فهو يتلاشى عملية سولفاي في التاريخ في هذا البلد.البوتاسيوم المعدنية (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Trona%28small%29.jpg) ف أ ه ز | 4أسئلة مختبر ما قبل1-افتراض نبدأ مع 10 جرام من كلوريد الصوديوم، كم غراما من بيكربونات الصوديوم يتوقع أن يكون أنتجت في هذه العملية؟ 2-على افتراض أننا نبدأ مع 10 جرام من كلوريد الصوديوم، كم غرام من كلوريد الأمونيوم من المتوقع أن يكون أنتجت في هذه العملية؟ 3. ما هو الذوبان في بيكربونات الصوديوم وكلوريد الأمونيوم في الماء في درجة حرارة الغرفة؟ (بحث إنترنت المطلوبة). ف أ ه ز | 5الإجراء1. إعداد قمع بوخنر مع نظام الشفط. وسيكون الناتج النهائي لتتم تصفيته من الحل بسرعة، قبل أن تتاح لها فرصة للاحماء. 2. الوزن من 15 غم من كلوريد الصوديوم، ونقل ذلك إلى 250 مل قارورة Erlenmeyer مزودة بسداده صلبة. 3-وفي هود الأبخرة، إضافة 50 مل الأسفلت مائي الأمونيا إلى قارورة تحتوي على كلوريد الصوديوم في. سداده قارورة ويبقيه في غطاء محرك السيارة. دوامة ويهز قارورة لمدة 15 دقيقة تشبع الحل مع كلوريد الصوديوم. ينبغي أن تظل بعض من كلوريد الصوديوم الصلبة. 4-يسمح الصلبة تسوية، ثم صب الحل الأمونيا/كلوريد الصوديوم المشبعة في كوب 250 مل. الحفاظ على هذا في غطاء الدخان. 5-ملء كوب 150 مل نصف كامل مع الثلج الجاف المجروش. وهذا يمثل حوالي 60-70 غ CO2. عدم التعامل مع الجليد الجاف مباشرة. 6-وعلى مدى فترة 15 دقيقة، في غطاء الدخان، إضافة الثلج الجاف في الأجزاء الصغيرة للحل الأمونيا/كلوريد الصوديوم. يقلب الخليط مع قضيب ستيرنج زجاج في جميع أنحاء الإضافات. لا تسمح الحل تجميد. ينبغي أن تبدأ بيكاروناتي الصوديوم الصلبة والأمونيوم إلى النموذج قرب نهاية الإضافات. NaCl(aq) + NH3(aq) + CO2(s) + H2ONH4Cl(aq) + NaHCO3(s)7. بسرعة تصفية الخليط قبل درجة حرارة الحل لديه فرصة الارتفاع حول 0oC. السماح بالترشيح شفط تستمر لعدة دقائق. 8-في غطاء الأبخرة، ضع مزيج متين من بيكربونات في كوب يشاهد ومكان الزجاج يشاهد أكثر من كوب الماء المغلي. الحرارة لمدة 10-15 دقيقة. NH4HCO3(s) NH3(g) + H2O(g) + CO2(g)9. بعد التدفئة, بارد بيكربونات الصوديوم النقي ووزن المنتج. 10-الحصول على قنينة درهم 3 ويقدم عينة المنتج الخاص بك. قم بتسمية القنينة مع المعلومات التالية: اسم (أسماء) اسم صيغة مركبة من تاريخ مجمع وزن المنتج ف أ ه ز | 611-كاختبار بسيط، لتأكيد أن بيكربونات الصوديوم وقد تم إنتاج، بدلاً من مجرد ريكريستاليزينج كلوريد الصوديوم، ضع كمية صغيرة من المنتج الخاص بك في أنبوب اختبار. القيام بالشيء نفسه مع كمية صغيرة من كاشف كلوريد الصوديوم. إضافة 5-6 قطرات من 3 M HCl. سجل الملاحظات الخاص بك. ف أ ه ز | 7تحليل البيانات1-افتراض ز 10 من 15 غم من كلوريد الصوديوم المستخدمة يذوب في الأسفلت الأولى محلول الأمونيا، ما هو "العائد النظري من بيكربونات الصوديوم"؟ 2-حساب نسبة العائد من بيكربونات الصوديوم. 3-التعليق على "مصادر فقدان" الخاص بك. 4. ما هي التفاعلات الكيميائية هي التي تحدث عندما يتم التعامل مع بيكربونات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك م 3؟ ف أ ه ز | 8نشر أسئلة المختبر1-بيكربونات، HCO3-(aq)، مثال للأنواع مذبذب؛ أي، سوف تتصرف حمض وقاعدة. كتابة معادلة كيميائية لتفاعل "أيون البيكربونات" مع حمض الهيدروكلوريك. كتابة معادلة كيميائية لتفاعل "أيون البيكربونات" مع هيدروكسيد الصوديوم المائية. 2-أيضا يمكن أن تنتج بيكربونات الصوديوم بغاز CO2 الفقاعي من خلال تركيز هيدروكسيد الصوديوم الحلول. المياه نتيجة ثانوية لرد الفعل هذا. اكتب معادلة كيميائية متوازنة لهذا الأسلوب من توليف بيكربونات الصوديوم. 3-افترض أن أتوقع خسارة 75% عند إنتاج بيكربونات الصوديوم عن طريق عملية سولفاي. كم غرام من كلوريد الصوديوم يجب أن ابدأ مع إذا كنت تريد أن تنتج 100 غرام بيكربونات الصوديوم؟ ف أ ه ز | 9إضافةخصائص هيدراتتجدر الإشارة إلى أن الغسيل الصودا (Na2CO3•10H2O) يحدث الصودا الكاوية. هيدرات هي الأملاح التي تتبلور من المحلول المائي، وتحتوي على جزيئات المياه ضعيفة منضم. على سبيل المثال، يبلور، وكلوريد الحديديك FeCl3، مع ستة جزيئات المياه ضعيفة منضمة إلى أيون Fe3 + في ترتيب ثماني السطوح:هذا هو النطاق المرمز إليه باعتباره FeCl3•6H2O، ويشار إلى "سداسي هيدرات كلوريد الحديد".ملاحظة الأسلوب غير عادية لكتابة الصيغة الكيميائية لهذا المركب. الصودا الكاوية إضافة مركب؛ مركب يحتوي على اثنين أو أكثر من المركبات أكثر بساطة. في المثال أعلاه، هي مركبات أبسط FeCl3 و H2O، الذي ضم في الفئران

النتائج (العربية) 2:

CHEM 121L الكيمياء العامة مختبر مراجعة 3.1 وتوليف بيكربونات الصوديوم • تعرف على عنصر الصوديوم وبعض مركباته. • تعرف على البيكاربونات. • تعلم عن رياضيات الكيمياء الكيميائية والعائد النظري من رد الفعل. وفي ممارسة المختبر هذا سوف تجميع الصوديوم بيكربونات (NaHCO3) عن طريق عملية الصناعية القديمة المعروفة باسم عملية سولفاي. هذه الطريقة الصناعي لإنتاج تم تطويره من بيكربونات الصوديوم التي كتبها ارنست سولفاي في عام 1860 م. أنتجت بيكربونات الصوديوم عن طريق هذه العملية ثم يتم تحويلها إلى والهامة تجاريا كربونات الصوديوم الكيميائية؛ المعروف أيضا باسم رماد الصودا (Na2CO3) أو صودا الغسيل (Na2CO3 • 10H2O). 2 NaHCO3 (ق) Na2CO3 (ق) + CO2 (ز) + H2O (ز) بحلول عام 1890، أكثر من رماد الصودا تنتج في جميع أنحاء العالم وأنتجت باعتباره نتيجة لعملية سولفاي. حاليا، ثلاثة أرباع الإنتاج العالمي من رماد الصودا هو عن طريق عملية سولفاي. إرنست سولفاي (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ernest_Solvay.jpg) مصنع سولفاي، سولفاي نيويورك (~ 1917) ( http://en.wikipedia.org/wiki/File:SolvayPlant-NY-ErieCanal.jpg) سن P | 2 بيكربونات الصوديوم هي واحدة من عدد كبير جدا من أملاح الصوديوم والتي هي في كل مكان في حياتنا اليومية. من ملح الطعام التي نستخدمها على طعامنا إلى صابون نستخدمها للتنظيف. وعلى الرغم من مركبات الصوديوم أقل وفرة في الطبيعة من تلك التي من البوتاسيوم والملح المشتركة (كلوريد الصوديوم، كلوريد الصوديوم أو) مثل هذا السلائف متاحة بسهولة أن مركبات الصوديوم هي أقل تكلفة من إنتاج مركبات البوتاسيوم، ونتيجة لذلك، وتستخدم على نطاق واسع . استخدامات أملاح الصوديوم واسعة النطاق. وهناك أمثلة قليلة هي: كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم) المستخدمة، وجنبا إلى جنب مع 0.01٪ KI، وملح الطعام. بالكهرباء في عملية كلور والقلويات في الحصول على أخرى الكواشف المهمة صناعيا. 2 كلوريد الصوديوم (عبد القدير) + 2 H2O 2 هيدروكسيد الصوديوم (عبد القدير) + H2 (ز) + CL2 (ز) كان رد فعل مع حمض الكبريتيك، H2SO4، لتشكيل كبريتات الصوديوم وكلوريد الهيدروجين. كبريتات الصوديوم مهمة في صناعة الورق وحمض الهيدروكلوريك هو أساسي في الصلب والبلاستيك والمنسوجات، وإنتاج الغذاء. 2 كلوريد الصوديوم (ق) + H2SO4 (عبد القدير) Na2SO4 (عبد القدير) + 2 حمض الهيدروكلوريك (عبد القدير) هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم) المستخدمة في تشكيل حلول تبيض: 2 هيدروكسيد الصوديوم (عبد القدير) + CL2 (ز) NaClO (عبد القدير) + كلوريد الصوديوم (عبد القدير) + H2O كربونات الصوديوم (Na2CO3) المستخدمة في إنتاج الزجاج، والصابون، والورق وغيرها من المواد الكيميائية الهامة صناعيا. أيضا المستخدمة في المنظفات كبديل عن الفوسفات. وبعض التاريخ مثيرة للاهتمام. إنتاج رماد الصودا خلال العصور الوسطى، وكانت مصانع الزجاج من فرنسا وبوهيميا تعتمد على الصودا، المستوردة من قبل العرب من الودائع الطبيعية في الأماكن الصحراوية من آسيا الصغرى، أو على باريلا من إسبانيا، والذي يتألف من الصودا من رماد النباتات البحرية. قبل الثورة الفرنسية فترة وجيزة، بعد انجلترا قطعت فرنسا خارج من هنا العرض باريلا، وعرضت في الأكاديمية الفرنسية للعلوم جائزة من 2،400 يفرس] لطريقة إعداد الصودا من الملح. تم حل المشكلة عن طريق نيكولا لوبلان، الطبيب لدوق اورليانز. في عملية لوبلان، كان يعالج الملح مع حمض الكبريتيك المركز: 2 كلوريد الصوديوم (ق) + H2SO4 (عبد القدير) Na2SO4 (عبد القدير) + 2 حمض الهيدروكلوريك (عبد القدير) وكبريتات الصوديوم، ويسخن مع الحجر الجيري وفحم الكوك تم تحويلها، في كربونات: Na2SO4 (ق) + 2 C (ق) Na2S (ق) + 2 CO2 Na2S (ق) + كربونات الكالسيوم CaCO3 (ق) CAS (ق) + Na2CO3 (ق) الذي ترشح للخروج من كبريتيد الكالسيوم غير قابلة للذوبان بالماء. كانت الثورة الفرنسية قاتلة للآمال لوبلان. تم بالمقصلة دوق أورليانز، وابنة لوبلان في بالمرض ومات. ارتكبت لوبلان الانتحار. وقد منحت الجائزة أبدا. وخلال السنوات ال 75 التي تلت ذلك، نمت عملية له إلى صناعة كبيرة حتى تم استبداله عملية سولفاي أكثر اقتصادا. الكيمياء العامة من قبل جون Arrend تيم P سن | 3 وفي هذا المختبر فإننا سوف تجميع بيكربونات الصوديوم (NaHCO3)، وأكثر بشكل صحيح الصوديوم كربونات الهيدروجين، من خلال عملية سولفاي. يضاف الثلج الجاف (CO2 الصلبة) إلى محلول مشبع من كلوريد الصوديوم (الماء المالح) والأمونيا مائي المركز: كلوريد الصوديوم (عبد القدير) + NH3 (عبد القدير) + CO2 (ق) + H2O NH4Cl (عبد القدير) + NaHCO3 (ق) (المعادل 1) الثلج الجاف، بالإضافة إلى بمثابة كاشف، ويوفر أيضا وسيلة لتبريد خليط التفاعل. هذا أمر مهم لأن كل من كلوريد الأمونيوم (NH4Cl) وبيكربونات الصوديوم هي للذوبان في درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك، وانخفاض في درجات الحرارة كثيرا، وبيكربونات الصوديوم هي أقل بكثير من ذوبان كلوريد الأمونيوم ويمكن أن تبلور فركأيشنلي من الحل. وهناك مشكلة التي تحدث مع عملية سولفاي هي تنتج رد فعل الجانب كميات كبيرة من بيكربونات الأمونيوم (NH4HCO3). ومع ذلك، وهذا يمكن إزالتها ببساطة عن طريق تسخين المنتج الصلب: NH4HCO3 (ق) NH3 (ز) + H2O (ز) + CO2 (ز) (. المعادلة 2) المنتجات من رد الفعل الناتجة كلها الغازية وهكذا يتم إزالتها من وبيكربونات الصوديوم المطلوب. صناعية، فإن نجاح عملية سولفاي يعتمد على التعافي من الأمونيا التي لا تزال في حل في شكل كلوريد الأمونيوم. إذا تم التعامل مع حل مع الحليب من الجير (كاليفورنيا (OH) 2) يتم تحرير الغاز الأمونيا ويمكن استردادها. الكالسيوم (OH) 2 (عبد القدير) + 2 NH4Cl (عبد القدير) 2 NH3 (ز) + 2 H2O + CaCl2 (عبد القدير) (المعادلة 3) وتجدر الإشارة إلى أن إنتاج بيكربونات الصوديوم في الولايات المتحدة لم يعد مجديا من الناحية الاقتصادية عبر عملية سولفاي. يتم الحصول على معظم رماد الصودا في الولايات المتحدة عن طريق التعدين من ترونا المعدنية، Na2CO3 • NaHCO3 • H2O، ودائع كبيرة من التي يمكن العثور عليها بالقرب من النهر الأخضر في وايومنغ. وبالتالي، فإن عملية سولفاي يتلاشى في التاريخ في هذا البلد. وترونا المعدنية (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Trona٪28small٪29.jpg) سن P | 4 أسئلة ما قبل مختبر 1. على افتراض أن نبدأ مع 10G من كلوريد الصوديوم، كيف ومن المتوقع أن يتم إنتاجها في هذه العملية العديد من غراما من بيكربونات الصوديوم؟ 2. على افتراض أن نبدأ مع 10G من كلوريد الصوديوم، كيف ومن المتوقع أن يتم إنتاجها في هذه العملية العديد من غرام من كلوريد الأمونيوم؟ 3. ما هو الذوبان من بيكربونات الصوديوم وكلوريد الأمونيوم في الماء في درجة حرارة الغرفة؟ (. البحث على الإنترنت مطلوب) سن P | 5 الإجراءات 1. انشاء قمع بوخنر مع نظام الطموح. المنتج النهائي سيكون لتتم تصفيته من حل بسرعة، قبل أن تتاح لها فرصة في عملية الاحماء. 2. الوزن 15G من كلوريد الصوديوم وتحويلها إلى قارورة مخروطي 250ML مزودة سدادة الصلبة. 3. في غطاء الدخان، إضافة 50ML من اضرب. الأمونيا مائي إلى القارورة التي تحتوي على كلوريد الصوديوم. سدادة القارورة وابقائه في غطاء محرك السيارة. دوامة ويهز قارورة لمدة 15 دقيقة لتشبع حل مع كلوريد الصوديوم. بعض من كلوريد الصوديوم الصلبة يجب أن تبقى. 4. السماح الصلبة لتسوية، ثم صب محلول مشبع الأمونيا / كلوريد الصوديوم في كوب 250ML. الحفاظ على هذا في غطاء الدخان. 5. ملء كوب 150ML نصف الكامل مع سحق الجليد الجاف. هذا يمثل حوالي CO2 60-70g. لا تعامل مع الثلج الجاف مباشرة. 6. على مدى فترة 15 دقيقة، في غطاء الدخان، إضافة الثلج الجاف في أجزاء صغيرة في حل الأمونيا / كلوريد الصوديوم. يحرك الخليط بقضيب الزجاج stiring في جميع أنحاء الإضافات. لا تسمح الحل لتجميد. وينبغي أن تبدأ الصوديوم الصلبة والأمونيوم bicaronate لتشكيل بالقرب من نهاية الإضافات. كلوريد الصوديوم (عبد القدير) + NH3 (عبد القدير) + CO2 (ق) + H2O NH4Cl (عبد القدير) + NaHCO3 (ق) 7. تصفية الخليط بسرعة قبل درجة الحرارة من الحل لديه فرصة في الارتفاع عن 0oC. السماح للترشيح الشفط لتستمر لعدة دقائق. 8. في غطاء الدخان، ضع الخليط صلبا من البيكاربونات في كوب ساعة ومكان الزجاج ووتش على كوب من الماء المغلي. الحرارة لمدة 10-15 دقيقة. NH4HCO3 (ق) NH3 (ز) + H2O (ز) + CO2 (ز) 9. بعد التسخين، تبريد بيكربونات الصوديوم النقي وتزن المنتج. 10. الحصول على قنينة 3 درهم وتقديم عينة من المنتج الخاص بك. تسمية القارورة مع المعلومات التالية: اسم (أسماء) اسم الفورمولا مجمع مجمع تاريخ وزن المنتج P العمر | 6 11. كاختبار بسيط، للتأكد من أن بيكربونات الصوديوم تم إنتاجها، بدلا من مجرد إعادة بلورة كلوريد الصوديوم، وضع كمية صغيرة من المنتج الخاص بك في أنبوب الاختبار. تفعل الشيء نفسه مع كمية صغيرة من كاشف كلوريد الصوديوم. إضافة 5-6 قطرات من 3M حمض الهيدروكلوريك. تسجيل الملاحظات الخاصة بك. P سن | 7 تحليل البيانات 1. على افتراض 10G 15G من كلوريد الصوديوم تستخدم يذوب في اضرب الأولي. محلول الأمونيا، ما هو العائد النظري من بيكربونات الصوديوم؟ 2. حساب نسبة العائد من بيكربونات الصوديوم. 3. التعليق على مصادر الخاص بك من الخسارة. 4. ما الكيميائية ردود الفعل والتي تحدث عندما يتم التعامل مع بيكربونات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك 3M؟ سن P | 8 أسئلة المشاركة مختبر 1. بيكربونات، HCO3- (عبد القدير)، هو مثال على الأنواع مذبذب. أي سوف تتصرف على حد سواء حمض وقاعدة. كتابة المعادلة الكيميائية للتفاعل من بيكربونات ايون مع حمض الهيدروكلوريك. كتابة المعادلة الكيميائية للتفاعل من بيكربونات ايون مع مائي هيدروكسيد الصوديوم. 2. بيكربونات الصوديوم يمكن أيضا أن تنتج من قبل محتدما الغاز CO2 من خلال تتركز حلول هيدروكسيد الصوديوم. الماء هو نتيجة ثانوية لهذا التفاعل. كتابة المعادلة الكيميائية الموزونة لهذه الطريقة في تخليق بيكربونات الصوديوم. 3. لنفترض أتوقع فقدان 75٪ عند إنتاج بيكربونات الصوديوم من خلال عملية سولفاي. كم غرام من كلوريد الصوديوم يجب أن أبدأ مع إذا أريد لإنتاج 100g من بيكربونات الصوديوم؟ سن P | 9 إضافة خصائص هيدرات وتجدر الإشارة إلى أن صودا الغسيل (Na2CO3 • 10H2O) يحدث باعتباره صودا. هيدرات هي الأملاح التي تتبلور من حل الماء وتحتوي على ملزمة جزيئات الماء ضعيف. على سبيل المثال، كلوريد الحديديك، FeCl3، يبلور مع ستة جزيئات الماء ضعيف بد أن FE3 + أيون في الترتيب ثماني السطوح: هو الرمز وهذا كما FeCl3 • 6H2O ويشار اليها على انها كلوريد الحديديك هيكساهيدرات. لاحظ طريقة غير عادية لكتابة الصيغة الكيميائية لل هذا المركب. وهيدرات هو مركب بالإضافة، مركب يحتوي على اثنين أو أكثر من أبسط مركبات. في المثال أعلاه، ومركبات أبسط هي FeCl3 وH2O، التي تجمع بين في الفئران

النتائج (العربية) 3:

Chem 121l


مختبر الكيمياء العامة التنقيح 3-1






تأليف بيكربونات الصوديوم • معرفة عنصر الصوديوم و بعض المركبات.
• معرفة البيكربونات.
• معرفة Stoichiometry الكيميائية وحاصل النظرية من ردود فعل.


في هذه العملية المختبرية سوف توليف بيكربونات الصوديوم (nahco3) عن طريق الصناعية القديمة عملية تعرف باسم عملية سولفاي.هذه الطريقة الصناعية من أجل إنتاج

بيكربونات الصوديوم وضعتها إرنست سولفاي في 1860. بيكربونات الصوديوم المنتجة عبر هذه العملية ثم تحويلها إلى الأهمية التجارية الكيميائية كربونات الصوديوم.