Натриевых солей, которые содержат в своем названии слово «сода» существует несколько:
Кальцинированная сода или карбонат натрия (Na2CO3).
Кристаллическая или стиральная сода (Na2CO3×10H2O).
Пищевая сода, двууглекислая сода или гидрокарбонат натрия (NaHCO3).
Каустическая сода, гидроксид натрия, каустик, едкий натр, едкая щёлочь (NaOH).
Сода впервые описана в 1801 немецким аптекарем Б. Розе. В наше время она широко применяется как в промышленных, так и в бытовых целях.
Качественная реакция на катион натрия (Na+)
Соединения щелочных металлов окрашивают пламя в различные характерные цвета. Для подтверждения качественного состава исходных веществ необходимо внести небольшое количество данного вещества в пламя спиртовки. Соли натрия придают пламени спиртовки желтый цвет.
Качественная реакция на карбонат-ион (СО32-) и гидрокарбонат-ион (HCO3-)
Карбонат и гидрокарбонат-ионы дают качественную реакцию с H+. Визуальным эффектом данной реакции является выделение газа. Для определения наличия карбонат-иона в растворе необходимо провести взаимодействие с раствором, содержащим катион Ca2+. При этом будет наблюдаться выпадение белого осадка. Гидрокарбонат-ион такого эффекта не дает, так как гидрокарбонат кальция (Ca(HCO3)2) растворимое в воде вещество.
Nа2СО3 + СаСl2 → СаСO3↓ + 2NаСl
2Nа+ + СO32- + Са2+ + 2Сl‾ → СаСО3↓ + 2Nа+ + 2Сl‾
Са2+ + СO32- → СаСO3↓
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2↑
Na+ + HCO3- + H+ + Cl- → Na+ + Cl- + H2O + CO2↑
HCO3- + H+ → H2O + CO2↑
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑
2Na+ + CO32- + 2H+ + 2Cl- → 2Na+ + 2Cl- + H2O + CO2↑
2H+ + CO32- → H2O + CO2↑
Доказательством того, что выделяется действительно углекислый газ — помутнение известковой воды при пропускании через нее СО2 в результате образования нерастворимого карбоната кальция.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
При дальнейшем пропускании углекислого газа через раствор наблюдается растворение осадка в результате реакции:
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
Углекислый газ тяжелее воздуха и не поддерживает горения, поэтому если собирать углекислый газ в стакан, в котором находится горящая свеча, то она погаснет.
Образование карбоната натрия и гидрокарбоната натрия из гидроксида натрия
При пропускании избытка углекислого газа через раствор гидроксида натрия, а также при длительном стоянии раствора NaOH на открытом воздухе происходит реакция:
СO2 + 2NаОН → Nа2СO3 + Н2O
СO2 + 2Na+ + 2ОН- → 2Na+ + СO32- + Н2O
СO2 + 2ОН- → СO32- + Н2O
Nа2СO3+ СO2 + Н2O→ 2NaНСO3
2Na+ + СO32-+ СO2 + Н2O→ 2Na+ + 2НСO3-
СO32-+ СO2 + Н2O→ 2НСO3-
В связи с этим «старый» раствор гидроксида натрия при взаимодействии с кислотой дает качественную реакцию на карбонат-ион.
Определение среды (рН) растворов карбоната, гидрокарбоната и гидроксида натрия
На универсальный индикатор наносим растворы карбоната, гидрокарбоната и гидроксида натрия. Используя значения шкалы pH, определяем среду раствора. Для гидрокарбоната натрия (NaНСO3) рН ≈ 8 — слабощелочная среда, карбонат натрия (Nа2СO3) рН ≈ 12 и гидроксид натрия (NaOH)рН ≈ 14 — сильнощелочная среда.
Карбонат и гидрокарбонат натрия — это соли, которые образованы сильным основанием и слабой кислотой, поэтому в растворе они подвергаются гидролизу.
Nа2СO3 + Н2O ↔ NаНСО3 + NaOH
NаНСO3 + Н2O ↔ NаОН + Н2O+ СO2↑
Если нагреть раствор гидрокарбоната натрия до кипения и некоторое время кипятить, а затем определить среду раствора, то универсальный индикатор покажет рН ≈ 12. Это можно объяснить процессом превращения гидрокарбоната натрия в карбонат натрия при нагревании.
2NаНСO3 → Nа2СO3 + Н2O + СO2↑
Гидролиз (взаимное усиление гидролиза)
При взаимодействии двух солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, а также слабым основанием и сильной кислотой происходит взаимное усиление гидролиза, а не обменная реакция как это может показаться на первый взгляд.
Например:
2А1С13 + 3Nа2СO3 + 3Н2O → 2А1(ОН)3↓ + 6NаС1 + 3СO2↑
2Al3+ + 6Cl- + 6Na+ + 3CO32- + 3H2O → 2А1(ОН)3↓ + 6Nа+ + 6С1- + 3СO2↑
2Al3+ + 3CO32- + 3H2O → 2А1(ОН)3↓ + 3СO2↑
2FеС13 + 3Nа2СO3 + 3Н2O → 2Fе(ОН)3↓ + 6NaС1 + 3СO2↑
2Fe3+ + 6Cl- + 6Na+ + 3CO32- + 3H2O → 2Fe(ОН)3↓ + 6Nа+ + 6С1- + 3СO2↑
2Fe3+ + 3CO32- + 3H2O → 2Fe(ОН)3↓ + 3СO2↑
2CrС13 + 3Nа2СO3 + 3Н2O → 2Cr(ОН)3↓ + 6NaС1 + 3СO2↑
2Cr3+ + 6Cl- + 6Na+ + 3CO32- + 3H2O → 2Cr(ОН)3↓ + 6Nа+ + 6С1- + 3СO2↑
2Cr3+ + 3CO32- + 3H2O → 2Cr(ОН)3↓ + 3СO2↑
Заключение
Проведение качественных реакций помогает установить точный состав исходных веществ.
Среда раствора соли (рН) будет зависеть от силы кислоты и основания от которых образована исследуемая соль.
Гидроксиды щелочных металлов легко вступают в реакцию с диоксидом углерода, содержащимся в воздухе.
От состава взаимодействующих солей зависит протекание реакции и характер образующихся продуктов.
Изучение химических свойств окружающих нас веществ способствует грамотному использованию их в различных жизненных ситуациях.
Литература:
- Энциклопедия для детей. [Том 17.] Химия [Текст] / ред. коллегия: М. Аксёнова, И. Леенсон, С. Мартынова и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Мир энциклопедий Аванта+, АСТ, 2013. — 656 с.
- Лидин Р. А., Аликбекова Л. Ю. Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы [Текст] / Р. А. Лидин, Аликбекова Л. Ю.. — М.: АСТ ПРЕСС ШКОЛА, 2006. — 512 с.
- Леенсон И. А. Превращение веществ. Химия [Текст] / И. А. Леенсон. — М.: ОЛМА Медиа Групп, 2013. — 303 с.
