Carbonate de sodium

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Le carbonate de soude ou carbonate de sodium est un composé blanc de formule Na2CO3.

Dans le langage courant, on parle aussi de cristaux de soude. Le carbonate de soude a longtemps porté le nom de soude, mais il ne faut pas le confondre avec la soude caustique qui est un produit différent.


Généralités

Obtention

Le carbonate de sodium peut être obtenu à partir de gisements d'un minéral, le natron. Dans le passé, on le trouvait dans le natron mais aussi dans les cendres d'algues (varech ou goémon en Bretagne) ou de plantes (salicorne en Bretagne et en Méditerranée).

Depuis 1863, il est obtenu par le procédé Solvay qui le produit à partir de sel et de craie.

Propriétés

Le carbonate de sodium n'est pas toxique pour l'environnement, mais n'est pas biodégradable. Il peut être irritant sur la peau et il est donc préférable de le manipuler avec des gants.

Le carbonate de sodium ne doit pas être confondu avec la soude caustique ni avec le bicarbonate de soude.

Utilisations industrielles


Utilisations à la maison

Nettoyant

De nombreuses recettes de produits de nettoyage faits maison comportent du carbonate de soude. Il est comparable au bicarbonate de soude mais en plus corrosif. Il nettoie la saleté et la graisse. On peut l'employer pour laver le mobilier de jardin en plastique et la salle de bain (notamment les joints et les espaces entre les carreaux)

Il adoucit l'eau, ce qui favorise l'efficacité des agents nettoyants, les tensioactifs. Ainsi, un peu de carbonate de sodium dans l'eau de vaisselle permet de réduire sa consommation de liquide vaisselle.

Il ne faut pas utiliser de carbonate de sodium sur de l'aluminium ou des sols cirés

Lessive

Le carbonate de sodium est un des ingrédients des lessives. Il adoucit l'eau, ce qui permet aux tensioactifs d'agir plus efficacement. On peut ajouter du carbonate de sodium à la lessive pour laver le linge, et réduire d'autant la quantité de lessive utilisée.

Les cristaux de soude peuvent servir de détachants. On fait tremper une nuit le linge taché dans des cristaux de soude dissous dans de l'eau la veille de la lessive.

Déboucheur

On peut déboucher une canalisation avec du carbonate de sodium et de l'eau bouillante.

Savons

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Le carbonate de sodium se trouve en droguerie et dans certaines grandes surfaces, rayon lessive ou produits d'entretien.


Procédé de fabrication

Procédé Leblanc

Le procédé Leblanc permet d'obtenir du carbonate de sodium à partir de sel marin.

Réactions chimiques

  • Première étape: Le sel (ou chlorure de sodium NaCl) est chauffé avec de l'acide sulfurique (H2SO4) pour produire du sulfate de sodium (Na2SO4) et de l'acide chlorhydrique (HCl) gazeux selon l'équation suivante :
2 NaCl + H2SO4 -> Na2SO4 + 2 HCl
  • Seconde étape: la calcination. Le sulfate de sodium obtenu est mélangé avec de la craie (ou carbonate de calcium CaCO3) et du charbon (ou carbone C). Le mélange est cuit.

On a une réaction d'oxydo-réduction:

  • le carbone est oxydé en dioxyde de carbone (CO2)
  • dans le même temps, le sulfate de sodium est réduit en sulfure

On obtient un mélange solide de carbonate de sodium ( Na2CO3) et de sulfure de calcium (CaS).

L'équation est:

Na2SO4 + CaCO3 + 2 C ? Na2CO3 + CaS + 2 CO2

Le carbonate de sodium est soluble dans l'eau et est donc récupéré par lavage à l'eau puis évaporation de l'eau.

Conclusions

Ce procédé est polluant car il rejette de l'acide chlorhydrique. Le procédé Leblanc a été utilisé jusque dans les années 1870, où il a été supplanté par le procédé Solvay.

Procédé Solvay

Le procédé Solvay produit du carbonate de sodium (Na2CO3) à partir de sel (chlorure de sodium NaCl) et de craie.

Réactions chimiques

En solution neutre ou basique, le bicarbonate de sodium (NaHCO3) est peu soluble dans l'eau. Quand du dioxyde de carbone (CO2) gazeux passe à travers une solution concentrée de chlorure de sodium et d'ammoniac, on obtient du bicarbonate de sodium qui précipite selon la réaction chimique suivante:

NaCl + CO2 + NH3 + H2O ? NaHCO3 + NH4Cl

L'ammoniac maintient la solution à un pH basique.

Le bicarbonate de sodium est calciné pour donner le carbonate de sodium:

2 NaHCO3 ? Na2CO3 + H2O + CO2

Le dioxyde de carbone nécessaire s'obtient en chauffant de la craie (carbonate de calcium CaCO3,aussi appellé calcaire):

CaCO3 ? CO2 + CaO

On fait ensuite réagir l'oxyde de calcium (aussi appellé chaux vive) avec de l'eau, pour obtenir de la chaux éteinte Ca(OH)2.

CaO + H2O ? Ca(OH)2

L'ammoniac est régénéré à partir de la chaux éteinte (Ca(OH)2) et du chlorure d'ammonium:

2 NH4Cl + Ca(OH)2 ? 2 NH3 + CaCl2 + 2H2O

Conclusions

Le procédé Solvay est moins polluant et moins coûteux que le procédé Leblanc. Le sel et la craie sont abondants et peu coûteux. L'ammoniac est recyclé pendant la réaction.

Le procédé Solvay est concurrencé par l'extraction du carbonate de sodium dans les gisements de natron, que l'on trouve par exemple en Égypte ou en Amérique du nord.


Voir aussi

Liens internes

Liens externes

Bibliographie