碳酸鈉（Sodium Carbonate），一種重要的無機化合物，俗稱純堿，又稱蘇打、堿灰，其別名還包括洗滌堿、石堿、堿粉、食用堿、堿面。化學式為Na2CO3，摩爾質(zhì)量為105.988g/mol。碳酸鈉具有鹽的通性，屬于無機鹽，是一種白色吸濕性粉末，無味無臭，易溶于水，還溶于甘油，不溶于乙醇、乙醚。水溶液呈強堿性，易與酸發(fā)生中和反應，放出二氧化碳，在潮濕的空氣里會吸潮結(jié)塊，部分變?yōu)?a href="/hebeideji/7161281172054622246.html">碳酸氫鈉。碳酸鈉的制法有聯(lián)合制堿法、氨堿法、路布蘭法等，也可由天然堿加工精制。路布蘭法是最早的人工合成方法，索爾維法和侯氏制堿法是后續(xù)改進的制法。碳酸鈉有一水碳酸鈉、七水碳酸鈉和十水碳酸鈉等水合物，其中十水碳酸鈉可以用作洗滌劑。碳酸鈉是冶金、玻璃、化學、醫(yī)藥、紡織印染等工業(yè)重要的無機化工原料。主要用于平板玻璃、玻璃制品和陶瓷釉的生產(chǎn)；冶金工業(yè)中用作助溶劑；醫(yī)藥上用于合成安乃近等藥物；化學用于制造其他化合物的。
相關(guān)歷史
古人蒲林尼（Pliny）發(fā)現(xiàn)由海藻灰可生產(chǎn)出硬皂，而木灰則可以得到軟皂。這樣的發(fā)現(xiàn)一直未得到進展，直到1935年蒙可尤（Monceau）才證明海藻灰中的堿含有蘇打，它在化學上不同于木灰中的堿。
1791年，法國化學家尼古拉斯·勒布朗最早發(fā)明了人工合成純堿的方法，并獲得專利權(quán)。同年，法國奧爾良公爵籌集款項，在巴黎附近的圣但尼建立了第一個路布蘭法制堿工廠。但這種方法所制得的純堿純度不高，還會消耗大量能源。1861年，比利時化學家索爾維以食鹽、碳酸鈣、氨為原料制得了碳酸鈉和氯化鈣（稱為氨堿法）。這種方法得到的純堿純度高、質(zhì)量好；1863年索爾維正式創(chuàng)辦了一家制堿工廠，實現(xiàn)了氨堿法的工業(yè)化。1867年，以氨堿法制得的純堿在法國巴黎舉行的世界博覽會上獲得了銅制獎章，因此氨堿法被正式命名為索爾維制堿法。這個消息被英國哈琴公司得知后與索爾維簽訂了兩年獨占索爾維制堿法生產(chǎn)純堿的協(xié)議。1873年，哈琴公司改名為卜內(nèi)門公司，建立了以索爾維制堿法為制法的大規(guī)模生產(chǎn)純堿的工廠，后來在法國、德國等國家相繼建廠。這幾個國家后來成立了索爾維公會，并且決定索爾維制堿法今后的技術(shù)改進不再對外公開，不申請專利，直接封鎖了索爾維制堿法的對外應用，最終壟斷了純堿的研制、生產(chǎn)、銷售、價格。
1943年，中國科學家侯德榜對索爾維法進行改進，將純堿和合成氨兩大工業(yè)聯(lián)合，同時生產(chǎn)碳酸鈉和化肥氯化銨，大大提高了食鹽的利用率。原子的利用率達到了100%。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
碳酸鈉為白色吸濕性粉末，密度為2.54g/cm3，熔點為856oC，無氣味，長期在濕空氣中會結(jié)成硬塊。碳酸鈉為強電解質(zhì)，具有鹽的通性和熱穩(wěn)定性，易溶于水，還溶于丙三醇，不溶于乙醇、乙醚，在水溶液或熔融狀態(tài)下能導電，并且水溶液有澀味和滑膩感。
水合物
一水碳酸鈉（Na2CO3·H2O）為無色正交結(jié)晶或白色結(jié)晶粉末，含有85.48%的碳酸鈉和14.52%的結(jié)晶水。當溫度高于35.4℃時，它可以從飽和溶液中析出結(jié)晶；當與飽和溶液接觸時，在109℃轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕c。
七水碳酸鈉（Na2CO3·7H2O），含有45.7%的碳酸鈉和54.3%的結(jié)晶水，它的穩(wěn)定范圍狹小，僅在32℃~35.4℃間存在，所以沒有工業(yè)價值。
十水碳酸鈉（Na2CO3·10H2O）為無色單斜透明晶體，密度1.46g/cm3，含有37.06%的碳酸鈉和62.94%的結(jié)晶水，它可以從32℃~-2.1℃的飽和溶液中結(jié)晶出來。這種結(jié)晶在干燥空氣中容易風化，生成一水碳酸鈉，主要作日常用的洗滌劑。
化學性質(zhì)
碳酸鈉可以與多種酸、堿、鹽發(fā)生化學反應。碳酸鈉水溶液呈堿性，可以使無色phenolphthalein溶液變紅，有一定的腐蝕性，能與酸發(fā)生復分解反應，生成相應的鹽并放出二氧化碳，也能與一些鈣鹽、鋇鹽發(fā)生復分解反應。碳酸鈉與堿土金屬或重金屬的鹽類溶液反應，生成不溶性金屬碳酸根沉淀。高溫可分解，生成氧化鈉和二氧化碳。長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分和二氧化碳生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊。純堿粉塵對人體皮膚、呼吸道和眼睛有刺激性作用，其濃溶液可引起皮膚灼傷、壞死等。
碳酸鈉水解
由于碳酸鈉在水溶液中水解，電離出的碳酸根離子與水中H+結(jié)合成碳酸氫根離子，導致溶液中H+減少，剩下電離的OH-，故溶液最終顯堿性。
高溫分解
氧化鈉是堿性氧化物，因此碳酸鈉的這一性質(zhì)常被用于制造鈉玻璃、煉鋼時脫硫和造渣等。
中和反應
碳酸鈉能與一切可溶性酸進行中和反應，生成相應的鹽并放出二氧化碳。
與鹽反應
碳酸鈉與硫酸鎂、硫酸鋅和硫酸亞鐵等硫酸鹽反應，生成硫酸鈉和相應沉淀。
碳酸鈉與氯化鎂、氯化鈣和氯化鋇等氯化物反應，生成氯化鈉和相應沉淀。
與氧化物反應
碳酸鈉長期暴露在空氣中吸收空氣中的水分和二氧化碳生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊。
碳酸鈉與二氧化硅在高溫下反應。
制備方法
在人工合成純堿之前，古埃及人已在制造玻璃中使用天然碳酸鈉，此外，古代就發(fā)現(xiàn)某些海藻晾曬后，燒成的灰燼中含有堿類，用熱水浸取、濾清后可得褐色堿液用來洗滌。大量的天然堿來自礦物，以地下埋藏或堿水湖為主。以沉積層存在的天然堿礦品位最高，分布甚廣。而人工合成純堿的方法有聯(lián)合制堿法、氨堿法、尼古拉斯·勒布朗法，其中勒布朗制堿法原料利用不充分、勞動條件惡劣，所制的碳酸鈉是以碳酸鈉為主要的純堿粗制品，還需要經(jīng)過浸取、蒸發(fā)、精制、再結(jié)晶、烘干，才能獲得純度約為97%的純堿（產(chǎn)品質(zhì)量不佳），這樣會消耗大量能源，故這種方法慢慢被索爾維發(fā)明的氨堿法（索爾維法）取代，索爾維的氨堿法制得的純堿純度高、質(zhì)量好，但是氨堿法會生成大量的副產(chǎn)物氯化鈣廢料，使得原子利用率僅48.8%左右；而侯氏制堿法產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化銨可以直接當成肥料使用，使得原子的利用率達到了100%。
勒布朗制堿法
1791年，法國化學家尼古拉斯·勒布朗成功地以食鹽為原料生產(chǎn)出碳酸鈉。將氯化鈉與硫酸混合，在800℃~900℃下，反應產(chǎn)生氯化氫氣體，并得到固體硫酸鈉；再將硫酸鈉固體粉碎，并混合于炭和碳酸鈣中，再次放回加熱爐中用1000℃高溫加熱。
反應方程如下：
氨堿法
1861年，比利時化學工程師歐內(nèi)斯特·索爾維（ErnestSolvay，1838-1922）發(fā)明了氨堿法，以食鹽、碳酸鈣和氨為主要原料。石灰石在石灰窯中煅燒為石灰和二氧化碳。將氨及二氧化碳（由石灰石分解而得）先后通入飽和鹽水中生成碳酸氫鈉沉淀，再經(jīng)過濾、洗滌、煅燒等步驟而制得產(chǎn)品純堿。濾液與石灰乳混合加熱所蒸出的氨和煅燒碳酸氫鈉所放出的二氧化碳可回收循環(huán)使用。
反應方程如下：
侯氏制堿法
1943年，侯德榜在索爾維制堿法的基礎(chǔ)上進行了改進，發(fā)明了侯氏制堿法。侯氏制堿法是將合成氨法與氨堿法工藝聯(lián)合，同時生產(chǎn)純堿和氯化銨的方法。以食鹽、氨和二氧化碳（合成氨工業(yè)的副產(chǎn)品）為原料，將氨與二氧化碳先后通入飽和鹽水中，生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、煅燒可以得產(chǎn)品純堿。在濾液中通入氨和加入食鹽并進行冷凍，使氯化析出，經(jīng)過濾、洗滌、干燥而得氯化銨。此時由食鹽所飽和的濾液，可再通入氨和二氧化碳，循環(huán)使用。
反應方程如下：
用途
鋼鐵工業(yè)
煉鋼時用純堿來脫硫和加大熔渣的流動性，使熔渣和鋼水易于分開。生鐵在鑄造過程中如果沒有提前除去雜質(zhì)，很容易脆裂，造成損失。生鐵中雜質(zhì)以硫、磷危害最大，在化鐵時加入純堿，使硫變成二氧化硫和三氧化硫氣體逸出，此時純堿中的氧化鈉可以與三氧化硫和磷的氧化物反應，最終變成熔渣除去。
煉鋁工業(yè)
鋁在現(xiàn)代的國防工業(yè)和生活用品中的需用量很大。純堿是煉鋁工業(yè)的主要原料之一，每煉1噸鋁需純堿400kg左右。在生石灰燒結(jié)煉鋁過程中，利用純堿使氧化鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，使礦石中的氧化硅轉(zhuǎn)化為不溶性的硅酸鈣，從而與鋁酸鈉分離。
玻璃工業(yè)
純堿是玻璃工業(yè)的主要原料，它可以提供玻璃不可或缺的原料氧化鈉，還可以降低石英砂的熔化溫度。玻璃工業(yè)是純堿的最大消費部門，每噸玻璃消耗純堿0.2噸。由于玻璃制造過程中工藝和設(shè)備上的要求，一般要求純堿的粒度細一點，含鹽少一點。
化學工業(yè)
化學工業(yè)對純堿有很大的需求量，化工原料和試劑中的鈉鹽和碳酸根，基本上是以純堿為原料，例如硝酸鈉、亞硝酸鈉、硅酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸鈉、氫氧化鈉、氟化鈉等鈉鹽和碳酸鋇、碳酸鎳、碳酸鈣、碳酸鎂等碳酸鹽。純堿在化工行業(yè)中應用非常廣泛，還用于生產(chǎn)肥皂、洗滌劑、硫酸鈉、硫酸鎂等化學品，同時是制作化肥、農(nóng)藥、染料等的重要原料。
醫(yī)藥工業(yè)
常用的安乃近、巴比妥、金霉素、合霉素、鏈霉素、四環(huán)素等藥物都需要耗用大量純堿。
紡織印染工業(yè)
在生產(chǎn)過程中進行皂洗、除污等工藝常用純堿，還常用純堿來消除余酸。在印染色布時也常用液堿來煮洗色布的浮色。
食品
碳酸鈉可以作為一種食品膨松劑，主要應用于饅頭、面包等需要經(jīng)過發(fā)面團的食品制作過程中。面團在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生酸類物質(zhì)，加入純堿后，中和了酸，并且在此過程中產(chǎn)生二氧化碳使面團膨松。碳酸鈉還可作為面制品改良劑，在水中加入碳酸鈉，再摻入面粉中，可提高面條的韌性，使之更加筋道，俗稱堿水面。碳酸鈉也是生產(chǎn)味精、化學醬油的鹽酸中和劑。
攝像
碳酸鈉可以用作黑白及彩色顯影液的促進劑，可以提高反差，由于它對感光片膠膜有膨脹作用，且易造成銀粒偏粗現(xiàn)象，因而不適用于微粒顯影液。
新能源
隨著中國新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，碳酸鈉在鋰電池、鈉電池及光伏玻璃生產(chǎn)領(lǐng)域扮演著不可或缺的角色。鋰電池、鈉電池和太陽能電池等新能源產(chǎn)業(yè)成為碳酸鈉需求的重點領(lǐng)域和重要增長極。
安全事宜
安全標識
GHS分類
貯存與運輸
碳酸鈉應儲存在通風、干燥的庫房內(nèi)。包裝需要密封，以防止吸水而結(jié)塊。不可與酸類物品、銨鹽和有毒、有味產(chǎn)品共儲。運輸時包裝要完整，裝載應穩(wěn)妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與酸類、食用化學品等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。車輛運輸完畢應進行徹底清掃。
毒理學資料
小鼠經(jīng)口LD50的6g/kg，犬連續(xù)3~4周投藥量150g，出現(xiàn)腹瀉、嘔吐致死。ADI（Acceptable Daily Intake）沒有特殊規(guī)定，美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration)將其列為一般公認安全物質(zhì)。
健康危害
碳酸鈉粉塵對皮膚、呼吸道和眼睛有刺激作用，長時間接觸本品溶液可能出現(xiàn)濕疹、皮膚松軟、皮炎等病癥。
急救措施
吸入：脫離現(xiàn)場移至空氣清新的地方進行休息，如呼吸困難，進行輸氧，然后就醫(yī)。
食入：用水漱口，喝牛奶或蛋清，然后就醫(yī)。
皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用大量流動的清水進行沖洗至少15分鐘，然后就醫(yī)。
眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量清水或生理鹽水清洗至少15分鐘，然后就醫(yī)。
參考資料 >
Sodium carbonate.PubChem .2022-10-30
庫存壓力暫難消化，純堿價格圍繞合成堿成本窄幅波動.微信公眾平臺.2025-08-10