يعاني العديد من الطلاب الذين يدرسون العلوم الكيميائية من الارتباك الناتج عن الاختلاط بين كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم. في الواقع، هناك اختلافات ملحوظة بينهما. لذا، سنقوم في هذا المقال بتوضيح الفروق بين المركبين بالإضافة إلى استخداماتهما وميزاتهما المختلفة.
الفرق بين كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم
تعتبر كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم نوعين مختلفين من الأملاح المحتوية على الصوديوم. يتشابه المركبان في بعض العناصر الأساسية المكونة لهما، حيث يُظهران خصائص استثنائية ويظهران غالبًا على شكل مسحوق أبيض اللون.
تم تصنيف كلًا من كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم كعناصر قاعدية تتميز بمستوى عالٍ من التفاعلات الكيميائية، حيث يتواجد الصوديوم فيهما. تتواجد بينهما روابط أيونية تتشكل بشكل طبيعي، كما يتم استخدامهما في مجالات متعددة.
الصيغة الكيميائية لكربونات الصوديوم هي Na2CO3، والتي تتكون من الصوديوم وحمض الكربونيك. تحمل بعض الأحيان اسم “صودا كاوية”. وعند استبدالها، ينتج أيون إيجابي وآخر سلبي.
أما بيكربونات الصوديوم، فصيغتها الكيميائية هي NaHCO3، وهي مكونة من كربونات الهيدروجين الصوديومي وأحماض، تُعرف شائعًا باسم “صودا الخبز”، وتستخدم أيضًا في العديد من التطبيقات اليومية.
يختلف تركيب كل من كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم من حيث المواد الكيميائية الموجودة فيهما، حيث تحتوي بيكربونات الصوديوم على مركبات كاوية. هذا الاختلاف يوضح الفروق الجوهرية بينهما.
تتفاعل كربونات الصوديوم مع بيكربونات الصوديوم بشكل متكافئ مما يؤدي إلى تحوليها تحت ظروف معينة.
ما هو الفرق بين كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم
تُستخدم بيكربونات الصوديوم في العديد من التطبيقات الطبيعية، مثل تنظيم حموضة الدم، على عكس كربونات الصوديوم التي لا تؤثر بشكل إيجابي على الصحة.
يوجد عدد كبير من الاستخدامات الفعالة لكلا المركبين. تُستخدم كربونات الصوديوم في إنتاج الصابون والزجاج، كما تُستخدم كمنظف قوي في الحمامات العامة وتساعد في تنقية المياه.
بينما تُستخدم بيكربونات الصوديوم في عمليات كيميائية متعددة، وفي صناعة الطعام مع مراعاة الحموضة الموجودة في الوصفات.
بيكربونات الصوديوم تلعب دوراً أساسياً في العديد من الصناعات، كما أنها تزيد من الفعالية في تنظيف الأسطح. تُستخدم أيضاً في صناعة أجهزة إطفاء الحرائق وتساعد في تحسين الروائح الكريهة، وتدخل كعنصر في عملية تخمير المخبوزات.
مميزات كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم
توزع كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم على عدة مميزات واستخدامات مختلفة، وفيما يلي توضيح لكل منهما:
استخدامات ومميزات كربونات الصوديوم
- تدخل كربونات الصوديوم في صناعة الزجاج بمختلف أنواعه.
- تستخدم في تصنيع منتجات التنظيف مثل الصابون والسوائل.
- تُستخدم في صناعة بعض العجائن الورقية.
- تساعد في التخفيف من آلام الأسنان عند استخدامها كحل مُخدر.
استخدامات ومميزات بيكربونات الصوديوم
- تُستخدم في صناعة المواد الغذائية المتنوعة.
- تساعد في تخمير العجائن ونفخها من خلال إطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون.
- تدخل في تصنيع الأدوية لعلاج الحموضة.
- تساعد في تخفيف آثار حب الشباب.
- تستخدم كوسيلة لإطفاء الحرائق.
- تُضاف إلى علف الحيوانات كغذاء رئيسي.
أسماء كربونات الصوديوم وبيكربونات الصوديوم
تشتهر المركبات الكيميائية بأسماء متعددة، حيث يُعرف كربونات الصوديوم باسم مسحوق السواد، وكذلك الملح الحامضي كربونيك ثنائي.
بينما تُعرف بيكربونات الصوديوم في مجالات الطهي بصودا الخبز، وتُسمي أحيانًا أيضًا بيكربونات الصودا، كما يُطلق عليها اسم الملح لحمض الكربونيك.
الدول المُصنعة لهذه المواد الكيميائية
- على الرغم من أن كربونات الصوديوم توجد بشكل طبيعي في الأرض، إلا أنها تُصنع باستخدام الرواسب الخاصة ببيكربونات الصوديوم، التي تتواجد في دول عديدة مثل الولايات المتحدة وبوتسوانا والصين.
- يمكن تصنيع كربونات الصوديوم بطرق مثل طريقة سولفاي، التي تعتمد على استخدام كلوريد الصوديوم والأمونيا.
- بيكربونات الصوديوم هي مادة طبيعية تُنتج عبر المعالجة بالمياه الساخنة، وتخضع للذوبان لتشكيل المركب.
طريقة تحضير كربونات الصوديوم
تحضير كربونات الصوديوم يمكن أن يتم عبر طريقتين، وهنا سنتحدث عن كل منهما:
أولًا: طريقة لابلاك
سميت هذه الطريقة نسبةً إلى الكيميائي نيكولاس لابلانك، وتعتمد على مرحلتين رئيسيتين:
في البداية، يتم تحضير الكعكة الملحية من خلال غلي كلوريد الصوديوم مع حمض الكبريتيك، مما يؤدي إلى إطلاق غاز كلوريد الهيدروجين. تكوِّن هذه العملية كبريتات الصوديوم كما يظهر في المعادلة التالية:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
ثم تتم معالجة الكعكة الملحية بمزجها مع الكبريتات الصوديوم الناتجة والكربون (الفحم) وحجر الكلس، مما يؤدي إلى تكوين كربونات الصوديوم كما في المعادلة التالية:
Na2SO4 + CaCO3 + 2C → Na2CO3 + 2CO2 + CaS
ثانيًا: طريقة سلفاي
تستند هذه الطريقة إلى اكتشاف إرنست سلفاي، حيث تعتمد على استخدام مواد مهمة مثل كربونات الكالسيوم وكلوريد الصوديوم والأمونيا.
تعتمد هذه الطريقة على استخدام البرج المجوف، حيث يتم تسخين حجر الكلس لإطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون كما في المعادلة التالية:
CaCO3 → CaO + CO2
ثم يتفاعل غاز ثاني أكسيد الكربون المذكور مع محلول مركز من كلوريد الصوديوم والأمونيا لترسيب بيكربونات الصوديوم كما في المعادلة التالية:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
وبعدها، يتم تسخين ما ينتج من بيكربونات الصوديوم لإنتاج كربونات الصوديوم كما يظهر في المعادلة التالية:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
وبذلك يتم استرجاع الأمونيا من محلول كلوريد الأمونيوم عن طريق معالجته مع هيدروكسيد الكالسيوم، كما في المعادلة:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2NH4Cl → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O
طريقة تحضير بيكربونات الصوديوم
يتم تحضير بيكربونات الصوديوم بمعالجة محلول مشبع برماد الصودا مع غاز ثاني أكسيد الكربون حتى تصل درجة حرارته إلى المستوى المطلوب. يُفصل بعد ذلك المعلق الخاص بالمركب الناتج من أسفل البرج التفاعلي.
ثم يُصفى المغسول باستخدام فلتر دوار، ويتم تجفيفه على سير ناقل مستمر حتى تصل درجة حرارته إلى 70 درجة مئوية، للحصول على الناتج النقي بنسبة 99.8%. والمعادلة الكيميائية للتحضير هي:
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3.
