碳酸氢钠(Baking Soda, Sodium Bicarbonate)概述
碳酸氢钠(NaHCO₃)，也被称为小苏打或泡打粉，是一种常见的无机化合物。它广泛应用于食品加工、清洁剂、制药、化学工业等多个领域。其温和的碱性特性，使其在多种化学反应和日常生活中发挥着重要作用。本文将从碳酸氢钠的基本属性、主要用途、合成路线、使用注意事项以及运输与存储等方面进行详细介绍。
一、基本属性
碳酸氢钠是一种白色结晶性粉末或颗粒，具有无色、无臭、微苦的特性。它易溶于水，并具有碱性。以下是碳酸氢钠的基本物理和化学属性：
碳酸氢钠名称
中文名： 碳酸氢钠
英文名： sodium hydrogencarbonate
中文别名： 重碱 | 小苏打 | 重碳酸钠
CAS号： 144-55-8
碳酸氢钠物理化学性质
密度： 2.16 g/mL at 25 °C(lit.)
沸点： 851°C
熔点： 270 ºC
分子式： CHNaO3
分子量： 84.007
闪点： 169.8ºC
精确质量： 83.982338
PSA： 60.36000
外观性状： 白色粉末或超级闪光点晶体
蒸汽压： 2.58E-05mmHg at 25°C
折射率： 1.500
储存条件
1.贮存于通风、干燥的库房内，储存于阴凉、干燥、通风的仓库内。
2.在储运过程中注意防潮，与碱类物质隔离存放。
稳定性
1.常温常压下稳定。
2.禁配物：强氧化剂、强酸 在干燥的空气中稳定，加热(50℃)或在潮湿空气中缓慢分解放出二氧化碳，至270℃时分解完全。 分解温度100～140℃，放出的气体主要是二氧化碳和水蒸气，发气量为267L/kg。在100g水中的溶解度为6.9g(0℃)，16.4g(60℃)，在空气中较为稳定。 3. 其水溶液因水解而呈微碱性。受热易分解放出二氧化碳，100℃时变成倍半碳酸钠Na2CO3·NaHCO3.2H20) ，270～300℃下加热2H， 完全失去二氧化碳而成碳酸钠， 在干燥空气中无变化， 在潮湿空气中缓慢分解.
水溶解性 9 g/100 mL (20 ºC)
碳酸氢钠具有较强的缓冲能力，能够调节酸碱平衡，因此在许多应用中都能发挥重要作用。
二、主要用途
1. **食品工业**：
碳酸氢钠是常见的食品添加剂，作为膨松剂广泛用于面包、蛋糕等烘焙食品的生产。在加热过程中，碳酸氢钠分解释放二氧化碳气体，帮助面团膨胀，使食品松软可口。碳酸氢钠常见的食品添加剂编号为E500。
2. **清洁剂与除臭剂**：
碳酸氢钠因其温和的碱性和良好的吸附特性，广泛应用于家庭清洁中。例如，作为厨房清洁剂时，它可以有效去除油脂、污垢和异味。在除臭方面，碳酸氢钠能够吸附空气中的异味分子，用于清新空气或清洁鞋类、冰箱等。
3. **医药用途**：
碳酸氢钠在医疗上具有一定的应用，常用于治疗胃酸过多的症状，如胃灼热和消化不良。它通过中和胃酸来缓解不适。此外，碳酸氢钠也可用于某些药物的制备过程中，作为缓冲剂来维持药物的酸碱平衡。
4. **灭火剂**：
碳酸氢钠能够在高温下分解产生二氧化碳，这一特性使其成为一种有效的干粉灭火剂。它通常用于灭火设备中，特别是在灭火某些油类火灾时，能够有效切断火源并避免火焰蔓延。
5. **化学反应中的试剂**：
碳酸氢钠可用于实验室中作为缓冲溶液调节酸碱度，或者作为某些化学反应中的中和剂。其还可用于反应合成中，在一些反应中充当还原剂或碱性催化剂。
6. **农业用途**：
在农业上，碳酸氢钠被用作某些农药的配料，以及土壤调节剂。它能够有效地调节土壤的酸碱度，改善土壤的质量。
三、合成路线
碳酸氢钠的合成方法主要有两种：通过索尔维法(Solvay Process)和通过氢氧化钠与二氧化碳反应。
1. **索尔维法**：
索尔维法是工业中最常见的生产碳酸氢钠的方法。在这一方法中，首先将氨气溶解在水中形成氨水，然后向氨水中通入二氧化碳，生成氨基碳酸氢钠(NH₄HCO₃)。接着，加入氯化钠(NaCl)来沉淀碳酸氢钠。 此方法可大规模生产碳酸氢钠，并且效率高，成本低。
2. **氢氧化钠与二氧化碳反应**：
另一种常见的合成方法是将氢氧化钠与二氧化碳直接反应，得到碳酸氢钠。该反应在温和条件下进行，不需要复杂的催化剂。这种方法适合于小规模生产，操作简便。
生产方法
气液相法将纯碱溶解过滤除去杂质后，浓度保持在23～24°Bé。石灰窑发生的二氧化碳浓度保持在20%～25%，经洗涤净化处理，与热碱液进行碳化，塔压保持在0.2～0.25Mpa，待物料浓度达13°Bé时，反应终了。经冷却、结晶、过滤得小苏打结晶，再经气流干燥即得碳酸氢钠成品。其Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3气固相法将碳酸钠置于反应床(反应池)上，并用水拌好，由下部吹入二氧化碳，一次反应碳化后，经初碎，进行二次碳化反应，再经干燥、粉碎，制得碳酸氢钠成品。其Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3废碱液回收法在纯碱生产过程中，纯碱煅烧炉产生的炉气，经旋风分离后，仍含有较多的碱粉。将此炉气用热碱回收，使碱粉溶解在碱液内，在循环溶解过程中，部分碱液送往蒸氨塔，蒸出热碱液中氨，使碱液进一步浓缩，作为生产小苏打的碱液原料，蒸氨塔顶出来的氨、二氧化碳和水混合气，进入原来炉气冷却塔。小苏打生产中分离脱水后的母液，用于热碱液循环，以溶解回收炉气中碱粉，构成生产过程循环。废碱液回收后，经碳化、离心分离、干燥，制得碳酸氢钠成品。其Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3天然碱加工法以天然碱为原料，由于杂质含量较高，因而碱液配制时，需严格控制化碱温度、浓度及母液循环次数，母液中总盐量应大于240g/L。化碱后碱液浓度碳酸钠>150g/L、氯化钠<50g/L、硫酸钠<90g/L，所得碱液经过滤除渣，然后与二氧化碳碳化生成碳酸氢钠结晶，经洗涤脱水，洗液可返回化碱或排放，结晶经干燥，制得碳酸氢钠成品。其Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3
四、使用注意事项
1. **安全性**：
碳酸氢钠一般认为是安全的，但长期大量接触可能会对皮肤和眼睛产生刺激，因此在操作时应避免直接接触眼睛和皮肤。使用时应佩戴适当的个人防护装备，尤其是在高浓度的环境中。尽管碳酸氢钠是相对温和的化学品，但不应吞食过量。
2. **存储**：
碳酸氢钠应储存在阴凉、干燥、通风良好的地方，避免暴露在潮湿环境中，以防其吸湿潮解。它应远离强酸、强氧化剂等物质，以避免发生不必要的反应。
3. **避免高温**：
虽然碳酸氢钠在常温下稳定，但在高温下(大约200°C以上)，它会分解成碳酸钠、水和二氧化碳。因此，在高温环境下使用时，应确保储存和使用的环境适当。
4. **使用浓度**：
在某些应用中，碳酸氢钠的浓度可能对效果产生显著影响，特别是在医药和食品工业中。在使用时应按照相关标准或指导建议控制其浓度。
五、运输与存储
1. **运输要求**：
碳酸氢钠的运输需要符合常规化学品运输要求，应储存于密封、耐湿的容器中，避免受潮。在运输过程中，应避免与强酸、强氧化剂等物质接触。
2. **存储要求**：
- **存储环境**：应存放在干燥、阴凉、通风的环境中，避免高温、阳光直射和湿气。碳酸氢钠应储存在密封的容器中，防止吸湿。
- **容器选择**：碳酸氢钠通常使用塑料袋、纸袋或塑料桶进行包装。在储存时，应避免其与水或酸性物质接触。
- **标识要求**：存储区域应明确标识，并采取必要的防护措施，确保工作人员安全。
3. **运输标识**：
在运输过程中，碳酸氢钠不属于危险品，但应根据其性质标明相关的安全信息。运输人员应接受相关的安全培训，并遵守相关的运输规范。
结论
碳酸氢钠作为一种重要的化学品，因其多功能性和温和的性质，在多个领域得到了广泛的应用。无论是在食品加工、家庭清洁、医药领域还是化学反应中，碳酸氢钠都发挥着不可替代的作用。通过合理的存储和使用，能够确保其在各个领域的高效、安全应用。
