アンモニアソーダ法
炭酸ナトリウムの工業的製法であるアンモニアソーダ(ソルベー)法についてまとめます。
動画による解説
NHKの高校講座の動画で実際の工場を取材していてわかりやすいので、こちらを参照するとイメージしやすいです。
1.塩化ナトリウムの飽和水溶液にアンモニアと二酸化酸素を通じる
まず、塩化ナトリウムの飽和水溶液にアンモニアと二酸化酸素を通じることで炭酸水素ナトリウムを発生させます。
$NaCl + NH_3 + CO_2 + H_2O → NaHCO_3 + NH_4Cl$
2.炭酸水素ナトリウムを熱分解して、炭酸ナトリウムを得る
炭酸水素ナトリウムを熱分解することで、炭酸ナトリウムを得ることができます。
$2NaHCO_3 → Na_2CO_3 + H_2O + CO_2$
3.2で生じた二酸化炭素は1に再利用される。不足分は石灰石を熱分解して得る
2で炭酸ナトリウムは生成されますが、
原料である二酸化炭素やアンモニアを生成・再生性する過程も覚えないといけません。
$CaCO3 → CaO + CO2$
4.3で生じた酸化カルシウムに水を加えて水酸化カルシウム$Ca(OH)_2$を得る
次の工程でアンモニアを回収するために水酸化カルシウムを生成します。
$CaO + H_2O → Ca(OH)_2$
5.1で生じた塩化アンモニウムと4で生じた水酸化カルシウムを反応させ、アンモニアを回収する
アンモニアを回収するために、水酸化カルシウムと塩化アンモニウムを反応させます。
$Ca(OH)_2 + 2NH_{4}Cl → CaCl_2 + 2H_2O + 2NH_3$
アンモニアソーダ法の全体の反応式
全体をまとめると、以下の式に表されます。
$CaCO_3 + 2NaCl → Na_2CO_3 + CaCl_2$
1-5の工程を見ればわかるように、
炭酸カルシウムと塩化ナトリウムがあれば、目的の炭酸ナトリウムが生成できることが式に現れていますね。
1-5までの反応式は覚える必要があるので、全部書けるようにしましょう。
初版:2023/9/22
