Natron luonnollinen natriumkarbonaatti: koostumus, esiintyminen ja käyttö

Natron on luonnollinen sekoitus natriumkarbonaattidekahydraattia (Na ₂CO₃ -10H ₂O, eräänlainen soodasooda) ja noin 17 % natriumbikarbonaattia (jota kutsutaan myös nimellä nahkoliitti tai leivinjauhe, NaHCO₃ ) sekä pieniä määriä kotitalouskäyttöön tarkoitettua suolaa (haliitti, natriumkloridi) ja natriumsulfaattia. Natron on puhtaana valkoista tai väritöntä. Se voi olla harmaata tai keltaista epäpuhtauksien kanssa. Natroniesiintymiä esiintyy joskus suolaisissa (suolaisissa) järvikerrostumissa, jotka ovat syntyneet kuivissa ympäristöissä. Natronilla on kautta historian ollut monia käytännöllisiä käyttötarkoituksia, joita käytetään edelleen sen sisältämien mineraalikomponenttien monissa nykyaikaisissa käyttötarkoituksissa.

Nykyaikaisessa mineralogiassa sanalla natron on alettu tarkoittaa ainoastaan natriumkarbonaattidekahydraattia (hydratoitua soodaa), joka muodostaa suurimman osan historiallisesta suolasta.

Koostumus ja ominaisuudet

Natron on luonnossa esiintyvä mineraaliseos, jonka pääkomponentti on natriumkarbonaattidekahydraatti (Na2CO3·10H2O). Se voi sisältää myös merkittäviä määriä natriumbikarbonaattia (NaHCO3) sekä pieniä pitoisuuksia natriumkloridia, natriumsulfaattia ja muita liuenneita suoloja. Natronin väri vaihtelee puhtaan valkoisesta harmahtavaan tai kellertävään epäpuhtauksista riippuen.

Fysikaaliset ominaisuudet: kiteinen, helposti liukenee veteen ja hygroskooppinen (imee vettä ilmasta); natriumkarbonaattidekahydraatti menettää vesimolekyylejä lämmössä ja muuttuu kuivaksi natriumkarbonaatiksi.
Kemialliset ominaisuudet: emäksinen liuoksissa (kohottaa pH:ta), reagoi happojen kanssa muodostaen hiilidioksidia (esim. natriumbikarbonaatin kanssa tapahtuvat reaktiot leivonnassa).
Vaihtelu: luonnollisen natronin tarkka koostumus vaihtelee esiintymän ja kerrostuman mukaan.

Luonnollinen esiintyminen

Natronia muodostuu erityisesti kuivien alueiden suolaisissa järvissä ja suolakerrostumissa, joissa vesi on voimakkaasti suolapitoista ja haihtuminen on voimakasta. Tunnettuja historiallisen natronin lähteitä ovat olleet esimerkiksi Pohjois-Afrikassa sijaitsevat suolakentät (esim. Wadi Natrumin alue Egyptissä) ja muut kuivat järvien pohjat, joissa suolat saostuvat kerrostumina.

Käyttö ja historia

Natronilla on pitkä ja monipuolinen historia:

Mumiot ja hautausrituaalit: antiikin Egyptissä natronia käytettiin kuivattamiseen ja säilömiseen mummifioinnissa.
Puhtaanapito ja pesu: natronin sisältämät karbonaatit ja bikarbonaatit ovat tehokkaita rasvan poistajia ja niitä on käytetty puhdistusaineina ja saippuantuotannossa.
Lasin ja metallien valmistus: natronia käytettiin lasinvalmistuksessa natriumin lähteenä ja sulatusapuaineena.
Elintarvikkeet: natriumbikarbonaattia (ruokasoodaa) käytetään leivonnassa nostatusaineena; on kuitenkin tärkeää huomata, että varsinainen leivinjauhe ja natriumbikarbonaatti eivät ole täysin sama tuote — leivinjauhe sisältää lisäksi happoa ja täyteaineita.
Nykykäyttö: teollisuudessa natriumkarbonaattia (ns. soda-ash) valmistetaan suurempina määrinä teollisesti mineraaliluonnosta riippumatta ja sitä käytetään lasissa, pesuaineissa, paperinvalmistuksessa ja kemianteollisuudessa.

Nykyinen merkitys ja valmistus

Nykyään suurin osa natriumkarbonaatista tuotetaan teollisesti esimerkiksi Solvayn prosessilla tai mineraaleista kuten trona (natriumkarbonaattibikarbonaatti-mineraali) eikä suoraan luonnollisista natronkerrostumista. Laboratorio- ja teollisuuskäytössä käytetään usein puhdasta natriumkarbonaattia (Na2CO3) tai natriumbikarbonaattia (NaHCO3) riippuen käyttötarkoituksesta.

Turvallisuus ja käsittely

Natronin pöly voi ärsyttää ihoa, silmiä ja hengitysteitä; työskentelyssä käytetään usein suojalaseja ja hengityssuojainta pölyisissä olosuhteissa.
Rasitus iholla voi kuivattaa ihoa, joten pitkäaikainen kosketus kannattaa välttää tai käyttää suojakäsineitä.
Natron on emäksinen ja voi reagoida voimakkaasti happojen kanssa; säilytä kuivana ja erillään palo- tai hapettavista aineista.

Yhteenveto

Natron on historiallisesti tärkeä luonnonseos, jonka pääkomponentti on natriumkarbonaattidekahydraatti. Sitä on käytetty moniin tarkoituksiin mummioinnista lasin valmistukseen ja kotitalouksien puhdistukseen. Nykyisin vastaavat toiminnot hoidetaan usein teollisesti valmistetuilla natriumin yhdisteillä, mutta natronin rooli kulttuurihistoriassa ja luonnonmineraalina on edelleen merkittävä.

Etymologia

Englannin kielen sana natron on ranskan kielen sukua, joka on peräisin espanjan kielen natrónista kreikan νιτρων nitronin kautta, joka on peräisin muinaisegyptiläisestä sanasta netjeri, joka tarkoittaa natronia. Natriumin nykyaikainen kemiallinen symboli Na on lyhenne alkuaineen uudesta latinankielisestä nimestä natrium, joka tuli sanasta natron.

Käytä

Historiallinen natron kerättiin suolaseoksena kuivista järvipohjista muinaisessa Egyptissä, ja sitä on käytetty tuhansia vuosia puhdistusaineena. Yhdessä öljyn kanssa se oli saippuan varhainen muoto. Se pehmentää vettä ja poistaa samalla öljyä ja rasvaa. Natron oli myös hampaiden puhdistusaine ja varhainen suuvesi. Mineraalia sekoitettiin varhaisiin antiseptisiin aineisiin haavoja ja pieniä viiltohaavoja varten. Natronia voidaan käyttää kalan ja lihan kuivaamiseen ja säilömiseen. Se oli myös muinainen kotitalouksien hyönteismyrkky, sitä käytettiin nahanvalmistukseen ja vaatteiden valkaisuaineena.

Mineraalia käytettiin egyptiläisessä muumioinnissa, koska se imee itseensä vettä ja oli kuivausaine. Lisäksi natronin sisältämä karbonaatti nostaa pH:ta, kun se altistuu kosteudelle, mikä luo hyvän ympäristön bakteereille. Joissakin kulttuureissa natronin ajateltiin pitävän sekä elävät että kuolleet henkisesti turvassa. Natronia lisättiin risiiniöljyyn savuttomaksi polttoaineeksi, jonka avulla egyptiläiset käsityöläiset pystyivät maalaamaan taideteoksia muinaisissa haudoissa ilman, että ne värjäytyivät nokeen.

Natron on ainesosa, josta valmistetaan väri nimeltä egyptinsininen. Roomalaiset ja muut käyttivät sitä hiekan ja kalkin kanssa keramiikan ja lasin valmistuksessa ainakin vuoteen 640 jKr. asti. Mineraalia käytettiin myös vuona jalometallien juottamiseen yhteen.

Käytön väheneminen

Suurin osa natronin käyttötarkoituksista sekä kotitalouksissa että teollisuudessa korvattiin aikanaan läheisesti sukua olevilla natriumyhdisteillä ja mineraaleilla. Natronin pesuaineominaisuudet saadaan nykyään kaupallisesti soodasta, joka on seoksen tärkein ainesosa, sekä muista kemikaaleista. Sooda korvasi natronin myös lasinvalmistuksessa. Jotkin sen muinaisista kotitaloustehtävistä on nykyään täytetty tavallisella ruokasoodalla, joka on natronin toinen merkittävä ainesosa.

Hydratoidun natriumkarbonaatin kemiaa

Natron on myös mineraloginen nimi natriumkarbonaattidekahydraattiyhdisteelle (Na ₂CO₃ -10H₂ O), joka on historiallisen natronin pääkomponentti. Natriumkarbonaattidekahydraatin ominaispaino on 1,42-1,47 ja Mohsin kovuus 1. Se kiteytyy monokliinis-domaattiseen kidejärjestelmään, ja se muodostaa tyypillisesti kiteytymiä ja kuorikerrostumia.

Termiä hydratoitu natriumkarbonaatti käytetään yleisesti kattamaan monohydraatti (Na₂ CO ₃-H₂ O), dekahydraatti ja heptahydraatti (Na ₂CO ₃-7H₂ O), mutta teollisuudessa käytetään usein termiä vain dekahydraatti. Sekä hepta- että dekahydraatti haihtuvat (menettävät vettä) kuivassa ilmassa ja muuttuvat osittain monohydraattiseksi termonatriitiksi Na ₂CO ₃-H ₂O.

Soodan lähteenä

Natriumkarbonaattidekahydraatti pysyy samana huoneenlämmössä, mutta se muuttuu kiteiseksi aineeksi Na ₂CO ₃-7H₂ O, sitten 37-38 °C:n lämpötilan yläpuolella natriumkarbonaattimonohydraatiksi, Na₂ CO ₃-H₂ O, jos lämpötila nousee 32 °C:een. Tällöin vapautuu enimmäkseen kirkasta, väritöntä suolaista vettä, jossa on vähän kiinteää termonatriittia. Mineraali natron esiintyy usein yhdessä muiden mineraalien, kuten kipsin ja kalsiitin, kanssa. Suurin osa ihmisen valmistamasta natriumkarbonaatista on soodasoodaa, natriumkarbonaattianhydraattia Na₂ CO₃ , jota saadaan kalsinoimalla (kuivakuumennuksella 150-200 °C:n lämpötilassa) natriumbikarbonaattia, natriumkarbonaattimonohydraattia tai tronaa.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on Natron?

V: Natron on natriumkarbonaattidekahydraatin, natriumbikarbonaatin, taloussuolan ja natriumsulfaatin seos.

K: Minkä värinen on puhdas Natron?

V: Puhtaan Natronin väri on valkoinen tai väritön.

K: Missä Natron-esiintymiä esiintyy?

V: Natroniesiintymiä esiintyy joskus suolaisissa järvikerrostumissa, jotka ovat muodostuneet kuivissa ympäristöissä.

K: Mitä käytännön käyttötarkoituksia Natronilla on ollut historian aikana?

V: Natronilla on ollut monia käytännön käyttötarkoituksia historian aikana, kuten muumioiden säilöminen, saippuan valmistus ja puhdistusaineena.

K: Mikä on sanan "Natron" merkitys nykyaikaisessa mineralogiassa?

V: Nykyaikaisessa mineralogiassa sana "Natron" viittaa ainoastaan natriumkarbonaattidekahydraattiin (hydratoituun soodaan), joka muodostaa suurimman osan historiallisesta suolasta.

K: Mikä on ruokasoodan tieteellinen nimi?

V: Ruokasoodan tieteellinen nimi on natriumbikarbonaatti.

K: Kuinka monta prosenttia Natronissa on natriumbikarbonaattia?

V: Natronin natriumbikarbonaatin prosenttiosuus on noin 17 %.