CARBONATE DB SOUDE

GABBOMATE DE SOUDB. NaO,CO2,10HO.

Le carbonate de soude est un sel blanc , inodore, d'une saveur acre et légèrement caustique , d'une réaction alcaline. Il est très soluble dans Feau bouillante, et cristallise en gros prismes rhomboïdaux qui contiennent 10 équivalents d'eau ou 62,69 pour cent.

Daprès M. Poggiale :

100 p. d'eau à 0' dissolvent

7,08 de carbonate de soude.

Exposé à l'air, le carbonate de soude perd une partie de sou eau de cristallisation, et s'efllmrit. A 100 degrés, il dégage ses 10 équivalentsd'eau et subit, vers le rouge vif, la fusion ignée, sans éprouver d'ailleurs aucune décomposition.

Si au lieu de chauffer le carbonate de soude à la température de lOO**, (Ml le porte à Sft*', il éj^ouve la fusion aqueuse ; en évaporant la masse fluide à 70 ou 80®, on obtient des cristaux quadrilatères, contenant un équivalent d'eau ou 14,77 pour cent.

Ce carbonate mono-hydraté exposé à l'air reprend 4 équivalents d'eau et forme un carbonate de soude , NaO,CO>,5HO , qui se produit au^i quand on abandonne à l'air le carbonate cristallisé.

Les eanx-iùères d'où le sel mono-hydraté s'est déposé étant évaporées vers 34^, donnent égalehient des cristaux qui contiennent 5 équivalents d'eau. Ces cristaux, très peu altérables à l'an*, dérivent d'un octaèdre à base rfaombe ; si, au lieu de faire cristalliser le carbonate de soude à' 34*, on refroidit la liqueur jusqu'à 16 ou 18<», avant qu'elle commence à cristalliser, on obtient des cristaux transparents rectangulaires, qui contiennent 8 équivalents d'eau. En résumé, il existe quatre hydrates de carbonate de soude.

l•NaO,CO^HO; 2'* NaO,CO*,5HO; 3* NaO,C02,8HO ; 4* NaO,CO^10HO.

Le dernier de ces hydrates est le mieux connu ; c'est lui qui se dépose d'une dissolution de Carbonate de soude qui cristallise à la température ordinaire.

Le carbonate de soude est décomposé à une chaleur rouge par la vapeur d'eau qui en dégage tout l'acide carbonique et produit de l'hydrate de soude NaO,HO.

Le phosphore agit sur ce sel, comme sur le carbonate de potasse, à une

CAIIBONATE D£ SOUDE. 105

chaleur élevée ; il s'empare de Toxigène de Tacide carbonique, et met à nu le carbone en produisant du phosphate de soude.

La chaux, la barite, la strontiane et la magnésie, décomposent le carbcMQate de soude, s'emparent de Tacide carbonique et isolent la soude.

Frépttratl«B ém carbOMile et «MÉle

Pendant longtemps le carbonate de soude employé dans l'industrie était retiré, soit des plantes marines, comme les fucus, les varechs, soit de certaines plantes terrestres , comme le salsola soda ou barille , qui croissent sur les bords de la mer. On brûlait ces plantes, et on retirait de leurs cendres par la lixiviation et l'évaporation , des sels plus ou moins riches en carbonate de soude, qui portaient les noms de Soudes de varech^ soudes d'AUcanie^ de Carihagène^ deMalaga, de Narbonne^ d'Aigues-Mortes, L'exploitaUon de ces soudes naturelles est devenue presque nulle, depuis que Ld>lanc a donné les moyens de préparer artificiellement le carbonate de soude en décomposant par la craie et le charbon le sulfate de soudç que l'on produit en traitant le sel marin par l'acide sulfurique.

Cette découverte est considérée à juste titre comme l'upe des glus importantes qui aient jamais été faites dans les arts industriels. Le procédé de Leblanc, perfectionné par d'Arcet et Anfrye, est aujourd'hui employé exclusivement pour la fabrication du carbonate de soude. Nous le décrirons avec quelques détails.

On introduit dans un fourneau à réverbère de forme elliptique, dont la sole construite en briques réfractaires présente une grande surface, un mélange grossier de ^00 kilogrammes de sulfate de soude anhydre, &00 kilogrammes de craie desséchée, et 135 à 1/iO kilogrammes de charbon de terre (pi. 20, fig. 1 et 2).

Ces matières sont brassées de temps en temps avec un ringard en fer ; elles se ramollissent à une température rouge , acquièrent peu à peu une consistance pâteuse , en laissant dégager une grande quantité de gaz qui brûle avec une flamme bleue. Après quatre ou cinq heures de calcination, le mélange demi-fluide est brassé de nouveau, ramené sur les bords du fourneau avec un râteau de fer, et introduit dans une espèce de brouette en tôle épaisse, où on le laissé se refroidir. Ce produit est appelé soude artificielle brute. Le mélange ci-dessus indiqué donne de 550 à 500 kilogrammes de soude brute, marquant 38 à ftO"".

Deux ouvriers peuvent en fabriquer plusieurs milliers de kilogrammes par jour.

La soude brute est d'un gris bleuâtre ; elle est un peu poreuse ; exposée à Tair humide, elle se délite et devient friable. Lorsque sa fabrication est récente, elle présente une assez grande dureté. On la pulvérise alors, ou on la concasse puis on la soumet à l'action de l'eau chaude , qui dissout toutes les parties solubles qu'elle contjent. Le sulfure ou

106 CARBONATI DB (OUDK.

l'oxi-sulfure de calcium, le charbon en excès, sont séparés par décai^tation. La dissolution est évaporée dans des chaudières en fer. Le car*bonate de soude se précipite au fond du vase ; on Tenlève avec des écumoirs à mesure qu'il se dépose , et on le met h égoutter.

Le carbonate ainsi déposé, après sa calcination dans un four à réverbère , est souvent livré à Tindustrie dans oet état.

Pour achever la purification , on soumet quelquefois le carbonate de soude à une nouvelle dissolution, et Ton évapore cette dissolution à §ec.

Ce produit est désigné dans le commerce sous le nom de sel de soude. Son degré alcalimétrique varie de UO à 93° , suivant qu*il contient das quantités plus ou moins considérables de sulfate de soude ou de ^l marin non décomposé. Dans quelques circonstances , les degrés sont même affaiblis à dessein par l'addition du sel marin impur, provenant du lessivage des soudes de varech. Le degré ordinaire du sel de soude est 80**.

Lorsqu'il s'agit de fabriquer des sels de soude à 92 ou 93" , on procède à la purification du carbonate de solide par voie de cristallisation , afin d'enlever par les eaux-mères les sels étrangers. Les cristaux ainsi obtenus, privés par la dessiccation de leur eau de cristallisation, donnent les sels les plus riches en degrés.

Lorsqu'on fait cristalliser deux fois le carbonate de soude, on obtient des cristaux très blancs , qui sont livrés au commerce sous le nom de cristaux de soude, et dont il se fait aujourd'hui une grande consommation. Ce produit, présentant un titre toujours assez uniforme , donne au consommateur une grande garantie de régularité dans le travail; il est d'ailleurs débarrassé de la soude caustique , qui fait partie des sels de soude, et qui , dans quelques fabrications , peut donner des résultats défavorables.

Le lessivage de la soude brute peut se faire dans \in appareil de déplacement (pi. 20, fig. 3).

La soude est introduite dans des paniers en tôle, dont le fond est percé de trous ; ces paniers sont transportés au moyen de poulies dans des vases placés au-dessous les uns des autres , et remplis d'eau , où la dissolution doit s'opérer; des tuyaux de fonte font communiquer la partie inférieure d'un vase avec la partie supérieure du vase suivant; la dissolution est ensuite décantée dans des chaudières d'évaporation , disposées en gi-adins (pi. 20, fig. k).

Les eaux-mère^ de la soude artificielle sont fortement colorées en brun rougeâtrepar la présence des polysulfures. Lorsqu'elles ne donnent plus de carbonate de soude , on les évapore à sec , et on fait rentrer le résidu de l'évaporation dans le four à réverbère , où on le calcine ^vec de la craie, du charbon et du sulfate de soude.

Quelquefois on chauffe les sels d'eaux-mères avec de la sciure de bois, des pommes de terre 9U d'autres matières organiques , et on procède à

aiBOHATS W^ SOUM. 161

un nouveau tofisivage ; p«Mluit oeUe o^lomaUoa, il se dégagt beaucoup d'bydrogtee sulfuié, 0t la scmde sa trouve plus oomplétemant earbonatéa.

Noos donneroBS maiiitauant la tbéprie de la faî>ricatioii de la souda artificielle.

L'expériêfice démouire que l'on peut remplacer dana cette fa)m^ cation le carbonate de cbaux par de lacbau}^ caustique, ce qui iur dique que l'acide carbonique de la craie se dégage, et ne joue aucun rôle dans la production du carbonate de soude. Seulement, connue cet acide carbonique se dégage au rouge en présence d'uue mass^ qui contient beaucoup de charbon , on conçoit qu'une partie de ce ga^t puisse se changer en oiide de carbone qui, en brûlant, augmente la température du four.

L'acide sulfurique du sulfate de soude est décomposé par le charbon, et les S équivalents d'oxigène qu'il contient, ainsi que l'équivalent d'oxigène de la chaux, produisent, avec 2 équivalents de carbone, 2 équivalents d'acide carbonique. Un de ces équivalents d'acide car))onique s'unit à la soude pour donn^ naissance à du carbonate de soude, et le calcium se combinant au soufre, forme du sulfure de calcium : il résulte dqnc de cette réaction un équivalent de carbonate de soude, un équivalent da sulfure de calcium, et un équivalent d'acide carbonique.

CaO + NaO,SO» + 2C — NaO,00> + NaS + CO».

Nous dévoua dire tout^ois que la réactiou j\*es% pas autôi simple q^e le représente la formule précédente.

Ainsi, ce n'est pas du sulfure de calcium pur qui prend naissance, mais un oxisulfure de calcium. Ce corps est du reste moins soluble dans l'eau que le monosulfure de calcium, et il est facile après la calcination de Réparer, au moyen de l'eau, l'oxisulfure de calcium du carbonate de soude qui s'est produit.

Le carbonate de soude est mêlé souvent de soude caustique, qui provient de l'action du charbon sur le carbonate de soude, €|ui décompose, ce sel en oxide de carbone et en soude.

La proportion de soude libre est d'autant plus considérable dans le carbonate de soude qu'oq a forcé davantage la dose du charbon, et qu'on a porté le mélange à une température plus élevée. On trouve dans le commerce des soudes, d'ailleurs recherchée^ pour certains usages, qui contiennent 10 à 15 p. 100 d'alcali libre. ,

Le mcmosulfure et le polysulfure de sodium, qui existent toujours dfius la soude brute, proviennent de la décomposition dic^cte d'une petite quantité de sulfate de soude par le charbon. Ces sulfures, en s'oxidant , donnent naissance ultérieurement à des sulfites et à des hyposulfltes ; il est donc utile de laisser les ^udes brutes se déliter à lair avant de les lessiver.

108 CAIIBONATB DE SOUOC.

La facilité avec laquelle le sulfate de soude est décomposé par le charbon permet de donner une autre théorie de la formation de la soude artificielle. On peut admettre en effet que le sulfure de sodium se forme d'abord par l'action désoxidante du charbon sur le sulfate de soude, et que ce corps , en réagissant sur la chaux en présence de Fadde carbonique y produit du sulfure de calcium et du carbonate de soude :

NaS + CO» + ÇaO = NaO,CO» + CaS.

Quelques chimistes ont émis l'opinion que, dans la fabrication de la soude, le sulfate alcalin, chauffé avec du carbonate de chaux, produit du caii)onate de soude et du sulfate de chaux, et que ce dernier sel était décomposé ensuite par le charbon, en sulfure de calcium et en acide carbonique. Cette théorie ne semble pas fondée, car l'expérience démontre que le ralfate de soude calciné avec la craie ne forme pas de carbonate de soude.

Le carbonate de soude du commerce n'est pas pur ; il contient ordinairement du chlorure de sodium et du sulfate de soude : on le purifie en le faisant dissoudre dans de l'eau bouillante, et en troublant la cristallisation jusqu^à ce que la Uqueur soit complètement refroidie. La poudre cristalUne qui se dépose est lavée sur un entonnoir avec de petites quantités d'eau distillée froide , qu'on renouvelle jusqu'à ce que le sel essayé ne contienne plus ni chlorure ni sulfate. On reconnaît que ce sel est pnr en le dissolvant dans l'eau , en acidulant sa dissolution par l'acide pur, et en s'assurant que cette dissolution n'est troublée ni par l'azotate d'argent , ni par le chlorure de barium.

Le carbonate de soude sert dans la fabrication du verre et des savons, qui en consonunent des quantités énormes. On l'emploie aussi dans quelques opérations de teinture, et principalement dans le lessivage des fils et des tissus. La soude brute, mêlée à de la chaux vive et lessivée, fournit une liqueur qui sert à fabriquer le savon de Marseille.

BICARBONATE DE SOUDE. NaO,(CO')^,HO.

Ce sel est blanc et cristallise en prismes rectangulaires à U pans ; sa réaction est alcaline; sa saveur est salée, mais beaucoup moins caustique que celle du carbonate neutre. 100 parties d*eau en dissolvent 10,04 à + 10% et 16p-,69à + 70, d'après M. Poggiale.

Au-dessus de 70^, une dissolution de bicarbonate de soude commence à laisser dégager de l'acide carbonique. Ce dégagement devient très rapide dans l'eau bouillante, et le sel , passant par l'état de sesquicarl)onalo, se change bientôt en carbonate neutre. A la température ordinaiiv,

SBSQUICAftBONATE Di SOUDE. 109

une dissolution de bicari)onat6 de soude se décompose aussi, mais avec beaucoup de lenteur.

Le bicarbonate de soude sec se conserve à l'air sans se décomposer; mais lorsqu'on l'abandonne pendant plusieurs mois dans un air chargé d*humidité, il perd de Tacide carbonique, et laisse un résidu de carbonate neutre de soude qui contient 5 équivalents d'eau; NaO,CO*,5HO.

Le bicarbonate de soude pur ne trouble pas à froid la dissolution des sels de magnésie. Cette propriété sert à lé faire distinguer du carix>nate neutre et du sesquicarbonate de soude, qui forment un précipité de souscarbonate dans les sels de naagnésie.

Pour constater ce dernier caractère, il faut employer un sel de magnésie qui ne. contienne pas une grande quantité d'acide libre, parce que le carbonate neutre céderait la moitié de sa base à Tacide, et se changerait ainsi en bicarbonate qui tie précipiterait plus les sels magnésiais.

On obtient le bî-carbonate de soude en cristaux transparents , d'un volume quelquefois considérable, en faisant passer de Tacide carbonique jusqu'à refus dans une dissolution de carbonate de soude neutre.

On prépare souvent le bi-carbonate de soude pour les usages de la médecine, eu soumettant à l'action de l'acide carbonique les cristaux de carbonate de soude du commerce. Dans ce cas, le bicarbonate se présente en masses amorphes et opaques.

Le bicarbonate de soude est employé en médecine dans la préparation des pastilles de Vichy et dans le traitement des affections calculeuses.

S£SQDICARBONATE DB SOUDE. (NaO'/,(CO^*,4HO.

Ce sel pourrait être considéré comme formé par la combinaison d'éqmvalents égaux de carbctaate neutre et de bîcariMnate de soude. On le désigne quelquefois dans le commerce sous les ncnns de Natrùn^ de sd de J'rana, Il exi^ite en grandes quantités dans certains lacs d'Egypte , en Hongrie, et surtout en Afrique. Ce sel est souvent mêlé de carbonate neutre de soude : il contient aussi du sulfate de soude et du sel marin.

M. Gay-Lussac a trouvé du sesqui-carbonate de soude cristallisé dans des fissures de rochers, sur la jetée duport de Cherbourg.

Le sesquv-carbonatede soude pread naissance par l'action de la chideur sur une dissolution de bi-carbonate de soude. Lorsque la disscdution est concentrée, la liqueur laisse déposer en se refroidissant du sesquicarbonate de soude.

Si Fou verse lentement de l'alcool sur une solution de sesqui-carbonate de soude, de telle sorte que les deux liqueurs ne se mélangent pas, et qu'on abandonne le tout au repos , le sesquicarbonate se dédouble peu à peu en bicarbonate qui cristallise, et en carbonate neutre qui reste dissous*

4io MK)sMAn Ht Êèmmi

CARBONATB DOUBLE DE POTASSE ET DE SOUDBé

Le carbonate de soude et le carbonate de potasse s'unissent directement par voie de fusion, Lorsqu'on chauffe des équivalents égaux de ces deux sels , on obtient une combinaison plus fusible que chacun d'eux en particulier. M. Berzélius pense même que ce mélange pourrait être employé pour opérer par la voie sèche la décomposition de certains minerais» qui seraient mieux pénétrés par ce sel double que par un carbonate alcalin qui est moins fusible.

Lorsqu'on soumet à l'évaporation des mélanges en proportions différentes de carbonates de spude ei de potasse , on obtient des cristaux transparents, qui ont pour formule : 2(NaO,CO'),(RO,ÇO^),18HO.

Ces cristaux peuvent se dissoudre et se reproduire indéfiniment, dans une eau chargée de carbonate de potasse. Mais lorsqu'on les dissout dans l'eau pure, ils se décomposent en grande partie , et laissent déposer du carbonate de soude; l'eau-mère donne encore des cristaux de carbonate double.

Ce sel double a été étudié et décrit par M. F. Margueritte. D'après ce chimiste, les potasses du commerce, les sels de potasse et de soude provenant de l'incinération des plantes ou de certaines opérations indus^ trielles, contiennent souvent du carbonate double de potasse et de soude. H. Margueritte a obtenu d'abondantes cristallisations de ce sel double en évaporant les dernières eaux-mères de la fabrication du cyano-ferrure de potassium ; M. Dubrunfault a constaté sa présence dans les produits de la calcinatioh des mélasses fermentées.

L'analyse de ce sel peut être faite facUem^t au moyen de l'acide efalorhydriqfie et en évaporant la liqueur à sec; il se forme un mélange d« chlorure de sodimn^ et de chlorure de potassium que l'on analyse par la méthode qui a élé décrite à l'article dÛorùre de potasshim.