Natron

Kategorie  Natron V  : uhličitany a dusičnany
Ilustrační obrázek článku Natron
Záloha Natron v kráteru v Tibesti
Všeobecné
Číslo CAS 6132-02-1
Třída Strunz 5. CB.10

5 UHLIČITANY (
 NITRÁTY ) 5.C Uhličitany bez dalších aniontů, s H2O
  5.CB S velkými kationty (uhličitany alkalických kovů a kovů alkalických zemin)
   5.CB.10 Natron Na2CO3 • 10 (H2O)
Vesmírná skupina Cc
Bodová skupina m
Danova třída 15.1.2.1

Uhličitany
15. Hydratované uhličitany

15.1.2.1 Natron Na 2 CO 3 10 H 2 O
Chemický vzorec C H 20 Na 2 O 13Na 2 CO 3 • 10 H 2 O
Identifikace
Formujte hmotu 286,1412 ± 0,0061 amu
C 4,2%, H 7,05%, Na 16,07%, O 72,69%,
Barva bezbarvý až bílý, šedavě bílý, šedý až žlutý podle nečistot
Křišťálová třída a vesmírná skupina m hranolová
symetrická skupina 2 / m
prostorová skupina Cc nebo P2 / m
Krystalový systém monoklinický
Síť Bravais a = 12,83  Á  ; b = 9,03  Á  ; c = 13,44  Á  ; p = 123,0 °; Z = 4; V = 1305,31  Á 3  ; vypočtená hustota = 1,46
Macle další (001)
Výstřih perfektní a výrazné na (001), nedokonalé sledování (110) ve stopách a (010)
Přestávka konchoidní (křehký na malé kousky)
Habitus malé tabloidní nebo tabletové krystaly; jemné krystalické agregáty v dlouhých, křehkých vláknech, sousedících, někdy zakřivených; ve více či méně masivní formě, pouze v krystalické, vláknité nebo zrnité kůře, ale také v květu, v povlaku nebo v inkrustaci, v květu na půdě nebo na stejnojmenné hornině, ve sloupci na mokré stěně vystavené měřenému odpařování.
Twinning zapnuto (001)
Mohsova stupnice 1 až 1,5
Čára bílý (bílý prach)
Jiskra skelný
Optické vlastnosti
Index lomu polyaxiální krystaly nα = 1,405
nβ =
1,425 nγ = 1,440
Pleochroismus Bez barvy
Dvojlom Biaxiální (-) δ = 0,035
2V = 71 až 83 ° (měřeno)
2V = 80 ° (vypočítáno)
Rozptyl 2 v z ~ slabá disperze osy ρ> ν (slabá rotující disperze)
Ultrafialová fluorescence světélkující
Průhlednost transparentní až průsvitné
Chemické vlastnosti
Hustota 1,42 až 1,48 (vysoká čistota 1,44 až 1,46)
Teplota tání rozkládá se při 32 ° C na heptahydrát (ztráta vody), který se před 38 ° C ° C změní na monohydrát
Tavitelnost mezi 32,5 ° C a 34,5 ° C
Rozpustnost rozpustný ve vodě při 0 ° C
Chemické chování Ztráta vody začíná mezi 33,5 a 34 ° C. Vytvořený heptahydrát uhličitanu sodného je již při 32 ° C nestabilní a způsobuje ztrátu vody termonatrit .
Jednotky SI & STP, pokud není uvedeno jinak.

Soda nebo atroun označuje první minerální , na uhličitanu sodného dekahydrátu a vzorce chemické Na 2 CO 3 • 10H 2 O. Je to ale také odpařovací hornina, která má za přítomnosti vody nebo vlhkosti jedinečnou vlastnost vyvíjet na svém povrchu minerál natron (často doprovázený různými nečistotami).

Tato někdy mohutná hornina obsahuje hlavně alkalické uhličitany a hydrogenuhličitanové usazeniny na bázi trony , hydrogenuhličitanu sodného nebo nahkolitu a dalších hydratovaných uhličitanů, jako je monohydrát uhličitanu sodného nebo termonatrit , schopných obnovit uhličitan ve vlhkém a čerstvém prostředí .

Tento přírodní chemické těleso, dříve nazývané minerální alkalických nebo jednoduše das Soda v němčině , je také ve formě bílé látky, a exponenciálně zanikající prchavý, které nacházíme u okraje některých jezer sodíku, dočasné nebo trvalé, brakické pouštní vody.

Mineralogický popis a geotyp

Natron byl popsán v mineralogii Walleriem v roce 1747. Tento materiál je nicméně známý již od starověku v Egyptě . Královny Egypta to ve starověku používaly ve směsi s vodou k objasnění pleti těla. Natron byl také používán smíchaný s vodou k bělení zubů po jejich čištění.

Slovo soda , což odpovídá minerální soda , uhličitan sodný nebo pevným uhličitanem sodným ve francouzštině , se vztahuje k termínu latinské sodíkem , který prostřednictvím německé Natrium je původ symbolu sodíku , Na. Slovo natron se k nám dostalo prostřednictvím arabského natrūnu , který, jak se zdá, zdědil po helénské řečtině nítron , která si jej zjevně vypůjčila z egyptského světa. Podle Ruperta Hochleitnera, citovaného opusu, existuje starověké řecké slovo natron , které souvisí se slovesem naptô , což znamená „umýt“.

V latinských lékařských textech slovo nitrum znamenalo natron a nemělo by se překládat jako „  nitre  “.

Romé de L'Isle to popisuje ve jménu krystalografie pod názvem minerální pevné alkalické krystaly . Otec René Just Haüy to ve svém Pojednání o mineralogii z roku 1801 popisuje jednoduše jako hydratovanou uhličitou sodu .

Podle IMA je geotypem lokalita v Ragtownu v Nevadě ve Spojených státech.

Fyzikálně-chemický popis a úpravy

Krystalová soustava čistého minerálu je jednoklonná . Jeho lesk je skelný, průhledný až průsvitný a bezbarvý až bílý. Rozpustnost minerálu v čisté vodě se zvyšuje s teplotou: 215,8  g / litr vody při teplotě 20  ° C , 445  g / l při teplotě 80  ° C .

Toto potenciálně hojné přirozené chemické těleso je hygroskopické: absorbuje vlhkost, a proto musí být vzorky očištěné alkoholem umístěny do uzavřeného vaku nebo krabice, mimo (vlhký) vzduch. Natron ponořený do kyseliny chlorovodíkové se vaří.

Barví plamen žlutými kationty Na.

Někdy chutná jako louh, typický komerční základní produkt. Jeho chuť je zásaditá až štiplavá. Má antibakteriální vlastnosti.

Minerál Na 2 CO 3 • 10 H 2 Ose pasou na suchém, horkém vzduchu a přeměňují se na termonatrit Na 2 CO 3 • H 2 Opráškový. Sušením ohřevem, je možné získat hydroxid sodný Na 2 CO 3zvaný natrite v mineralogii. Jedná se o použití obecné natronové horniny.

Krystallochemie a krystalografie

Tvary získané v laboratoři odpařením vodného roztoku uhličitanu sodného ukazují převahu plochých ploch (100), (010) a (011) se zploštěním na druhé (O10).

Rovina optických os je kolmá na (010).

Výskyt

Ve víceméně dočasných jezerech depresí Sahary , na rozdíl od skutečných oáz , je často rozpuštěna pouze brakická a solná voda, bohatá na chlorid sodný NaCl a hydrogenuhličitan sodný NaHCO 3 ; také natron se tvoří v povodích přijímajících odpadní vodu. Bylo využíváno od starověku.

Jeho citlivost na povětrnostní podmínky v horkém a suchém pouštním vzduchu již byla zmíněna. Sběr tohoto nestabilního minerálu, vytvořeného během nočního ochlazování pravděpodobně rolí halogenových a alkalických bakterií akumulujících a třídících různé uhličitany ve vlhkém prostředí, musí být nezbytně prováděno s vycházejícím sluncem. Tento obřad při slunečním úsvitu sbírání alkalických květin pravděpodobně vysvětluje jeho starodávnou slávu.

Je třeba poznamenat, že jezera obsahující natron v roztoku zůstávají prostředím s velmi specifickým bakteriálním vývojem, zodpovědným zejména za kvetení natronu za určitých meteorologických podmínek. Baktericidní účinek natronu je selektivní pro kyselé nebo velmi slabě zásadité nebo kyselé živé médium, například typické pro lidskou pokožku . Tyto natron vody mohou rovněž obsahovat velké množství sinic Arthrospira (Spirulina), které byly použity pro přípravu koláče protein sinice zvané dihe v oblasti čadské wadis.

Gitologie a vklady

Natron Na 2 CO 3 • 10 H 2 Oje v podstatě odpařovacího původu a vytváří se v jakékoli minerální čistotě ve formě výkvětů, zejména při odpařování jezer bohatých na hydrogenuhličitan sodný a další sodné soli.

Alfred Lacroix si v roce 1900 všiml virtuální existence minerálu natron. Nepochyboval o tom, že uhličitan sodný byl rozpuštěn ve vodě solných jezer v pouštních oblastech, zejména na rozlehlých místech starého Súdánu, ale také v uhličitanových alkalických termálních pramenech. Je však nutné, aby krystalizace odpařováním, účinná při T < 20  ° C , byla v pouštním tropickém prostředí noční a probíhala za zvláštních podmínek (noční a ranní vítr, vysychání bahna, rosa, postupný pokles teploty během noci) . Jakmile solný bazén vyschne, natron se změní na termonatrit. Minerál, který není chráněn pod slunečním teplem, se rozmělňuje na termonatrit. Mineralogové říkají, ne bez humoru, že tento minerál je hlavně v roztoku v alkalických a sodných jezerech.

Natron je atestován v alkalických vyvřelinách, například v horách Lozovero, na poloostrově Kola v Rusku a na Mont Saint-Hilaire , v Quebecu, stejně jako v různých vulkanických horninách a v měsíčních a supralunárních kráterech, jako na kráteru Goussev na Marsu . Například v Norsku může být v primárním stavu přítomen v granitickém ekeritu hrabství Rogaland , žule Buskerud nebo minette z Telemarku , dokonce i ve sdruženích porfyritických romboedrických krystalů s anorthosy.

Natron se také nachází v ložiskách fumarol Etny a Vezuvu . Alfred Des Cloizeaux to pozoroval na lávách a termálních pramenech La Soufrière na Guadeloupe . Shromažďuje se v blízkosti horkých pramenů v Turecku a Itálii , například v toskánském Larderello .

Ložiska Natron v chráněných postelích se nicméně nacházejí v Libyi , v Egyptě poblíž Bitter Lakes, v Čadu v pohoří Tibesti, v Keni, Botswaně , ve Spojených státech , například v Kalifornii poblíž Údolí smrti, v Coloradu nebo ve Wyomingu , v Kanadě, zejména na Atlin nebo u jezera Goodenough, okres Clinton v Britské Kolumbii, jižní Austrálii, ale také v Turecku a Itálii, v alkalických pouštích, v Mongolsku a v Číně ( Gobi ), v Íránu, v Tibetu, v Bolívie a Argentina, v Maďarsku ...

Odpařovací hornina může obsahovat nečistoty, které někdy obsahují sodné nebo hořečnaté soli ... ve formě chloridů, síranů nebo boritanů. Nejběžnějšími nečistotami jsou hydrogenuhličitan sodný , halit a mirabilit , nebo Glauberova sůl Antiků.

Nechybí na velkých ložiscích fosilních odpařenin, jako v alpských solných dolech, například ve švýcarském Bexu nebo v rakouském Hall.

Přidružené minerály v evaporite: mirabilit , thenardite , epsomit , thermonatrite , Trona , nahcolite , natrite , gaylussite , borax , halit , kalcit , monohydrocalcite , pirssonite , baylissite , chalconatronite .

Relativně hojné nebo potenciálně charakteristické vklady

Fosilní odpařováky nebo potenciální výskyt natronů

Jižní AustrálieSolný důl Seewinckel, BurgenlandPotosiAtlin nebo Clinton District, Britská Kolumbie Lom na poudrette, Mont-Saint-Hilaire, Quebec Tibetská autonomní oblast Autonomní oblast Xingjiang blok začleněný do Dendurova chrámu oblast Natronská jezera nebo hořká jezera ( Nitria (Egypt) ) Inyo, okresy San Bernardino a Lake, Kalifornie Soda Lake, San Luis Valley, Alamoso, Colorado Nevada Alkali Lake, Oregon Okanogan County, stát Washington Jezero ShalahJezero Texcoco, provincie Mexikopoušť GobiPoloostrov KolaBex moje

Použití

Před více než čtyřmi tisíci lety egyptští keramici a výrobci vápna zjistili, že zahříváním oxidu křemičitého (písku) se sušeným a čištěným natronem, přeměněným na sódu a nehasené vápno , vytvořili materiál víceméně sklovitý a průhledný. Přidáním určitých přísad nebo barevných minerálních prášků do směsi tito první skláři získali různě zbarvená skla .

Natron a obecně čištěný a vyhřívaný natron, který můžeme nazvat sodou, se také používal k bělení prádla, přípravě kůže a konzervování masa . Natron vykazuje antibakteriální vlastnosti. Používá-li se v suchu, může dehydratovat maso; ve vodném roztoku změkčuje organickou hmotu.

Chemická analýza hmotnostní dává hmotnostních 21,6  % Na 2 O, 15,4  % CO 2 a 63  % H 2 O. I když je to méně soustředěna v roztoku hydroxidu sodného, než trona , natron je přírodní surovina, lokálně hojný, sody nebo uhličitan sodný v chemickém průmyslu, zejména v Egyptě, Rusku a zemích bývalého východního Sovětského svazu.

Použití ve starověkém Egyptě

Natron bylo již známo, že Egypťanů z starověku kdo volal neteř , bývalý egyptská NTR (J) , termín, který připomíná, že se extrahuje suchý jezero v poušti Nitria .

Pravděpodobně bychom mohli rozlišit různé odrůdy egyptského natronu:

Všimněte si, že toto obecné použití termínu neter nebo možná jeho deklinace nebo starodávné varianty platí pro jakýkoli solný nebo odpařovací vzhled, často kompaktní bílý, popraskaný nebo vláknitý, na jakémkoli povrchu nebo stěně, která je vlhká nebo zvlhčená. Poté pochopíme vývoj významu, který nakonec určí třídu alkálií nebo přírodních alkalických tělísek (víceméně často inkrustovaných) rozšířenou na nitráty a nakonec nitre nebo ledek.

Egypťané používali tyto produkty k mnoha různým účelům:

Před více než čtyřmi tisíci lety, možná ještě před více než pěti tisíci lety, protože byl natron pravděpodobně velmi brzy očištěn a uložen v pevné a suché formě , pozorovali Egypťané, vynikající znalci umění zvaného kemia , podobnost hmoty mezi čištěným natronem , zahřívané a sušené v uzavřené nádobě a ve vodě rozpustná část popela kalcinovaných rostlin chenopodiaceae rostoucích na saliferních půdách nebo salisolech identických s prostředím solných jezer. Můžeme hovořit o identitě na úrovni staroegyptského jazyka, protože označení natronu je stejné pro minerál i připravený základní produkt. Toto je soda, první známá minerální alkálie . Tyto ohřívače velmi rychle věděl, jak zvýšit alkalickou sílu sody, zahřátím s vápnem, to znamená, že by caustifying to, získat hydroxid sodný .

Použití ve starém Římě

Je to častěji nečistá hornina, nejčastěji na bázi trony a nahcolitu, přepravovaná loděmi. Kromě léků a čisticích a / nebo hygienických výrobků používají tento materiál kvalifikovaný obecným výrazem alkálie skláři a keramici. Natron je minerální alkálie alchymistů.

Tradiční nebo průmyslové využití

Soda skála od starověku byl využit, francouzský zabírat některé africké pouště strany z poloviny XIX th  století zvané provozních míst natronières. Pozorují tradiční sklizňovou činnost, která bývá navrstvena na modernější vykořisťování. Některé země, které na začátku nemají sofistikovaný chemický průmysl a následně rozvíjejí proces Solvay , udržovaly tuto nízkonákladovou těžební sklizeň v natronières a založily průmysl pro zpracování, čištění a vysoušení uhličitanů, který ve skutečnosti dodává komerční natron více či méně čistý nebo suchý uhličitan sodný.

Všimněte si, že během Belle Époque byl natrometr nástrojem používaným k měření sody nebo potaše v komerčních výrobcích.

Dějiny chemie

Chemik Claude-Louis Berthollet a vědci expedice do Egypta v roce 1799 studovali se zájmem in situ ložiska velkých egyptských solných jezer, zejména natronu. První předpokládal reverzibilní formační reakci v rámci chemické rovnováhy lavoisovské chemie:

2 NaCl aq do nasyceného roztoku chloridu sodného + CaCO 3 pevné látky = Na 2 CO 3 • 10 H 2 O pevná sraženina + CaCl 2 aq

Reverzní reakce byla v laboratoři dobře známá: soli vápenatých kationtů se vysráží v přítomnosti uhličitanu. Navrhovaná reakce přímé tvorby natronu existuje, ale je velmi pomalá, za odpařovacích podmínek a vyžaduje velmi koncentrované solanky, skutečně strouhající korozivním účinkem (zejména elektrochemickým) vápence hostitele.

Přeměna soli do sody , na rozdíl od návrhu Berthollet je, je mnohem více v důsledku přítomnosti brakické vody podané dešti z fyziologického poušti nebo přerušovanými zdrojů, vody přirozeně zatížených s hydrogenuhličitanu sodného NaHCO 3, a chlorid sodný . Vztah mezi obsahem hydrogenuhličitanu a alkalických iontů, jako je Na + ... a obsahem iontů alkalických zemin Ca 2+ a Mg 2+ , je zásadní pro vývoj přírodních solanek a tvorbu vaporitických hornin . zejména jejich minerály primární konstituce. První krok spočívá ve všech případech v chemickém srážení uhličitanů alkalických zemin, vápencového typu (kalcit / aragonit) CaCO 3 a dolomitu (Ca, Mg) CO 3 . V tomto případě, kdy hydrogenuhličitan a alkalické ionty zůstávají ve mnohem vyšších koncentracích než jakékoli jiné iontové druhy ve vodném roztoku , je druhým krokem tvorba solí na bázi uhličitanu sodného, ​​jako je natron a NaCl, nebo dokonce trona .

Poznámky a odkazy

  1. klasifikace minerálů vybraných je to STRUNZ , s výjimkou modifikací oxidu křemičitého, které jsou klasifikovány mezi křemičitany.
  2. vypočtená molekulová hmotnost od „  atomové hmotnosti prvků 2007  “ na www.chem.qmul.ac.uk .
  3. Caterina Batello, Marzio Marzot a Adamou Harouna Toure, Budoucnost je starobylé jezero: tradiční znalosti, biologická rozmanitost a genetické zdroje pro zemědělství a potraviny v ekosystémech povodí Čadského jezera , Řím, FAO,2005, 320  s. ( ISBN  92-5-205064-7 ) , str.  262-271.
  4. Tyto alkalické, nemořské odpařovací usazeniny někdy obsahují bezvodou formu uhličitanu sodného dříve nazývaného soda : jedná se o výrobky na bázi uhličitanu sodného, které někdy ospravedlňují průmyslové využití. Uhličitan sodný heptahydrát , pravděpodobně příliš nestabilní, neexistuje v přírodě, ale to může být připravena chemicky.
  5. Natron nebo natrum definováno v Larousse XX th  století jako „hydratované přírodní soda“. Pro krátkou historii Natron ve francouzštině Definice Natron TLF
  6. Dokument: „Secrets d'Histoire - Nefertiti, tajemná egyptská královna“, vysílání 23. března 2020, Francie 2. URL: https://www.youtube.com/watch?v=zCIM2u1e-bQ&
  7. Valérie Gitton-Ripoll, Proč nesmíme překládat Nitrum „nitre“: terapeutické využití tohoto minerálu v humánní a veterinární medicíně Římanů (Plinius, NH 31, 106-117, Scribonius Largus, Pelagonius) , Bull. Soc. Hist. Med. Sci. Vét, 2009, roč. 9, s. 5-16. http://sfhmsv.free.fr/SFHMSV_files/Textes/Activites/Bulletin/Txts_Bull/B9/Art01-nitrum-p5_16%20def.pdf
  8. Krystalografie nebo popis forem specifických pro všechna těla minerální říše , 4 svazky, Paříž, kniha 1, s.  149 , (1783).
  9. René Just Haüy , Smlouva o mineralogii , Paříž, 1801, 4 svazky s atlasem folia, zejména svazek 2 s.  374 .
  10. Všechny minerály x Na 2 CO 3 , y NaHCO 3 , z H 2 O ( x nenulové celé číslo, na rozdíl od y a z ) nazývají geologové jako Pomerol a Bellair, natronové.
  11. Stáří jejího využívání koreluje s existencí staroegyptských toponym, Hellenized in Natrona , která opustila například údolí Wadi el Natrun v Egyptě. Termín geologický převzal geografický význam od starověku, který vzkvétal v moderní a současné historické době , například v Americe (Natrona) a koloniální Africe ( jezero Natron ).
  12. Diplomová práce DESS Julien Gonnet, pod vedením Lothar Caviezel, Spirulina, sinice jako nástroje udržitelného rozvoje ke snížení nejistoty potravin a podpoře tradiční ženské činnosti - Čad , opus citováno
  13. Na webu Mindat existuje opatrný, ale neúplný seznam, který je zde umístěn jako externí odkaz.
  14. Případ solného dolu Bex zpracovaného Pierrem Perroudem v informačním bulletinu SGAM č. 1/90, s. 18-19 pro Ženevskou společnost mineralogie.
  15. Sydney Hervé Aufrère , Rudy, kovy, minerály a chemikálie, poklady a přehlídky těžebních zemí , Francouzský institut orientální archeologie ,1991, str.  637
  16. Tato hypotéza nám umožňuje vyhnout se jedinečnému návrhu farmakologů, kteří často oprávněně považují starodávný natron za komplexní směs solí. Patrick Josset, Terapeutické využití natronu ve starověkém Egyptě a řecko-římském světě , citovaný opus.
  17. Chudí Egypťané, někdy jednoduše pohřbení pod pískem pouště, nepodstoupili tyto nákladné mrtvolné proměny, menšina těl vyschlých bez lidských artefaktů je přesto pozoruhodně zachována.
  18. Jsme ve starověkém a středomořském vesmíru, před použitím louhu popela zmýdelňujícího tuky nebo mýdla .
  19. Směs natron-olej působí jako druh změkčujícího mýdla, které odvádí mastnotu a prach z pokožky.
  20. Roger Lichtenberg, Amandine Marshall, egyptské mumie: Tisíc let staré hledání techniky , Fayard, 2013
  21. Tato poslední sebraná frakce byla také čištěna.
  22. To je definice Larousse du XX th  století . Soda je zde uhličitan sodný, draselný uhličitan draselný ve smyslu staré chemické tradice alkálií.
  23. Tento fakt je také třeba dát do souvislosti s významem vědeckého sledování toku s trvalým nebo dočasným řek v Ca 2+ a HCO 3 - ionty . Jedná se však také o komplexní biologické a ekologické studie.
  24. To je případ Albertova jezera s vodami bohatými na HCO 3 - . Srážení uhličitanu sodného, ​​po kterém následuje srážení síranu a chloridu sodného, ​​se týká jezera Deep Spring , chudého na ionty Ca 2+ a Mg 2+ .

Bibliografie

Podívejte se také

Interní odkazy

externí odkazy