Бикарбонат натрия ( название ИЮПАК : гидрокарбонат натрия [9] ), широко известный как пищевая сода или бикарбонат соды , представляет собой химическое соединение с формулой NaHCO 3 . Это соль , состоящая из катиона натрия ( Na + ) и аниона бикарбоната ( HCO 3 - ). Бикарбонат натрия представляет собой белое твердое вещество, кристаллическое , но часто выглядит как мелкий порошок. Имеет слегка соленый, щелочной вкус, напоминающий стиральную соду ( карбонат натрия ). Природная минеральная форма — нахколит . Он является компонентом минерального натрона и содержится в растворенном виде во многих минеральных источниках. [10]
Поскольку соль уже давно известна и широко используется, она имеет много разных названий, таких как пищевая сода, хлебная сода, пищевая сода и бикарбонат соды, и ее часто можно найти рядом с разрыхлителем в магазинах. Термин «пищевая сода» более распространен в Соединенных Штатах, а бикарбонат соды – в Австралии, Великобритании и Ирландии. [11] Распространены сокращенные разговорные формы, такие как бикарбонат натрия , бикарбонат соды , бикарбонат и бикарбонат . [12]
Слово saleratus , от латинского sal æratus (что означает «газированная соль»), широко использовалось в 19 веке как для бикарбоната натрия, так и для бикарбоната калия . [13]
Код пищевой добавки с номером E — E500. [14]
Приставка би- в слове «бикарбонат» происходит от устаревшей системы наименований, существовавшей еще до молекулярных знаний. Он основан на наблюдении, что в бикарбонате натрия (NaHCO 3 ) в два раза больше карбоната (CO 3 -2 ) на натрий , чем в карбонате натрия (Na 2 CO 3 ). [15] Современные химические формулы этих соединений теперь выражают их точные химические составы, которые были неизвестны, когда было придумано название бикарбонат калия (см. Также: бикарбонат ).
В кулинарии пищевая сода в основном используется в выпечке в качестве разрыхлителя . Когда он вступает в реакцию с кислотой или нагревается, выделяется углекислый газ, который вызывает расширение теста и формирует характерную текстуру и зернистость тортов, быстрого хлеба , содового хлеба и других выпеченных и жареных продуктов. При использовании кислоты кислотно-основную реакцию в общих чертах можно представить следующим образом: [16]
К кислым веществам, вызывающим эту реакцию, относятся гидрофосфаты , винный камень , лимонный сок, йогурт , пахта , какао и уксус. Пищевую соду можно использовать вместе с кислой закваской , в результате чего получается более легкий продукт с менее кислым вкусом. [17] Поскольку реакция протекает медленно при комнатной температуре, смеси (тесто для торта и т. д.) можно оставить стоять, не поднимаясь, до тех пор, пока они не будут нагреты в духовке. [ нужна цитата ]
Нагревание также само по себе может привести к тому, что бикарбонат натрия будет действовать как разрыхлитель при выпечке из-за термического разложения , выделяя углекислый газ при температуре выше 80 ° C (180 ° F), а именно: [18]
При таком использовании самостоятельно, без присутствия кислого компонента (будь то в тесте или при использовании разрыхлителя, содержащего кислоту), выделяется только половина доступного CO 2 (на каждые две молекулы CO 2 образуется эквиваленты NaHCO 3 ). Кроме того, в отсутствие кислоты при термическом разложении бикарбоната натрия образуется также карбонат натрия , который является сильнощелочным и придает выпечке горький, мыльный вкус и желтый цвет.
Разрыхлитель , который также продается для приготовления пищи, содержит около 30% бикарбоната и различные кислотные ингредиенты, которые активируются добавлением воды, без необходимости добавления дополнительных кислот в среду для приготовления пищи. [19] [20] [21] Многие формы разрыхлителя содержат бикарбонат натрия в сочетании с кислым фосфатом кальция , фосфатом алюминия-натрия или винным камнем . [22] Пищевая сода имеет щелочную реакцию; кислота, используемая в разрыхлителе, позволяет избежать металлического привкуса, поскольку в результате химического изменения во время выпечки образуется карбонат натрия. [23]
Бикарбонат натрия — один из основных компонентов обычного фейерверка «черная змея» . Эффект вызван термическим разложением, в результате которого выделяется углекислый газ с образованием длинной змеевидной золы в качестве продукта сгорания другого основного компонента, сахарозы . [24] Бикарбонат натрия также замедляет реакции горения за счет выделения углекислого газа и воды, которые являются антипиренами при нагревании.
Он обладает слабыми дезинфицирующими свойствами [25] [26] и может быть эффективным фунгицидом против некоторых организмов. [27] Поскольку пищевая сода поглощает затхлый запах, она стала надежным методом для продавцов подержанных книг , позволяющих сделать книги менее неприятными запахами. [28]
Бикарбонат натрия можно использовать для тушения небольших пожаров, связанных с жиром или электричеством, бросая его в огонь, поскольку при нагревании бикарбоната натрия выделяется углекислый газ. [29] Однако его не следует применять при пожарах во фритюрницах ; внезапный выброс газа может привести к разбрызгиванию смазки. [29] Бикарбонат натрия используется в сухих химических огнетушителях BC в качестве альтернативы более агрессивному моноаммонийфосфату в огнетушителях ABC. Щелочная природа бикарбоната натрия делает его единственным сухим химическим агентом, помимо Purple-K , который использовался в крупномасштабных системах пожаротушения, установленных на коммерческих кухнях. Поскольку он может действовать как щелочь, агент оказывает легкое омыляющее действие на горячий жир, который превращается в удушающую мыльную пену. [30]
Бикарбонат натрия самопроизвольно реагирует с кислотами, выделяя в качестве продукта реакции газообразный CO 2 . Его обычно используют для нейтрализации нежелательных кислотных растворов или разливов кислоты в химических лабораториях. [31] Нецелесообразно использовать бикарбонат натрия для нейтрализации основания [32] , хотя он амфотерен и реагирует как с кислотами, так и с основаниями. [ нужна цитата ]
Бикарбонат натрия принимают в качестве спортивной добавки для повышения мышечной выносливости. [33] Исследования, проведенные в основном на мужчинах, показали, что бикарбонат натрия наиболее эффективен для повышения производительности при кратковременных высокоинтенсивных занятиях. [34]
Бикарбонат натрия может предотвратить рост грибков при нанесении на листья, хотя и не убивает грибок. Избыточное количество бикарбоната натрия может вызвать изменение окраски плодов (двухпроцентный раствор) и хлороз (однопроцентный раствор). [35]
Бикарбонат натрия, смешанный с водой, можно использовать в качестве антацида при лечении кислотного расстройства желудка и изжоги . [36] [37] Его реакция с желудочной кислотой приводит к образованию соли , воды и углекислого газа :
Смесь бикарбоната натрия и полиэтиленгликоля , такая как PegLyte, [38] растворенная в воде и принимаемая перорально, является эффективным препаратом для промывания желудочно-кишечного тракта и слабительным средством перед желудочно-кишечными операциями, гастроскопией и т . д .
Внутривенное введение бикарбоната натрия в водном растворе иногда применяют в случаях ацидоза или при недостаточном количестве ионов натрия или бикарбоната в крови. [39] В случаях респираторного ацидоза введенный ион бикарбоната смещает углекислотный/бикарбонатный буфер плазмы влево и, таким образом, повышает pH. По этой причине бикарбонат натрия используется при сердечно-легочной реанимации под медицинским наблюдением . Инфузия бикарбоната показана только при значительно низком рН крови (< 7,1–7,0). [40]
Было показано, что бикарбонат натрия уменьшает контраст-индуцированную нефропатию , наиболее распространенную причину острой почечной недостаточности . [41]
HCO 3 − используется для лечения гиперкалиемии , поскольку он возвращает K + обратно в клетки в периоды ацидоза. [42] Поскольку бикарбонат натрия может вызывать алкалоз , его иногда используют для лечения передозировки аспирина. Для правильного всасывания аспирину необходима кислая среда, а основная среда снижает всасывание аспирина в случае передозировки. [43] Бикарбонат натрия также использовался при лечении передозировки трициклическими антидепрессантами . [44] Его также можно применять местно в виде пасты (три части пищевой соды на одну часть воды) для облегчения некоторых видов укусов насекомых и укусов (а также сопутствующих отеков). [45]
Некоторые практикующие альтернативные методы лечения, такие как Туллио Симончини , пропагандируют пищевую соду как лекарство от рака, против чего Американское онкологическое общество предостерегает как из-за ее недоказанной эффективности, так и из-за потенциальной опасности при использовании. [46] Эдзард Эрнст назвал продвижение бикарбоната натрия как лекарства от рака «одним из наиболее отвратительных альтернативных мошенничеств с раком, которые я видел за долгое время». [47]
Бикарбонат натрия можно добавлять к местным анестетикам , чтобы ускорить наступление их действия и сделать их инъекции менее болезненными. [48] Это также компонент раствора Моффетта , используемого в назальной хирургии. [49]
Было высказано предположение, что кислая диета ослабляет кости. [50] Один систематический метаанализ исследования не выявил такого эффекта. [51] Другой также обнаружил, что нет никаких доказательств того, что щелочные диеты улучшают здоровье костей, но предполагает, что щелочные диеты «могут иметь некоторую ценность» по другим причинам. [52]
Антацидные растворы (например, пищевая сода) готовились и использовались протестующими для смягчения последствий воздействия слезоточивого газа во время протестов. [ не удалось пройти проверку ] [53]
Подобно использованию в выпечке, бикарбонат натрия используется вместе с мягкой кислотой, такой как винная кислота, в качестве наполнителя в шипучих таблетках: когда такую таблетку опускают в стакан с водой, карбонат покидает реакционную среду в виде углекислого газа ( HCO 3 − + H + → H 2 O + CO 2 ↑ или, точнее, HCO 3 − + H 3 O + → 2 H 2 O + CO 2 ↑). Это приводит к распаду таблетки, в результате чего лекарство остается во взвешенном состоянии и/или растворяется в воде вместе с образовавшейся солью (в данном примере тартратом натрия ). [54]
Бикарбонат натрия также используется в качестве ингредиента в некоторых средствах для полоскания рта. Обладает противокариесными и абразивными свойствами. [55] Он действует как механическое очищающее средство для зубов и десен, нейтрализует выработку кислоты во рту, а также действует как антисептик, помогая предотвратить инфекции. [56] [57] Бикарбонат натрия в сочетании с другими ингредиентами можно использовать для изготовления сухого или влажного дезодоранта . [58] [59] Бикарбонат натрия можно использовать в качестве буферного агента в сочетании с поваренной солью при создании раствора для назального орошения . [60]
Его используют в гигиене глаз для лечения блефарита . Это делается путем добавления чайной ложки бикарбоната натрия в прохладную, только что кипяченую воду, после чего осторожно протирают основание ресниц ватным тампоном, смоченным в растворе. [61] [62]
Бикарбонат натрия используется в качестве добавки к корму для крупного рогатого скота, в частности в качестве буферного агента для рубца . [63]
Бикарбонат натрия используется в процессе удаления краски и коррозии, называемом натриеструйной обработкой . В качестве средства для струйной обработки бикарбонат натрия используется для удаления поверхностных загрязнений с более мягких и менее упругих оснований , таких как алюминий, медь или древесина, которые могут быть повреждены абразивными материалами из кварцевого песка. [64]
Производитель рекомендует в качестве мягкого чистящего порошка пасту из пищевой соды с минимальным содержанием воды. [29] Такая паста может быть полезна для удаления поверхностной ржавчины, поскольку в концентрированном щелочном растворе ржавчина образует водорастворимое соединение. [65] Следует использовать холодную воду, так как растворы горячей воды могут вызвать коррозию стали. [66] Бикарбонат натрия разъедает тонкий защитный оксидный слой, образующийся на алюминии, что делает его непригодным для очистки этого металла. [67] Раствор в теплой воде удалит потускнение с серебра при контакте серебра с куском алюминиевой фольги . [67] [68] Пищевая сода обычно добавляется в стиральные машины в качестве замены смягчителя воды и для удаления запахов с одежды. Он также почти так же эффективен в удалении сильных пятен от чая и кофе с чашек, как и гидроксид натрия , если его разбавить теплой водой.
Во время Манхэттенского проекта по разработке ядерной бомбы в начале 1940-х годов химическая токсичность урана была проблемой. Было обнаружено, что оксиды урана очень хорошо прилипают к хлопчатобумажной ткани и не смываются мылом или стиральным порошком. Однако уран вымывается 2% раствором бикарбоната натрия. Одежда может загрязниться токсичной пылью обедненного урана (ОУ), которая очень плотна и поэтому используется в гражданских целях в качестве противовесов, а также в бронебойных снарядах. ОУ не удаляется обычной стиркой; промывка примерно 6 унциями (170 г) пищевой соды в 2 галлонах (7,5 л) воды поможет смыть его. [69]
Часто утверждается, что пищевая сода является эффективным средством для удаления запахов, [70] [ нужен лучший источник ] , и часто рекомендуется держать открытую коробку в холодильнике, чтобы поглотить запах. [71] Эту идею продвигал ведущий американский бренд пищевой соды Arm & Hammer в рекламной кампании, начавшейся в 1972 году. [72] Хотя эта кампания считается классикой маркетинга, приведя в течение года к более чем половине В американских холодильниках есть коробка с пищевой содой, [73] [74] мало доказательств того, что она действительно эффективна в этом применении. [75] [76]
Бикарбонат натрия может быть использован в качестве катализатора при добыче газа. Его производительность для этого приложения «хорошая»; однако обычно он не используется. [ нужна цитация ] Водород производится посредством электролиза воды , процесса, в котором электрический ток подается через объем воды, что заставляет атомы водорода отделяться от атомов кислорода. Эту демонстрацию обычно проводят на уроках химии в средней школе, чтобы продемонстрировать электролиз .
Бикарбонат натрия – амфотерное соединение. Водные растворы слабощелочные из -за образования угольной кислоты и гидроксид -иона:
Бикарбонат натрия часто можно использовать в качестве более безопасной альтернативы гидроксиду натрия и, как таковой, его можно использовать в качестве промывки для удаления любых кислотных примесей из «сырой» жидкости, получая более чистый образец. Реакция бикарбоната натрия и кислоты дает соль и угольную кислоту, которая легко разлагается на углекислый газ и воду:
Бикарбонат натрия реагирует с уксусной кислотой (содержащейся в уксусе), образуя ацетат натрия , воду и углекислый газ :
Бикарбонат натрия реагирует с основаниями , такими как гидроксид натрия , с образованием карбонатов:
При температуре 80–100 ° C (176–212 ° F) бикарбонат натрия постепенно разлагается на карбонат натрия , воду и углекислый газ. Преобразование происходит быстрее при 200 ° C (392 ° F): [77]
Большинство бикарбонатов подвергаются этой реакции дегидратации . Дальнейшее нагревание превращает карбонат в оксид (выше 850 °C/1560 °F): [77]
Эти преобразования имеют отношение к использованию NaHCO 3 в качестве средства пожаротушения («порошок BC») в некоторых порошковых огнетушителях . [ нужна цитата ]
При хранении в прохладном (комнатная температура) и сухом месте (рекомендуется использовать герметичный контейнер для защиты от влажного воздуха) бикарбонат натрия можно хранить без значительного разложения в течение как минимум двух или трех лет. [78] [79] [80] [81]
Слово натрон использовалось во многих языках в наше время (в формах anatron , natrum и natron ) и возникло (как и испанский, французский и английский natron , а также « натрий ») через арабский naṭrūn (или anatrūn ; ср. нижнегипетский «Натронталь» Вади-Эль-Натрун , где для обезвоживания мумий применялась смесь карбоната натрия и гидрокарбоната натрия [82] ) от греческого нитрон (νίτρον) (Геродот; Аттический литрон (λίτρον) ), который может быть восходит к древнеегипетскому ntr . Греческое слово нитрон (сода, селитра) также использовалось в латинском языке (sal) nitrum и в немецком языке Salniter (источник азота , нитрата и т. д.). [83] [84]
В 1791 году французский химик Николя Леблан получил карбонат натрия, также известный как кальцинированная сода . Аптекарю Валентину Розе Младшему приписывают открытие бикарбоната натрия в 1801 году в Берлине. В 1846 году два американских пекаря, Джон Дуайт и Остин Чёрч , основали первую в США фабрику по производству пищевой соды из карбоната натрия и углекислого газа . [85]
Салератус , бикарбонат калия или натрия, упоминается в романе Редьярда Киплинга « Отважные капитаны» как широко использовавшийся в 1800-х годах в коммерческом рыболовстве для предотвращения порчи только что пойманной рыбы. [86]
В 1919 году сенатор США Ли Оверман заявил, что бикарбонат соды может вылечить испанский грипп . В разгар дебатов 26 января 1919 года он прервал дискуссию, чтобы объявить об открытии лекарства. «Я хочу сказать для тех, кто проводит это расследование, — сообщил он, — что судья высшего суда горной страны Северной Каролины сообщил мне, что они нашли лекарство от этой болезни». Предполагаемое лечение подразумевало критику современной науки и признание простой мудрости простых людей. «Они говорят, что обычная пищевая сода излечит болезнь, — продолжал он, — что они вылечили ее с ее помощью, что у них там вообще нет смертей; они используют обычную пищевую соду, которая излечивает болезнь». [87]
Бикарбонат натрия производят в промышленных масштабах из карбоната натрия : [88]
Его производят в масштабах около 100 000 тонн в год (по состоянию на 2001 год) [ сомнительно ] [89] с мировой производственной мощностью 2,4 миллиона тонн в год (по состоянию на 2002 год). [90] Коммерческие количества пищевой соды также производятся аналогичным методом: кальцинированную соду, добываемую в виде руды трона , растворяют в воде и обрабатывают углекислым газом. Из этого раствора бикарбонат натрия выпадает в осадок в виде твердого вещества. [ нужна цитата ]
Что касается процесса Сольве , бикарбонат натрия является промежуточным продуктом реакции хлорида натрия , аммиака и диоксида углерода . Однако продукт имеет низкую чистоту (75%). [ нужна цитата ]
Хотя практического значения не имеет, NaHCO 3 может быть получен реакцией диоксида углерода с водным раствором гидроксида натрия: [ нужна ссылка ]
Природные месторождения нахколита (NaHCO 3 ) обнаружены в формации Грин-Ривер эоценового возраста (55,8–33,9 млн лет назад) , бассейн Пиканс в Колорадо . Нахколит откладывался в виде пластов в периоды сильного испарения в бассейне. В коммерческих целях его добывают с использованием обычных методов подземной добычи, таких как буровая, барабанная и длинные забои, что очень похоже на добычу угля. [ нужна цитата ]
Его также производят путем добычи раствором, прокачивания нагретой воды через пласты нахколита и кристаллизации растворенного нахколита в процессе охлаждающей кристаллизации.
Бикарбонат натрия, как «бикарбонат соды», был частым источником изюминок Граучо Маркса в фильмах братьев Маркс . В «Утином супе » Маркс играет лидера нации, находящейся в состоянии войны. В одной из сцен он получает сообщение с поля боя о том, что его генерал сообщает о газовой атаке, и Граучо говорит своему помощнику: «Скажите ему, чтобы он принял чайную ложку бикарбоната соды и полстакана воды». [91] В «Ночи в опере» персонаж Граучо обращается к толпе на премьере оперы, говоря о ведущем теноре: «Синьор Ласспарри происходит из очень известной семьи. Его мать была известной бас-певицей. Его отец был первый человек, начинивший спагетти бикарбонатом соды, тем самым одновременно вызывая и излечивая расстройство желудка». [92]
В классическом фильме Джозефа Л. Манкевича «Все о Еве » персонаж Макса Фабиана ( Грегори Ратофф ) имеет расширенную сцену с Марго Ченнинг ( Бетт Дэвис ), в которой, страдая от изжоги, он просит, а затем пьет бикарбонат газировки, вызывая заметную отрыжку. . Ченнинг обещает всегда иметь при себе коробку бикарбоната с именем Макса.
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )