[[분류:무기화합물]][[분류:탄소 화합물]][[분류:나트륨 화합물]]
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== 개요 ==
'''탄산 나트륨'''(sodium carbonate) 또는 '''탄산소다''', 줄여서 '''소다'''(소다회)는 [[나트륨]]의 탄산염으로, [[염기성]]을 띄는 무색의 흡습성 결정이다. 화학식은 [math(\rm Na_2CO_3)]이다.

== 용도 ==
가장 중요한 용도는 '''[[유리]]''' 제조 공정으로, 예로부터 오늘날까지도 판유리를 만드는 소다유리 공정에 필수적이다. 소다유리에 사용되는 소다회(soda ash)는 규사와 생석회와 탄산나트륨을 섞어 만든다. 또 탄산나트륨은 [[수산화 칼슘]]([[석회|소석회]])와 섞어 [[수산화 나트륨]]으로 만들어[* 이를 탄산 나트륨의 '''가성화법'''이라고 하며 반응식은 아래와 같다.[br]Na,,2,,CO,,3,, + Ca(OH),,2,, → 2NaOH + CaCO,,3,,↓] 비누 및 세제 공업에 쓰거나, [[탄산수소 나트륨]]으로 만들어 베이킹소다로 식품공업에 쓰이고, [[제산제]] 등 제약산업에도 쓰인다.

== 제조법 ==
제조법은 르블랑공법, 솔베이공법, 염안소다법 등이 있다. 르블랑공법은 비교적 쉽지만 [[염산]]이 튀어나와 부식이 심하고, 솔베이공법은 더 효율적이지만 [[염화칼슘]]이 폐기물로 나오고, 염안소다법은 그 염화칼슘을 다시 쓰는 대신 [[암모니아]]를 계속 넣어야 한다.

=== 르블랑 공법 ===
1791년, [[니콜라 르블랑]]이 개발한 공법이다. 그러나 정작 르블랑 본인은 [[프랑스 혁명]]으로 자신의 소다 공장이 부도가 나자 다리에서 뛰어내리는 극단적 선택을 하고, [[산업혁명]] 시기 영국에서 미친 듯이 쓰이게 된다.

 * 먼저 [[염화나트륨|소금(염화나트륨)]]에 진한 [[황산]]을 섞고 용광로에서 가열한다. 그러면 200°C에서 황산수소나트륨과 염산이 나오는데, 황산수소나트륨은 800°C에서 다시 소금과 만나 황산나트륨이 된다. 그 결과 결론적으로 [[황산나트륨]](황산소다, 무수망초와 같은 말)과 [[염산]]을 만든다. 이 과정을 [[만하임]] 공법이라고 하며, 염산을 추출할 때 사용한다. 따라서 르블랑 공법으로 탄산나트륨을 만들면 염산이 같이 튀어나온다.[[https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=dongchimi212&logNo=221655008451&categoryNo=65&=https:%2F%2Fwww.google.com%2F|#]]
 NaCl + H,,2,,SO,,4,, → NaHSO,,4,, + HCl
 NaHSO,,4,, + NaCl → '''Na,,2,,SO,,4,,''' + HCl

 * 그 다음 생성된 황산나트륨을 잘게 부수고 [[숯]](탄소)과 [[석회석]](탄산칼슘)을 넣은 후 용광로에 900~1000°C의 온도로 가열하면 탄산나트륨이 생성된다. 구체적으로는 먼저 황산나트륨의 산소가 숯의 탄소로 빠져 황화나트륨이 되고, 탄산칼슘의 탄산이 황화나트륨의 황과 바뀌며 탄산나트륨이 된다. 결론적으로 탄산나트륨은 흑회(탄산나트륨+숯+황화칼슘)의 형태로 나오게 된다.
 Na,,2,,SO,,4,, + 2C (+ CaS) → Na,,2,,S + 2CO,,2,, (+ CaS)
 Na,,2,,S + CaCO,,3,, (+ C) → CaS + '''Na,,2,,CO,,3,,''' (+ C)

요약하자면, 소금과 황산과 숯과 석회석을 넣고 태우면 탄산나트륨이 나오는 게 르블랑 공법이다. 다만 이 과정에서 염산이 같이 나오기 때문에 기계의 부식이 너무 심하고 환경 오염의 문제까지 있어서 솔베이 공법이 나오고 나서부터는 거의 안 쓰인다.

=== 솔베이 공법 ===
4가지 과정으로 구성되는데, 흡수탑, 탄화탑(중화탑, 침전탑), 가소로, 증류탑이다. [[https://www.scienceall.com/%EC%95%94%EB%AA%A8%EB%8B%88%EC%95%84%EC%86%8C%EB%8B%A4%EB%B2%95ammonia-soda-process/|#]] 원재료는 [[염화나트륨]](소금), [[탄산칼슘]](석회암), [[암모니아]]다.

 * 흡수탑에서 소금(염화나트륨)에 물을 타 소금물로 만든다. 그 후 솔베이 암모니아 흡수탑의 상부에서 비처럼 떨어뜨리고, 하부에서 [[암모니아]]를 보내어 암모니아함수(암모니아 소금물)를 제조한다. 이 과정은 0°C에서 시행된다.
 NaCl + H,,2,,O + NH,,3,,

 * 한편 탄산칼슘(석회암)는 다른 곳에서 약 1000°C로 분해되어 이산화탄소와 산화칼슘(생석회)으로 쪼개진다. 이 산화칼슘은 물 또는 수증기와 반응시켜 수산화칼슘(소석회)으로 만든다.
 CaCO,,3,, → CO,,2,, + CaO
 CaO + H,,2,,O → Ca(OH),,2,,

 * 이후 탄화탑에서 탄산칼슘에서 나온 이산화탄소를 암모니아함수에 포화시켜 탄산화하면 탄산수소암모늄이 나오는데, 이게 다시 소금과 만나면 탄산수소나트륨과 염화암모늄이 된다. 이에 탑 바닥에 조(거친, 粗)탄산수소나트륨이 석출된다.
 NH,,3,, + CO,,2,, + H,,2,,O → NH,,4,,HCO,,3,,
 NH,,4,,HCO,,3,, + NaCl → '''NaHCO,,3,,↓''' + NH,,4,,Cl

 * 가소로에서 탄산수소나트륨을 회전가마에 넣고 약 300°C에서 태워 탄산나트륨을 만든다.이 과정에서 나온 이산화탄소는 회수되어 흡수탑에서 재활용된다.
 2NaHCO,,3,, → '''Na,,2,,CO,,3,,''' + H,,2,,O + CO,,2,,

 * 이렇게 만든 공정에서 만들고 남은 염화암모늄이 부산물로 생기며 이로부터 암모니아를 다시 빼내야 한다. 이에 증류탑에서 염화암모늄을 앞서 생성했던 수산화칼슘과 반응시킨다. 이 때 나온 암모니아는 흡수탑으로 돌아가서 재활용되고, 생성된 염화칼슘과 물은 섞여서 염화칼슘 수용액(염화칼슘물)이 되는데, 이건 그대로 폐기되거나 물을 제거하여 다른 용도(제설제 등)로 사용된다.
 2NH,,4,,Cl + Ca(OH),,2,, → 2NH,,3,, + CaCl,,2,, + 2H,,2,,O

요약하자면, 암모니아와 이산화탄소를 탄 소금물을 끓이면 탄산나트륨이 나오는 것이다. 그리고 위의 화학식들을 모두 모아 합쳐서 간략화하면 탄산칼슘과 소금으로부터 탄산나트륨과 염화칼슘이 생성되는 화학식이 된다. 그러니까 원래는 탄산나트륨과 염화칼슘이 만나면 소금과 탄산칼슘이 생성되는데 이 반응의 역반응을 일으키는 것이 바로 솔베이 공법인 것.

[각주][include(틀:문서 가져옴, title=소다, version=123)]