소다법
소다법은 탄산 나트륨(소다, Na₂CO₃)을 대량으로 생산하는 공업적 방법이다. 솔베이법이라고도 불리며, 19세기 중반 벨기에의 화학 기술자 에르네스트 솔베이(Ernest Solvay)에 의해 개발되어 상업적으로 성공을 거두었다. 이전의 르블랑법에 비해 환경오염이 적고 효율적인 생산이 가능하여 산업 전반에 큰 영향을 미쳤다.
원리 및 공정
소다법은 암모니아와 이산화탄소를 이용하여 염화 나트륨(소금)으로부터 탄산 나트륨을 얻는 방법이다. 전체적인 반응은 다음과 같이 요약될 수 있지만, 실제 공정은 여러 단계로 나뉜다.
2NaCl + CaCO₃ → Na₂CO₃ + CaCl₂
주요 단계는 다음과 같다.
- 암모니아 포화: 염화 나트륨 수용액(소금물)에 암모니아 가스를 불어넣어 암모니아를 포화시킨다.
- 탄산화: 암모니아 포화된 소금물에 이산화탄소를 주입한다. 이산화탄소는 석회석(탄산 칼슘, CaCO₃)을 태워 얻는다. 이 반응을 통해 탄산수소나트륨(NaHCO₃)이 침전된다.
- 탄산수소나트륨 분리: 침전된 탄산수소나트륨을 여과하여 분리한다.
- 가열 및 탈수: 분리된 탄산수소나트륨을 가열하여 탄산 나트륨으로 전환시키고, 물과 이산화탄소를 제거한다.
2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂
- 암모니아 회수: 공정에서 사용된 암모니아는 산화 칼슘(CaO, 석회)과 반응시켜 회수하고 재사용한다. 산화 칼슘은 석회석을 태울 때 부산물로 얻을 수 있다.
특징 및 장점
- 경제성: 비교적 저렴한 원료(소금, 석회석)를 사용하며, 암모니아를 회수하여 재사용하므로 경제적이다.
- 대량 생산: 대규모 설비를 통해 대량 생산이 가능하다.
- 환경 친화성: 이전의 르블랑법에 비해 폐기물 발생량이 적고, 환경 오염 물질 배출량이 적다.
- 다양한 용도: 생산된 탄산 나트륨은 유리, 제지, 비누, 세제 등 다양한 산업 분야에서 활용된다.
참고 문헌
- 화학대사전
- 일반화학 교재