碳酸氢钠（小苏打）：从历史到应用的全面解析

碳酸氢钠（小苏打）：从历史到应用的全面解析

碳酸氢钠，俗称小苏打，是一种常见的化学物质，在食品、医药、工业等多个领域都有广泛应用。本文将从历史、生产方法、物理化学特性、应用领域以及安全储存等多个维度，全面介绍这种重要的化合物。

小苏打是什么？

1791年，法国化学家尼古拉斯·勒布朗首次生产出碳酸钠，也被称为灰烬。1846年，两位美国面包师杜约翰·德怀特和奥古斯丁·教会用碳酸钠和二氧化碳建造了美国第一家小苏打工厂。碳酸氢钠是由鲁德亚德·吉卜林在19世纪发明的；这种化合物可用于商业贸易，防止鲜鱼变质。这种应用是当时碳酸氢钠最常见的用途。1919年，一位美国参议员宣布小苏打可以治愈西班牙流感！当时的一些研究表明了小苏打是什么，以及它对流感等疾病有什么治疗作用。

性能、特点和应用

什么是小苏打或碳酸氢钠？碳酸氢钠（IUPAC名称：碳酸氢钠），俗称小苏打或碳酸氢钠，是一种化学化合物，化学式为NaHCO3。该化合物是一种矿物盐，由钠阳离子 (Na+) 和碳酸氢根阴离子 (HCO3-) 组成。

小苏打是一种白色固体，具有结晶外观，但通常以细粒粉末形式出售。小苏打味道微咸，呈碱性。含有这种盐的矿物成分存在于咸水泉和矿泉中。

碳酸氢钠生产方法

1. 工业中小苏打的生产

为了更好地了解碳酸氢钠是什么，有必要先熟悉一下这种物质的生产方法。工业上碳酸氢钠是由碳酸钠生产的：

Na2CO3 + CO2 + H2O →2 NaHCO3

纯碱，开采为 特罗纳 矿石，溶解在水中并用二氧化碳处理。碳酸氢钠以固体形式作为沉淀物从该溶液中除去。

在索尔维法中，碳酸氢钠是氯化钠、氨气和二氧化碳反应中的中间化合物。然而，该产品的纯度较低（75%）：

NaCl + CO2 + NH3 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl

虽然没有显着的商业和生产价值，但由二氧化碳与氢氧化钠水溶液反应得到的碳酸氢钠也可以得到：

CO2 + NaOH → NaHCO3

2. 通过采矿生产碳酸氢钠

天然的苏打石矿床含有碳酸氢钠的矿物成分。这些矿山是在始新世时期科罗拉多州格林河形成期间形成的。由于河床蒸发，这些沉积物随着时间的推移逐渐沉淀下来。从该地区商业开采碳酸氢钠是使用常见的地下采矿技术进行的，例如坑采矿、滚筒钻和类似于煤矿的纵向采矿。通过从苏打石矿床中泵送热水提取碳酸氢钠溶液并在地表回收溶解的“苏打石”，可以获得有限数量的产品。这种提取是通过自然冷却的结晶过程完成的。

小苏打的特性和用途

什么是碳酸氢钠？碳酸氢钠是一种两性化合物。由于碳酸和氢氧离子的形成，水溶液相对呈碱性。碳酸氢钠可用作洗涤剂，以去除“粗液”中的任何酸性杂质并产生更纯净的样品。碳酸氢钠与酸的反应会产生无机盐和碳酸，后者很容易分解成二氧化碳和水：

NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3

H2CO3 → H2O + CO2

碳酸氢钠与乙酸（存在于醋中）反应生成乙酸钠、水和二氧化碳：

NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2

碳酸氢钠与氢氧化钠等碱反应生成碳酸盐：

NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O

碳酸氢钠的热分解

热分解 在 80-100°C (176-212°F) 时，碳酸氢钠逐渐分解成碳酸钠、水和二氧化碳。此转化率在 200°C (392°F) 时更快：碳酸氢钠

NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 2

进一步加热时，碳酸盐变成氧化物（850°C 以上）：

Na2CO3 → Na2O + CO2

小苏打的物理和化学特性

小苏打在工业中有哪些用途

1. 碳酸氢钠在食品工业中的用途

碳酸氢钠与小苏打或碳酸氢钠相同。这种食品级工业原料主要用于面包和糖果行业。它可以用作准备面团、面包面团中煮沸、缓冲环境（=PH调节）的混合物。您可以在以下部分中查看其他项目：

碳酸氢钠作为制备发酵粉的原料

为了增加面团的体积，需要准备各种面包、糖果、蛋糕、饼干和威化饼、发酵粉。泡打粉含有三种主要成分：

• 关键因素：碳酸氢钠

• 酸性剂：例如酸式焦磷酸钠(SAPP)或柠檬酸

• 填充剂：例如玉米淀粉

标准比例为30/40/30重量%（淀粉/酸式焦磷酸钠/碳酸氢钠）。酵母的作用伴随着二氧化碳的释放。您可以在下图中看到这些反应：

两个化学反应（反应 2a 和 2b）：

二氧化碳的反应 2a 比反应 2b 具有更高的性能。当试剂在面团制备过程中溶解时，反应 2a 开始。反应2b从加热开始。

反应速率 2a 取决于各种参数，包括酸性材料的选择和小苏打颗粒的尺寸。较大颗粒的碳酸氢钠比较小颗粒的溶解时间更长（见下表），从而影响反应速率。较大颗粒的反应速率比较小颗粒的反应速率慢。

但需要注意的是，如果小苏打用量过多，可能会出现不良反应。 （见下图中的反应）。

这是碳酸氢钠和配方中的游离脂肪酸（来自黄油或奶油等成分的脂肪酸）之间的皂化反应。这种反应会产生一种脂肪酸盐，给煮熟的食材带来难闻的金属味。

小苏打在食品工业中作为 PH 缓冲剂

碳酸氢钠可用作pH缓冲剂；这意味着它可以调节和维持溶液的pH值。

由于具有这样的特点，一些食品配方中含有碳酸氢钠作为pH缓冲剂。各种即食面条、能量饮料和现成咖啡或茶都含有这种化合物。

这样，使用碳酸氢钠有两个主要好处。第一个是更好地控制最终产品的 pH 值，从而提高食用产品的稳定性和保质期。

碳酸氢钠可调节 pH 值并防止形成导致细菌繁殖的酸性环境。其次，碳酸氢钠使人在消化过程中感觉更好。

碳酸氢钠会导致食品中出现“泡沫或气体”

在制作面包或蛋糕时产生泡沫或泡沫时发生的化学反应与我们在上一节中提到的反应2a相同。碳酸氢钠和酸性剂反应释放二氧化碳。

该特性用于碳酸饮料的配方。由于这些反应，溶解在软饮料中的二氧化碳以气泡的形式释放出来。

这种沸腾功能还用于在卡布奇诺或粉状能量饮料等粉状饮料中产生泡沫。当粉末与水混合时会发生这种反应。

粉状小苏打在水中的溶解时间更快，并产生强烈的泡沫，具有快速的火花效果。倒挂;颗粒越大，溶解时间越长，产生的泡沫越弱。

2. 碳酸氢钠的工业应用

• 人体需要一定的pH值范围才能保持健康。当身体任何系统的酸性过多时，碳酸氢钠安瓿或碳酸氢钠片剂可以通过提高身体的 pH 值来快速抵消酸/碱反应的形成。慢性肾病、胃灼热、肾结石、尿酸升高和代谢性酸中毒都可以用碳酸氢钠治疗。

• 碳酸氢钠有效清洁牙齿和牙龈，降低口腔的自然酸度。如果口腔的酸度高于正常水平，就会引起口腔感染。因此，许多无氟牙膏都含有碳酸氢钠。

• 全球小苏打用量的 25% 用作饲料添加剂。

• 工业级小苏打用于羊毛、丝绸和皮革染色。

• 小苏打在塑料和复杂聚合物行业中用作净化剂和催化剂。小苏打分解释放二氧化碳；值得注意的是，这一特性被用于橡胶和塑料的生产。

• 在烹饪豌豆或其他蔬菜时，添加小苏打可以使这些蔬菜变得更软。

• 小苏打和橄榄的混合物使橄榄的质地柔软酥脆。

• 小苏打还用于钻井泥浆的原料。

• 大多数面部去污剂产品的配方中都含有小苏打作为主要成分。

• 碳酸氢钠控制污水处理厂中硫化物的气味。它还可以抑制微生物的生物生长。

• 由于pH值的增加，在净化过程中用小苏打维持水的适当碱度。

• 化学上，小苏打用于出口烟囱脱硫。该过程在工业气体释放到大气中之前对其进行净化。

• 小苏打的防腐特性使其在制药行业非常有价值。这种组合通过消毒杀死细菌和真菌。

• 图书馆管理者和藏书家知道，通过将小苏打撒在书页上，损坏或旧书中的旧气味就会消失。

• 家庭和企业使用的干粉灭火器含有小苏打来扑灭电气火灾。

工业小苏打和食用小苏打的区别

小苏打是用于各个行业的各种工艺的最重要的化合物之一。这种材料具有碳酸钠的结构，但工业级和食用级的情况略有不同。通过了解工业小苏打和食用小苏打之间的区别，您会发现它们最重要的用途。

一般来说，工业小苏打是碳酸钠的组合物，分子式为Na2CO3，其纯度和质量比食用小苏打低；小苏打杂质通常包括重金属、铁、碳酸钠、砷和氯。但小苏打的纯度和质量更高。

该化合物可溶于水，在工业过程中，两种材料都具有碳酸根阴离子和钠阳离子。它广泛应用于食品和医药领域。小苏打用于生产碳酸软饮料以及制备面团和蛋糕粉。

工业级小苏打用于工业中的清洁和去除污渍。小苏打的包装上写着是食品级还是工业级的字样。对于食用小苏打，包装上有食品级字样；对于工业级，包装袋上有工业级字样。

小苏打等级之间的差异

小苏打是一种重要的化合物，广泛应用于食品工业、动物饲料和工业应用。这种物质用于动物饲料，与食品工业结合使用。两者实际上都是一种叫做小苏打的物质，化学式为NaHCO3，都具有很高的质量和纯度，因为牲畜和动物饲料应该得到与人类相同的照顾和关注。事实上，这两个等级并没有太大区别！动物和食用小苏打的区别在于它们的应用。在某些情况下，食用级小苏打或小苏打用于家禽饲料。这种物质的哪个等级应该用于动物饲料并没有太大区别，但该领域的专家根据动物和鸟类的健康和营养状况来确定这个问题。可能需要在家禽饲料中添加小苏打来治愈它们的疾病，并在产卵时拥有更多的身体储备。工业级、动物级和食品级小苏打的使用取决于工艺类型和产品或最终结果。要识别小苏打，必须注意包装上的标签。如果包装上有饲料级字样，则表明该产品是动物饲料级

碳酸氢钠的安全性

碳酸氢钠会刺激眼睛和皮肤。如果通过皮肤吸收可能有害。如果不小心吞咽可能有害；

1. 最重要的作用是刺激消化系统。

2. 吸入这种固体化合物的粉尘可能会引起呼吸道刺激。

3. 长期接触这种矿物质造成的慢性损害包括肝脏和肾脏损害。

小苏打的化学稳定性

• 碳酸氢钠受热分解。当暴露于潮湿的空气或水时，该化合物也可能分解。

• 应避免该材料与不相容材料接触。产生粉尘、暴露于过热、高于 50°C (122°F) 的温度、暴露于潮湿空气或水中均是该化合物的不相容因素。

• 碳酸氢钠与其他物质如强氧化剂、酸、磷酸一铵、钠和钾合金不相容。

• 该化合物的危险分解产物包括一氧化碳和二氧化碳。

碳酸氢钠的储存条件

专用小苏打包装和小苏打袋的储存环境应有适当的通风。尽量减少这种材料的灰尘产生和积聚。尽量不要让这种混合物接触到您的眼睛和皮肤，如果它积聚在您的衣服上，请立即更换衣服并清洗。碳酸氢钠包装应存放在干燥阴凉的地方，容器盖应盖紧。

小苏打包装

小苏打包装、碳酸氢钠包装，重量为 25 公斤和 50 公斤的带收缩盖的聚乙烯或聚丙烯袋，托盘上以及 1000 公斤集装袋。

碳酸氢钠技术数据表

| 化学式： | NaHCO3 |
| --- | --- | --- | --- |
| 分子量： | 84 |
| 等级： | 食品/饲料级 |
| 碳酸氢钠性质 | |
| 出现： | 白色结晶性粉末 |
| 气味： | 无臭 |
| 熔点： | 在 50 °C 时开始分解为碳酸钠 |
| 溶解性： | 9.6 克/100 毫升水（20°C） |
| 碳酸氢钠规格 | |
| 测试 | 分析 |
| 纯度 | 99.0 ％ |
| As | ≤3 ppm |
| Pb | ≤5 ppm |
| 铁 | ≤5 ppm |
| PH | 最大8.6 |