Kemičar u kući (#1): Soda je iznimno korisna u kuhinji, ali kako do nje doći?

U serijalu "Kemičar u kući" objavljujemo kemijske zanimljivosti iz svakodnevnog života. Želimo vam pokazati kako znanje kemije može svakome, pa i ne-kemičaru, pomoći u svakodnevnom životu.

Nenad Raos nedjelja, 23. veljače 2020. u 07:00

Soda je staro sredstvo za čišćenje s kojim se, uz sav napredak tehnologije, ne može mjeriti nijedan deterdžent. Kako do nje doći? Malim kemijanjem u kuhinji.

Vidjevši da mi je čelična vuna za čišćenje u kuhinji prešla ne samo sve uzance urednog građanskog života, nego i sve higijenske standarde – tako da je, zbog bakterija koje su u njoj našle svoj životni prostor, već postala opasna po život – odlučih  je očistiti. Prvo sam tu smjesu čelika, masti i svakojake kuhinjske prljavštine prokuhao u vodi. Ništa. Onda sam je prokuhao s deterdžentom. Opet ništa. No, umjesto da od svega odustanem – što to bi u tom času bilo najpametnije (uzevši u obzir utrošak plina i deterdženta, o vremenu da i ne govorim) – pa da sve skupa bacim u smeće, padne mi na pamet spasonosna ideja: soda! Dakle, stavio sam prljavu čeličnu vunu u otopinu sode, natrijeva karbonata, i nakon kratkog kuhanja ispala je kao nova. Na njoj više nije bilo ni trunke prljavštine!

Ovaj primjer jasno govori da se do inovacija, kako velikih tako i malih, do napretka kako u znanosti i tehnici tako i u poslu i privatnom životu, dolazi ne bježanjem od problema nego suočavanjem s njima, u njihovom upornom i sustavnom rješavanju. No vratimo se na našu temu: Što je soda i odakle mi soda?

Ne znam odakle da počnem, jer je soda – natrijev  karbonat, Na2CO3 – uz  sumpornu kiselinu kemikalija koja se najviše proizvodi, prije svega kao sirovina za proizvodnju sapuna i stakla. Obično, prozorsko staklo ima sastav 21,3 % Na2O, 5,2 % CaO i 73,5 % SiO2 – prvi sastojak potječe od sode, drugi od živog vapna, a treći od kremenog pijeska. Problem s prvim europskim staklarima, onima koji su talili staklo u Veneciji i Muranu, bio je što nisu zapravo znali s kakvim sirovinama rade. Kremeni pijesak su dobivali iz Sicilije te ga staljivali s pepelom mediteranskih biljaka što su ga dovozili čak iz Levanta, iz Sirije i Egipta. No onda je u 11. stoljeću nastupila revolucija, koja je dovela kako do proizvodnje ukrasnog stakla tako i do mnogo kvalitetnijeg kemijskog posuđa. Uzrok revolucije bio je novi izvor sirovine, pepela, koji je pristizao iz Španjolske. Novi je pepeo dolazio od biljaka koje su rasle uz more. On je bio bogatiji natrijem i kalcijem od pepela iz Levanta, pa je davao čvršće i termički otpornije staklo.

Riječ je o tome da se tada još nije razlikovao natrijev od kalijeva karbonata, soda od potaše. U biljkama ima više kalija od natrija, pa je stoga lukšija poglavito otopina kalijeva karbonata. No kada su kemičari počeli razlikovati ta dva karbonata, i dva elementa (natrij i kalij), postavio se problem proizvodnje natrijeva karbonata, sode, za sve veće potrebe staklarstva. Potrebe su postale toliko urgentne da je Francuska akademija znanosti 1775. godine  raspisala nagradu od 12 tisuća livri, koju će dobiti onaj tko odgovori na pitanje kako se može dobiti soda umjetnim putem. Od tri kandidata nagradu je dobio Nicolas Leblanc.  On je žario Glauberovu sol (natrijev sulfat) s drvenim ugljenom i kredom. Rezultat je bila soda no i kalcijev sulfid, CaS, koji je bačen na otpad širio oko sebe smrad izuzetno otrovnog plina, sumporovodika, H2S. Još je bila gora proizvodnja sirovine, Glauberove soli, koja se dobivala djelovanjem sumporne kiseline na sol. Pritom je nastajao klorovodik, koji su – ne znajući što će s njime – ispuštali kroz tvornički dimnjak. I neka mi se danas još netko tuži na kisele kiše!

Danas se soda, na svu sreću, više tako ne proizvodi. Proizvodi se po postupku što ga je izumio i patentirao 1861. (u dobi od 23 godine) Ernest Solvay, samouki belgijski kemičar. Do izuma je došao kada je počeo razmišljati što bi se najbolje moglo napraviti sa solju, što ju je proizvodio njegov otac, i amonijaka, što ga je suhom destilacijom ugljena dobivao njegov ujak. I što je napravio? Uvodio je ugljikov dioksid u otoplinu amonijaka i soli – i dobio talog natrijeva hidrogenkarbonata, sode bikarbone ili NaHCO3. I što je najvažnije, uspio je zatvoriti tehnološki postupak, jer je nusprorodukt pri proizvodnji NaHCO3, amonijev klorid (NH4Cl) grijao s gašenim vapnom,  Ca(OH)2, koje je opet bilo nusprodukt pri proizvodnji ugljikova dioksida. Tim je postupkom povratio amonijak, a kao nusprodukt dobio kalcijev klorid, CaCl2. No ta sol  nije štetna za okoliš, a može se i iskoristiti, primjerice za sušenje zraka i posipanje cesta protiv leda.

Solvay je dobio, kao što rekoh, sodu bikarbonu, NaHCO3, a ne sodu, Na2CO3. Kako je dobio sodu ili – što se svodi na isto – kako sam ja dobio sodu?

Odgovor je jednostavan: grijanjem. Na temperaturi od 170 oC soda bikarbona prelazi u sodu uz otpuštanje vode i ugljikova dioksida. Na toj se reakciji temelji ne samo suvremena proizvodnja sode, nego i upotreba sode kao praška za pečenje, recimo palačinki.

Dakle, ako trebate sodu kao izvrsno sredstvo za  čišćenje svega masnoga – od zagorjelih lonaca do pećnice i kade za kupanje – ne trebate se truditi tražeći sodu u specijaliziranim trgovinama (i usto u velikom pakiranju), jer je sami možete prirediti.

Uzmite dakle limenu tavu, na nju saspite žlicu ili dvije sode bikarbone te je dobro zagrijte. Da je soda bikarbona prešla u sodu vidjet ćete po izgledu: iako se boja nije promijenila – i jedna i druga sol su bijele tvari – soda je sipkija, po konzistenciji više nalik kuhinjskoj soli. Uostalom, ovaj vam se kuhinjski eksperiment ne može izjaloviti jer soda ne može zagorjeti, a tali se tek pri 853 oC.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, Bug online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, a među njima i knjige  „Deset kemijskih pokusa koji su promijenili svijet“ koja je izišla 2000. godine kao prošireni katalog istoimene izložbe u zagrebačkom Tehničkom muzeju. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.