Cristaux de Soude VS Crisatux de Soude Anhydre

[SebSeg3]

Bonjour à toutes et à tous,
Je suis nouvel arrivant sur le forum en tant qu’inscrit car jusqu’à maintenant je ne faisais que lire vos propos, mais cette fois j’ai besoin de vos « lumières ».

J’apprécie particulièrement les produits d’entretien « verts » ou en tout cas ceux limitant au maximum les impacts sur notre environnement.

Depuis toujours j’ai vu mes parents utilisés les cristaux de soude pour nettoyer, dégraisser tout et n’importe quoi.
Dernièrement je me suis mis en quête d’acheter un paquet de ces fameux cristaux et là… que des produits anhydres…

Mes questions sont les suivantes
1/ quel différence peut il y avoir entre Na2CO3 et Na2CO3.xH2O.
Je parle en terme d’efficacité / toxicité car si la forme hydraté existe depuis autant de temps que cela… Je pense que les anciens avaient une bonne raison ! Ils étaient loin d’être fous ces gens…

En plus de cela, j’ai vu sur internet des Fiches de Données de Sécurité du Carbonate de Sodium Déca-hydraté à usage Labo et en plus le N° CAS est différent du N° CAS du Carbonate de Sodium _ Les 2 substances sont donc bien différentes (par contre le N° CE est identique… Pourquoi ??).
Petite aparté, à quoi sert le carbonate de soude déca-hydraté en labo ??

2/ J’ai lu (également sur Internet) que le carbonate de sodium avait une structure cristalline monoclinique pour les formes polymorphiques (γ, β, δ).

Ma question est tout simplement de savoir si les cristaux de soude (cristaux dont je me souviens très bien la translucidité et la taille et l’aspect caractéristique) ont la même structure cristalline ? L’empilement de structure est il identique ?

3/ J’ai compris également toujours grâce au forum que nous pouvions directement obtenir du bicarbonate de sodium du fait des propriétés anhydres du carbonate de sodium qui attirera l’humidité de l’atmosphère ainsi que le CO2 qui y est également présent :

Na2CO3 solide anhydre + H2O vapeur d'eau ou par condensation + CO2 gaz → 2 NaHCO3 solide

Or les cristaux de Soude sont déjà hydratés. Je me souviens très bien qu'ils vont même avoir tendance à souffrir de la perte de l’humidité qu’il possède pour redevenir en poudre.
Cette poudre est elle alors du carbonate de sodium ou est ce que ce changement d’état va conduire à une partie en carbonate de sodium et une partie en bicarbonate de sodium ?
Peut-il y avoir un équilibre en ayant ces deux solides en contact ? (J’ai lu sur le forum que le bicarbonate avait lui aussi envie de se modifier en perdant du C02 pour se retransformer en Na2CO3.

Je suis curieux et j’aime bien comprendre malgré ma piètre connaissance de la chimie…

J’espère que mes questions (certainement sottes pour beaucoup d’entre vous) trouveront un intérêt à vos yeux.
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[moco]

Bonjour,

L'histoire de la soude commerciale est un véritable roman, qui vaut son pesant d'or.

La soude du commerce est le nom commun du carbonate de sodium Na₂CO₃. On l'utilisait beaucoup par le passé pour laver la vaisselle, les parquets récalcitrants, les cuves à vin, et même le linge, car elle est meilleur marché que le savon. Et, comme tu le dis, il existe exactement deux variétés dans le commerce : la soude anhydre Na₂CO₃ et la soude hydratée Na₂CO₃·10 H₂O. Quand on dissout l'une ou l'autre de ces deux substances dans de l'eau, on obtient la même solution. Cela ne fait pas de différence. Peu importe l'origine de la substance qu'on a dissous dans l'eau.

Quand on laisse s'évaporer cette solution à température ambiante, on obtient ce qu'on appelle des cristaux de soude, de formule Na₂CO₃·10H2O, ce qui revient à dire qu'entre chaque molécule de Na₂CO₃ et la suivante, la nature a réussi à y glisser 10 molécules d'eau. Ces cristaux ont des aspects variées, souvent sous forme de plaquettes. Mais ils sont jolis à voir, bien transparents, et ils se dissolvent très vite dans l'eau, ce qu'apprécient nos grands-mères, qui n'avaient pas de temps à perdre avant d'utiliser la solution de soude pour laver leur linge à la fontaine. Dans le commerce du siècle passé, cette soude était souvent vendue sous le nom de "des cristaux". Un point c'est tout.

Si on chauffe ces cristaux de Na₂CO₃·10H₂O, ou si on évapore la solution de soude à ébullition, on obtient de la soude anhydre Na₂CO₃, qui forme une poudre blanche, semblable à de la craie ou à du sucre glace. On peut très bien dissoudre cette poudre dans de l'eau et on obtient la même solution de lessive qu'avec les cristaux. Mais l'expérience montre que cette dissolution se fait très lentement. Trop lentement pour les ménagères des siècles passés. Donc en gros, elles préféraient de beaucoup les cristaux de soude. D'autre part, il y avait un autre avantage, de nature économique. Les cristaux de soude sont presque trois fois meilleur marché que la soude anhydre, parce que, bien entendu, on vend de l'eau (les 10 H₂O de la formule) au prix de la soude. Avec 108 g de Na₂CO₃ anhydre, on peut obtenir 286 g de cristaux Na₂CO₃·10 H₂O. Les ménagères, qui ignorent la chimie, ont toujours préféré acheter ces cristaux si jolis et si faciles à dissoudre que cette "cochonnerie" de poudre anhydre, qui est si coûteuse et si désagréable à utiliser.

Il y a toutefois une remarque. Les cristaux de soude Na₂CO3·10H₂O perdent très lentement une partie de leur eau de cristallisation. Si on les abandonne plusieurs semaines à l'air, ils se transforment peu à peu en une poudre qui n'est pas commercialisée, et qui a la formule Na₂CO₃·7H₂O, qui est une poudre blanche, qui se dissout dans l'eau et donne la même solution qu'avec les deux premières soudes. Les paquets de soude contiennent tous une indiction disant que, si on conserve ces paquets longtemps, ils perdent du poids et blanchissent, "mais gardent toute leur valeur". C'est psychologiquement réussi, car les ménagères n'en croyaient pas un mot, et préféraient acheter (et utiliser) un nouveau paquet de cristaux tout neufs plutôt que d'utiliser un paquet datant du mois passé, avec de la soude couverte de poudre blanche !

Autre remarque. Si on fait barboter du gaz carbonique CO₂ dans une solution concentrée de soude (faite avec Na₂CO₃ ou Na₂CO₃·10H₂O), on provoque la formation d'un précipité ou d'un dépôt d'une poudre blanche peu soluble dans l'eau. Et cette poudre est du bicarbonate de sodium NaHCO₃, que les chimistes appellent hydrogénocarbonate de sodium. Cette poudre est très utile pour lutter contre les maux d'estomac, et dans l'industrie chimique pour détruire et neutraliser les acides ou les bases.
Il se passe la réaction : Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ --> 2 NaHCO₃.
Mais en chauffant NaHCO₃ au-dessus de 100°C, on régénère Na₂CO₃ selon la réaction inverse à celle que je viens d'écrire.

Dernière remarque. Si on abandonne à l'air ambiant aussi bien Na₂CO₃, Na₂CO₃·10H₂O ou NaHCO₃, au bout d'un temps très long, de l'ordre de l'année, tous se transforment en une substance intermédiaire, que les minéralogistes appellent trona, et dont la formule est Na₂CO₃·NaHCO₃·2 H₂O, quitte à acquérir ou perdre tant CO₂ que H₂O, disponibles dans l'air ambiant. Il existe dans les Montagnes Rocheuses une vallée dont le fond est constitué de millions de tonnes de trona, recouvert de quelques mètres de terre. C'est de là que provient la grande majorité de la soude utilisée dans le monde. Avant la découverte de cette mine, on fabriquait la soude selon le procédé Solvay à partir de craie, de sel et d'ammoniaque. Mais ceci est une autre histoire.

Est-ce que tu m'as suivi ?

[SebSeg3]

Bonjour Moco, désolé de revenir vers vous si tard, mais un problème d'ordinateur m'a obligé à vous faire attendre. En tout cas, je pensais bien que vous alliez vous intéresser à mes questions. J’ai déjà lu des articles provenant de vous et vous m’avez l’air très intéressé par la soude commerciale…. De plus vos connaissances dans le domaine me semblent loin d’être épuisées..
J’en profite donc pour vous solliciter d’avantage… Si vous le permettez bien sûr !

Je comprends tout à fait qu’à part la solubilisation plus aisée de Na2CO3 par rapport à Na2CO3.10H2O, rien ne différencie les deux substances une fois en solution, mais comment expliquer que :
1/ nous avons 2 numéros CAS différents pour la Carbonate de Soude Anhydre et le Carbonate de Sodium Déca Hydraté ?
• CAS Number Na2CO3 = 497-19-8
• CAS Number Na2CO3.10H2O = 6132-02-1
D’autant que (comme le dit si bien mon ami Wikipedia) le CAS (Chemical Abstracts Service) assigne ces numéros à chaque substance chimique qui a été décrite dans la documentation. ???
Vous m’avez indiqué que si nous laissons les cristaux de soude à l’air pendant plusieurs semaines « … ils se transforment peu à peu en une poudre qui n'est pas commercialisée, et qui a la formule Na2CO3•7H2O… », mais vous m’avez également indiqué que « … Si on chauffe ces cristaux de Na2CO3•10H2O, ou si on évapore la solution de soude à ébullition, on obtient de la soude anhydre Na2CO3… »
J’en déduis donc que la poudre blanche de formule Na2CO3.7H2O, n’est qu’un état transitoire et que si l’on laisse les Crisatux de Soude encore plus longtemps (ou stockés à une température plus importante) ils perdront encore des molécules d’eau pour revenir totalement Na2CO3. C’est bien cela ??
Parce que si c’est le cas, il y a à nouveau quelque chose que je ne comprends plus :

2/ Puisque nous savons que Na2CO3 + H2O + CO2 –––> 2 NaHCO3, et que l’atmosphère terrestre est toujours constitué de CO2, alors comment Na3CO3.10H2O qui va perdre petit à petit des molécules d’eau va faire pour revenir à l’état anhydre Na2CO3 sans passer par l’étape bicarbonate de sodium ??

3/ Enfin la structure cristalline du carbonate de sodium déca hydraté est elle une homothétie de facteur k de celle du Carbonate de sodium anhydre ou la structure est elle différente ? Simple curiosité, mais en fait, je me demande si l’hydratation change totalement la structure de l’élément de départ !
Merci encore mille fois d’assouvir ma curiosité ! Très cordialement

[moco]

Bonjour,
Je ne connais pas les critères qu'ont suivi les gens du CAS pour attribuer un code à chaque substance. Peut-être est-ce le poids moléculaire ? L'ancienneté ?

Ceci dit, si on abandonne des cristaux de Na₂CO₃·10H₂O à l'air à température ambiante, ils perdent lentement de l'eau et se transforment en Na₂CO₃·7H₂O, qui est lui-même un état intermédiaire. Cette perte de 3 H₂O ne se produit qu'à température ambiante, car au-dessus de 32°C, Na₂CO₃·7H₂O perd à son tour son eau et se transforme en Na₂CO₃·H₂O, qui n'est stable que jusqu'à 90°C. Au-dessus de 90°C, il perd sa dernière molécule d'eau et devient anhydre.

Cela n'empêche que, à température ambiante, et à l'air ambiant contenant un peu de CO₂, toutes les variétés de Na₂CO₃ plus ou moins hydratées (ainsi que NaHCO3) se transforment se transforment peu à peu, au cours des années, en trona Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O

Ceci dit, les hydrates n'ont pas la même configuration, ni la même symétrie entre eux ou par rapport à celle de Na2CO3. Chaque perte d'eau, ou gain de H2O, fait modifier totalement la distribution des atomes dans l'espace.

[A voir en vidéo sur Futura]

[SebSeg3]

Merci Beaucoup pour votre aide et cette fois j'ai tout compris. Merci encore et excellent Week-end.