Sản xuất tro soda bằng quy trình Leblanc — Hóa chất đã làm cho xà phòng và thủy tinh trở nên rẻ hơn

Tro soda (natri cacbonat, Na₂CO₃) trong nhiều thế kỷ là một trong những hóa chất công nghiệp đắt đỏ và khan hiếm nhất. Nó thiết yếu cho việc sản xuất thủy tinh, xà phòng, giấy và dệt may — thế nhưng nguồn duy nhất là tro từ thực vật ven biển (barilla ở Tây Ban Nha, tảo bẹ ở Scotland) hoặc các mỏ khoáng tự nhiên như natron Ai Cập. Giá thành khiến thủy tinh và xà phòng trở thành xa xỉ phẩm. Năm 1791, Nicolas Leblanc, một bác sĩ phẫu thuật người Pháp chuyển sang làm nhà hóa học, đã được cấp bằng sáng chế cho một quy trình tinh xảo để sản xuất tro soda từ muối ăn thông thường — phá vỡ nút thắt đã kìm hãm nền công nghiệp châu Âu suốt nhiều thế kỷ.

Quy trình Leblanc có ba giai đoạn. Đầu tiên, muối được phản ứng với axit sulfuric để tạo natri sulfat ('bánh muối') và khí axit clohydric. Thứ hai, bánh muối được trộn với than củi (carbon) và đá vôi nghiền (canxi cacbonat) rồi nung đến khoảng 900 °C trong lò. Carbon khử natri sulfat thành natri sulfua, chất này phản ứng ngay với đá vôi tạo thành natri cacbonat và canxi sulfua. Khối thiêu kết thu được — gọi là 'tro đen' — chứa tro soda lẫn canxi sulfua không tan. Thứ ba, tro đen được chiết rửa bằng nước nóng: natri cacbonat hòa tan còn canxi sulfua ở lại. Dung dịch được cô đặc để kết tinh tro soda tinh khiết.

Quy trình của Leblanc đã làm thay đổi ngành hóa chất nhưng lại hủy hoại chính người phát minh. Cách mạng Pháp tịch thu nhà máy của ông, và Leblanc qua đời trong cảnh nghèo khó năm 1806. Tuy nhiên, quy trình của ông đã thống trị sản lượng tro soda thế giới suốt một thế kỷ, cho đến khi quy trình Solvay (1861) dần thay thế. Quy trình Leblanc cũng là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm lớn nhất trong lịch sử — khí axit clohydric ăn mòn mọi thứ phía hạ lưu gió, và những đống chất thải canxi sulfua khổng lồ (chất thải bể) làm ô nhiễm cảnh quan quanh mọi xưởng sản xuất kiềm.

SAFETY WARNING: Axit sulfuric đặc gây bỏng nặng khi tiếp xúc. Khí axit clohydric có độc tính cấp tính và ăn mòn — nó sẽ làm hỏng các phụ kiện kim loại, gây tổn thương phổi và ăn mòn thủy tinh. Bước nung trong lò đòi hỏi nhiệt độ trên 900 °C. Thực hiện ONLY trong tủ hút khí hoặc ngoài trời với đầy đủ PPE. Không bao giờ đổ nước vào axit sulfuric đặc — luôn luôn đổ axit vào muối.