由于碳酸钠在水溶液中水解，电离出的碳酸根离子与水中氢离子结合成碳酸氢根离子，导致溶液中氢离子减少，剩下电离的氢氧根离子，所以溶液pH显碱性。
由于碳酸根可以结合水中的质子（即氢离子）生成碳酸氢根和碳酸，并且能结合酸中的质子释放二氧化碳。所以碳酸钠在酸碱质子理论中属于布朗斯特碱。

在人工合成纯碱之前，古代就发现某些海藻晾晒后，烧成的灰烬中含有碱类，用热水浸取、滤清后可得褐色碱液用于洗涤。大量的天然碱来自矿物，以地下埋藏或碱水湖为主。以沉积层存在的天然碱矿品位，分布甚广。早发明人工合成纯碱方法是18世纪末，法国路布兰用芒硝加石灰石和煤在高温下还原并进行碳酸化，得到以含Na2CO3为主的粗制品-黑灰，经过浸取、蒸发、精制、再结晶、烘干，获得纯度约为97%的重质纯碱。1861年，比利时E.索尔维独自发明了纯碱并获得过专利。由于技术秘密保护一直未能大范围应用，20世纪20年代才从美国突破，尤其是中国的化工专家侯德榜于1932年出版了《纯碱制造》一书，将保密70年，索尔维法公布于世。侯德榜还与1939-1942创建了侯氏制碱法，并在 四川建立了中试车间。1952年在大连化工厂设立了联合制碱车间。日本旭硝子公司推出的NA法，实质上是联碱和氨碱的折中法。可随意调节纯碱与的比例。

索尔维制碱法
1859年，比利时人索尔维，用食盐、氨水、二氧化碳为原料，于室温下从溶液中析出碳酸氢钠，将它加热，即分解为碳酸钠，人们将此方法称为索氏制碱法，此法一直沿用至今：
氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，这是步：
第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和，碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。经过滤得到碳酸氢钠固体：
这两步总的化学方程式是：
第三步：加热分解碳酸氢钠，生成水、二氧化碳和碳酸钠即我们要的纯碱：
第四步：将第二步中副产的和熟石灰混合加热，得到的氨气可循环利用：