При нагріванні гідроксиду натрію утворюється. Що таке каустична сода: формула, одержання гідроксиду натрію

Даний реактив, найпоширеніша луг, більш відомий під назвами їдкий натр або каустична сода(від французького слова sodium - натрій і грецького слова kaustikos - їдкий). Виходячи з назви зрозуміло, що речовина небезпечна, тому поводитися з нею треба дбайливо. - Безбарвна кристалічна маса. Речовина здатна роз'їдати не лише матеріали органічного походження, а й певні метали, причому при контакті з цинком, свинцем, алюмінієм, оловом та їх сплавами виділяється водень, вибухонебезпечний газ. Не можна допускати контакту каустичної соди з аміаком, це пожежонебезпечно.

Важливі особливості гідроксиду натрію

Їх важливо знати, щоб робота з цим реактивом була безпечною і щоб його застосування принесло очікувані результати.

  • — Як і інші луги, цей хімікат є сильною основою, Які, як відомо, відмінно розчиняються у воді, що супроводжується сильним виділенням тепла.
  • - Гідроокис натрію може буквально розчинятися, перебуваючи на повітрі, оскільки неймовірно гігроскопічний і вбирає вологу з навколишнього середовища. Це означає, що зберігати її необхідно в щільно закупореній тарі та в сухому приміщенні. Іноді її зберігають у вигляді розчину у воді, етилі чи метанолі.
  • - Гарячий розчин або розплавлений реактив небажано поміщати в ємності зі скла або порцеляни - це може пошкодити їх, оскільки каустик вступає в реакцію з кремнеземом у їхньому складі. Краще для гідроксиду натрію купити ємність із поліетилену, полівінілхлориду або гуми.

Основні сфери застосування їдкого натру

  • — Миловаріння, виробництво паперу та картону, косметики, розчинників, біодизельного палива та мінеральних олій.
  • - Обробка деревини, нейтралізація отруйних газів та кислот.
  • — У медицині: видалення ороговілої шкіри та папілом, лікування бородавок.
  • — Як засіб, що чистить і дезінфікує, в хімічної промисловостіяк каталізатор.
  • — У харчовій промисловості, зокрема для надання темного забарвлення та м'якості оливкам, для отримання скоринки на випічці, при виготовленні какао.

Техніка безпеки в роботі з гідроксидом натрію

За ГОСТ 12.1.007-76 каустична сода відноситься до ІІ класу токсичності (високонебезпечна). Може викликати сильний опік шкіри та слизових оболонок, незворотне пошкодження зору при попаданні в очі. Саме тому працювати з нею потрібно в рукавичках і захисних окулярах, використовувати спеціальний одяг з вініловим просоченням або прогумований.

При попаданні речовини на слизову оболонку її якнайшвидше потрібно промити великою кількістю проточної води, шкіру промити слабким розчином оцту.

При великій поверхні опіку, при попаданні реактиву всередину або в око слід не тільки вжити цих заходів, але й негайно звернутися до лікаря.

Ви можете купити луг гідроксид натрію в нашому магазині, і ми сподіваємося, що ви дотримуватиметеся техніки безпеки. Товар продається з доставкою, тому ви можете купити луг у Москві чи іншому місті Росії та незабаром отримати його у своєму місті.

Натрійвідноситься до лужних металів і розташований в головній підгрупі першої групи ПСЕ ім. Д.І. Менделєєва. На зовнішньому енергетичному рівні його атома на порівняно великій відстані від ядра знаходиться один електрон, який атоми лужних металів досить легко віддають, перетворюючись на однозарядні катіони; цим пояснюється дуже висока хімічна активність лужних металів.

Загальним способом отримання лужних є електроліз розплавів їх солей (зазвичай хлоридів).

Натрій, як лужний метал, характеризуються незначною твердістю, малою щільністю та низькими температурами плавлення.

Натрій, взаємодіючи з киснем, утворює переважно пероксид натрію.

2 Na + O2 Na2O2

Відновленням пероксидів та надпероксидів надлишком лужного металу можна отримати оксид:

Na2O2 + 2 Na 2 Na2O

Оксиди натрію взаємодіють з водою з утворенням гідроксиду: Na2O + H2O → 2 NaOH .

Пероксиди повністю гідролізуються водою з утворенням лугу: Na2O2 + 2 HOH → 2 NaOH + H2O2

Як і всі лужні метали, натрій є сильним відновником і енергійно взаємодіють з багатьма неметалами (за винятком азоту, йоду, вуглецю, шляхетних газів):

З азотом реагує вкрай погано в розряді, що тліє, утворюючи дуже нестійку речовину - нітрид натрію

З розведеними кислотами взаємодіє як звичайний метал:

З концентрованими кислотами, що окислюють, виділяються продукти відновлення:

Гідроксид натрію NaOH (їдкий луг) – сильна хімічна основа. У промисловості гідроксид натрію отримують хімічними та електрохімічними методами.

Хімічні методи одержання:

Вапняний, який полягає у взаємодії розчину соди з вапняним молоком при температурі близько 80°С. Цей процес називається каустифікацією; він проходить по реакції:

Na 2 CO 3 + Са (ОН) 2 → 2NaOH + CaCO 3

Феритний, який включає два етапи:

Na 2 CO 3 + Fe 2 Про 3 → 2NaFeО 2 + CO 2

2NaFeО 2 + xH 2 О = 2NaOH + Fe 2 O 3 *xH 2 О

Електрохімічно гідроксид натрію одержують електролізом розчинів галіту (мінералу, що складається в основному з кухонної солі NaCl) з одночасним одержанням водню та хлору. Цей процес можна представити сумарною формулою:

2NaCl + 2H 2 Про ±2е- → H 2 + Cl 2 + 2NaOH

Гідроксид натрію вступає в реакції:

1) нейтралізації:

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O

2) обміну із солями в розчині:

2NaOH + CuSO 4 → Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

3) реагує з неметалами

3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O

4) реагує з металами

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 3H 2 + 2Na

Гідроксид натрію широко використовується в різних галузях промисловості, наприклад, при варінні целюлози для омилення жирів при виробництві мила; як каталізатор хімічних реакцій при отриманні дизельного палива і т.д.

Карбонат натріювиробляється або у вигляді Na 2 CO 3 (кальцинована сода), або у вигляді кристалогідрату Na 2 CO 3 *10Н 2 Про (кристалічна сода), або у вигляді гідрокарбонату NaНCO 3 (питна сода).

Сода найчастіше виробляється за аміачно-хлоридним методом, що ґрунтується на реакції:

NaCl + NH 4 HCO 3 ↔NaHCO 3 + NH4Cl

Споживають карбонати натрію багато галузей промисловості: хімічна, миловарна, целюлозно-паперова, текстильна, харчова тощо.

Однією з важливих хімічних сполук, що синтезуються величезними партіями щорічно, є луг гідроксид натрію. Такої популярності вона заслужила завдяки своїм властивостям. формула якого – NaOH, має велике промислове значення для людини. Розглянемо цю речовину докладніше.

Історія відкриття речовини

Вперше згадки про поєднання, що за властивостями нагадує саме їдкий натр, з'являються ще в давнину. Навіть Біблія містить деякі відомості про речовину neter, що видобувається з єгипетських озер. Імовірно, це і була каустична сода.

Аристотелем, Платоном та іншими давньогрецькими та римськими філософами та вченими також згадується речовина nitrum, яку видобували з природних водойм і продавали у вигляді великих різнобарвних шматків (чорних, сірих, білих). Адже про методи очищення тоді ще не знали нічого, тому відокремити з'єднання від вугілля, яке забруднює його, можливості не було.

У 385 році до нашої ери знайшло застосування миловаріння. В основі процесу використовувався їдкий натр. Формула його, звичайно, ще відома не була, проте це не заважало видобувати його із золи рослин роду Солянка, з озер та використовувати для чищення побутових предметів, прання білизни, виготовлення різного мила.

Трохи пізніше араби навчилися додавати до продукту ефірні олії, ароматичні речовини. Тоді мило стало гарним і приємно пахне. Починався активний розвиток процесів та технологій миловаріння.

До XVII століття їдкий натр, властивості якого використовувалися, як хімічна сполука залишався невивченим. Його поєднували з такими речовинами, як сода, гідроксид натрію. Всі вони мали назву їдких лугів.

Пізніше вчений Дюамель дю Монсо зумів довести відмінність цих речовин і поділив їх на луги та солі. З того часу їдкий натр і отримав своє справжнє і постійне до сьогодні ім'я.

Синоніми назв

Слід зазначити, що назва цієї речовини неоднакова і має кілька синонімів. Усього можна позначити 6 різних варіантів:

  • гідроксид натрію;
  • натрій їдкий;
  • сода каустична;
  • натрієвий луг;
  • каустик;
  • їдкий луг.

Каустичною содою дане з'єднання називають у народі та промисловості. У хімічних синтезах більш правильно говорити натрієвий луг або їдкий натр. Формула від цього змінюється. Найзвичайніша назва - каустик. Правильним з погляду систематичної номенклатури речовин є гідроксид натрію.

Хімічна формула та будова молекули

Якщо розглядати дану речовину з точки зору хімії, то вона складатиметься з двох іонів: катіону натрію (Na+) та гідроксид-аніону (ОН-). Зв'язуючись між собою за рахунок електростатичного тяжіння різнозаряджених частинок, ці іони формують їдкий натр. Формула емпіричного вигляду буде NaOH.

Гідроксогрупа утворена між киснем і воднем, при цьому з натрієм вона утримується іонним зв'язком. У розчині луг повністю дисоціює на іони, будучи сильним електролітом.

Лабораторний спосіб отримання

Промислові та лабораторні способи отримання їдкого натру тісно перегукуються. Часто в малих кількостях його одержують хімічними та електрохімічними методами у більш маленьких установках, ніж на промислових об'єктів. А тонни речовини тими самими методами виробляються у великих колонах електролізерах.

Можна назвати кілька основних способів синтезу каустика у лабораторії.

  1. Феритний спосіб. Складається із двох основних етапів: на першому відбувається спікання під дією високої температури карбонату натрію та оксиду заліза (III). В результаті утворюється ферит натрію (NaFeO2). На другому етапі він піддається дії води та розкладається з утворенням гідроксиду натрію та суміші заліза з водою (Fe 2 O 3 *H 2 O). Отриманий їдкий натр із розчину випарюють до кристалів або пластівців. білого кольору. Його чистота становить приблизно 92%.
  2. Вапняний спосіб. Полягає реакції взаємодії між карбонатом натрію і гідроксидом кальцію з утворенням карбонату кальцію і каустика. Реакцію проводять при температурі 80 про С. Оскільки сіль, що утворюється, випадає в осад, то її легко відокремлюють. Розчин, що залишився, випарюють і отримують натрієву луг.
  3. Діафрагмовий та мембранний спосіб отримання. Заснований на роботі установки електролізера. У неї подається розчин повареної солі (NaCL), який піддається електролізу з утворенням вільного газоподібного хлору і потрібного продукту каустика. Різниця даних методів у тому, що при діафрагмовому способі головною структурною частиною пристрою є діафрагма з азбесту (катод). При мембранному способі катодне та анодне простір розділено спеціальною мембраною.

Таким чином і одержують у лабораторії гідроксид натрію, вибираючи найбільш вигідний у матеріальному плані варіант. Він же, як правило, менш енерговитратний.

Синтез у промисловості

Як же отримують у промисловості таку речовину, як натрідкий? Рідкий та твердий каустик видобувається найчастіше електрохімічним способом. Він заснований на електролізі розчину природного мінералу галіту, переважна частина якого сформована кухонною сіллю.

Головна особливість такого синтезу в тому, що побічними продуктами разом із їдким натром є газоподібні хлор та водень. Процес здійснюється у кожному з трьох варіантів:

  • електроліз діафрагмовий на твердому катоді;
  • з рідким катодом із ртуті;
  • мембранний із твердим катодом.

Переважна більшість виробленого у світі каустика утворюється все ж таки за методом з мембраною. Отриманий луг відрізняється досить високим рівнемчистоти.

Області застосування

Існує досить багато галузей, в яких актуальним є їдкий натр. Застосування засноване на його хімічних та фізичні властивості, Що роблять дане з'єднання незамінним у багатьох синтезах та процесах.

Можна виділити кілька основних областей, у яких гідроксид натрію є обов'язковим елементом.

  1. Хімічне виробництво (синтез складних ефірів, мила, жирів, отримання волокон, травлення алюмінію, для отримання продуктів нафтопереробки, як каталізатор у багатьох процесах; є основною речовиною для нейтралізації кислот та відповідних їм оксидів; в аналітичній хімії застосовується для титрування; також використовується для отримання чистих металів, багатьох солей, інших основ та органічних сполук).
  2. При виробництві паперу для обробки целюлози деревини (позбавлення деревини лігніну).
  3. У господарській діяльності також незамінний їдкий натр. Застосування численних миючих засобів на його основі дуже актуальне. Миловаріння, одержання шампунів – все це не обходиться без каустичної соди.
  4. Необхідний синтезу біопалива.
  5. Застосовується в державних масштабах для дегазації та нейтралізації, що впливають на організми.
  6. Виробництво ліків та наркотичних засобів.
  7. Харчова галузь – кондитерські вироби, шоколад, какао, морозиво, фарбування цукерок, маслин, випічка хлібобулочних виробів.
  8. У косметології для видалення сторонніх утворень (родимки, папіломи, бородавки).
  9. Використовується на лікеро-горілчаних та тютюнових комбінатах.
  10. У текстильній промисловості.
  11. Виробництво скла: кольорового, звичайного, оптичного та іншого.

Очевидно, що гідроксид натрію - дуже важлива та корисна в діяльності людини речовина. Зовсім не дарма воно синтезується у світі щороку в тоннах – 57 мільйонів і більше.

Фізичні властивості

Біла порошкоподібна речовина, іноді безбарвна. Можливо як дрібнокристалічного порошку чи вигляді пластівців. Найчастіше у формі великих кристалів. Температура плавлення досить низька - 65,1 про З. Дуже швидко поглинає вологу і перетворюється на гідратовану форму NaOH·3,5Н 2 О. У цьому випадку температура плавлення ще менше, всього 15,5 про З. Практично необмежено розчиняється у спиртах, воді . На дотик як тверда речовина, так і рідка мила.

Дуже небезпечне в концентрованому та розведеному вигляді. Здатно пошкоджувати усі оболонки ока, аж до зорових нервів. Попадання у вічі може закінчитися сліпотою. Тому робота з цим з'єднанням вкрай небезпечна і потребує захисних пристроїв.

Хімічні властивості

Їдкий натр властивості виявляє такі самі, як і всі луги: взаємодіє з оксидами, амфотерними оксидами і гідроксидами, солями. З неметалів входить у реакції із сіркою, фосфором і галогенами. Також здатний реагувати із металами.

У органічної хіміїгідроксид натрію вступає у взаємодію Космосу з амідами, ефірами, галогензамещенными алканами.

Умови зберігання

Зберігання натру їдкого здійснюється за певним умовам. Це тим, що він вкрай реакційноздатний, особливо, коли приміщення вологе. Основними умовами можна назвати такі.

  1. Зберігання далеко від опалювальних приладів.
  2. Герметично закриті та запаяні упаковки, не здатні пропускати вологу.
  3. Сухий кристалічний каустик зберігається у мішках спеціального складу (щільний поліетилен), рідкий – у темній скляній тарі з притертими пробками. Якщо ж кількість його велика і вимагає транспортування, то розчин їдкого натру поміщають у спеціальні сталеві контейнери і каністри.

Перевозити цю речовину можна будь-яким відомим способом з дотриманням правил техніки безпеки, за винятком транспортування повітрям.

Рідкий натрієвий луг

Крім кристалічного існує ще водний розчин їдкого натру. Формула його та сама, що й для твердого. У хімічному відношенні розчини більш застосовні та зручні у використанні. Тому в такій формі каустик використовується найчастіше.

Розчин їдкого натру, формула якого - NaOH, знаходить застосування у всіх вищезгаданих областях. Він незручний тільки при транспортуванні, тому що перевозити краще сухий каустик. За рештою властивостей анітрохи не поступається кристалам, а деяких і перевершує їх.

Вступ .

Гідроксид натрію або їдкий натр (NaOH), хлор, соляна кислота НС1 та водень одержують у промисловості в даний час методом електролізу розчину хлориду натрію.

Їдкий натр або гідроксид натрію - сильний луг, званий у побуті каустичною содою, застосовується у миловаренні, у виробництві глинозему - напівпродукту для одержання металевого алюмінію, у лакофарбовій, нафтопереробній промисловості, у виробництві штучного шовку, у промисловості органічного синтезу та інших галузях.

При роботі з хлором, хлористим воднем, соляною кислотою та їдким натром необхідно суворо дотримуватись правил техніки безпеки: вдихання хлору викликає різкий кашель і задуху, запалення слизових оболонок дихальних шляхів, набряк легенів, а надалі освіта у легень запальних вогнищ.

Хлористий водень навіть при незначному вмісті його в повітрі викликає роздратування в носі та гортані, поколювання в грудях, хрипоті та ядусі. При хронічному отруєнні малими концентраціями особливо страждають зуби, емаль яких швидко руйнується.

Отруєння соляною кислотою дуже подібні зотруєннями хлором.

Хімічні способи одержання гідроксиду натрію.

До хімічних способів отримання гідроксиду натрію відносяться вапняний та феритний.

Вапняний спосіб отримання гідроксиду натрію полягає у взаємодії розчину соди з вапняним молоком при температурі близько 80°С. Цей процес називається каустифікацією; він описується реакцією

Na 2 C0 3 + Са (ОН) 2 = 2NaOH + CaC0 3 (1)

розчиносад

По реакції (1) виходить розчин гідроксиду натрію та осад карбонату кальцію. Карбонат кальцію відокремлюється від розчину, який випаровується до отримання розплавленого продукту, що містить близько 92% NaOH. Розплавлений NaOH розливають у залізні барабани, де він застигає.

Феритний спосіб описується двома реакціями:

Na 2 C0 3 + Fe 2 0 3 = Na 2 0 Fe 2 0 3 + C0 2 (2)

ферит натрію

Na 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 = 2 NaOH + Fe 2 O 3 (3)

розчин осад

реакція (2) показує процес спікання кальцинованої содиз окисом заліза за нормальної температури 1100-1200°С. При цьому утворюється спек - феритнатрію та виділяється двоокис вуглецю. Далі спек обробляють (вилуговують) водою по реакції (3); виходить розчин гідроксиду натрію і осад Fe 2 O 3 який після відділення його від розчину повертається в процес. Розчин містить близько 400 г/л NaOH. Його упарюють до одержання продукту, що містить близько 92% NaOH.

Хімічні методи одержання гідроксиду натрію мають суттєві недоліки: витрачається велика кількістьпалива, отримуваний їдкий натр забруднений домішками, обслуговування апаратів трудомістко та інших. Нині ці методи майже повністю витіснені електрохімічним способом виробництва.

Поняття про електроліз та електрохімічні процеси.

Електрохімічними процесами називають хімічні процеси, які у водних розчинах чи розплавах під впливом постійного електричного струму.

Розчини та розплави солей, розчини кислот та лугів, звані електролітами, відносяться до провідників другого роду, у яких перенесення електричного струму здійснюється іонами. (У провідниках першого роду, наприклад, металах, струм переноситься електронами.) При проходженні електричного струму через електроліт на електродах відбувається розряд іонів і виділяються відповідні речовини. Цей процес називається електролізом. Апарат, у якому здійснюється електроліз, називається електролізером або електролітичною ванною.

Електроліз використовується для отримання ряду хімічних продуктів-хлору, водню, кисню, лугів та ін. Слід зазначити, що шляхом електролізу одержують хімічні продуктивисокого ступеня чистоти, у ряді випадків недосяжної при хімічних методахїхнього виробництва.

До недоліків електрохімічних процесів слід віднести високу витрату енергії при електролізі, що збільшує вартість продуктів, що отримуються. У зв'язку з цим проведення електрохімічних процесів є доцільним лише на базі дешевої електричної енергії.

Сировина отримання гідроксиду натрію.

Для виробництва гідроксиду натрію, хлору, водню використовують розчин кухонної солі, який піддають електролізу. Поварена сіль зустрічається в природі у вигляді підземних покладів кам'яної солі, у водах озер і морів та у вигляді природних розсолів або розчинів. Поклади кам'яної солі перебувають у Донбасі, на Уралі, Сибіру, ​​Закавказзі та інших районах. Багаті сіллю у нас у країні та деякі озера.

У літній часвідбувається випаровування води з поверхні озер, і кухонна сіль випадає у вигляді кристалів. Така сіль називається самосадковою. У морській водіміститься до 35 г/л хлориду натрію. У місцях із жарким кліматом, де відбувається інтенсивне випаровування води, утворюються концентровані розчини хлориду натрію, з яких він кристалізується. У надрах землі, у пластах солі протікають підземні води, які розчиняють NaCl і утворюють підземні розсоли, що виходять через свердловини на поверхню.

Розчини кухонної солі, незалежно від шляху їх одержання, містять домішки солей кальцію і магнію і до того, як вони передаються в цехи електролізу, піддаються очищенню від цих солей. Очищення необхідне тому, що в процесі електролізу можуть утворюватися погано розчинні гідроксиди кальцію та магнію, які порушують нормальний перебіг електролізу.

Очищення розсолів проводиться розчином соди та вапняним молоком. Крім хімічної очистки, розчини звільняються від механічних домішок відстоюванням та фільтрацією.

Електроліз розчинів кухонної солі проводиться у ваннах з твердим залізним (сталевим) катодом та з діафрагмами та у ваннах з рідким ртутним катодом. У будь-якому разі промислові електролізери, що застосовуються для обладнання сучасних великих хлорних цехів, повинні мати високу продуктивність, просту конструкцію, бути компактними, працювати надійно та стійко.

Електроліз розчинів хлористого натрію у ваннах зі сталевим катодом та графітовим анодом .

Дає можливість отримувати гідроксид натрію, хлор та водень в одному апараті (електролізера). При проходженні постійного електричного струму через водний розчин хлориду натрію очікується виділення хлору:

2CI - - 2еÞ С1 2 (а)

а також кисню:

20Н - - 2еÞ 1/2О 2 + Н 2 О(б)

H 2 0-2eÞ1/2О 2 + 2H +

Нормальний електродний потенціал розряду ВІН - -іонів становить + 0,41 в,а нормальний електродний потенціал розряду іонів хлору дорівнює + 1,36 в.У насиченому нейтральному розчині хлористого натрію концентрація гідроксильних іонів близько 1 ·10 - 7 г-екв/л.При 25° З рівноважний потенціал розряду гідроксильних іонів буде

Рівноважний потенціал розряду, іонів хлору при концентрації NaCI у розчині 4,6 г-екв/лдорівнює

Отже, на аноді з малою перенапругою повинен насамперед розряджатися кисень.

Однак на графітових анодах перенапруга кисню набагато вища за перенапругу хлору і тому на них відбуватиметься в основному розряд іонів С1 - з виділенням газоподібного хлору по реакції (а).

Виділення хлору полегшується зі збільшенням концентрації NaCI у розчині внаслідок зменшення у своїй величини рівноважного потенціалу. Це є однією з причин використання при електролізі концентрованих розчинів натрію хлориду, що містять 310-315 г/л.

На катоді в лужному розчині відбувається розряд молекул води за рівнянням

Н 2 0 + е = Н + ВІН - (в)

Атоми водню після рекомбінації виділяються як молекулярного водню

2Н Þ Н 2 (г)

Розряд іонів натрію з водних розчинів на твердому катоді неможливий внаслідок більш високого потенціалу їхнього розряду порівняно з воднем. Тому гідроксид, що залишаються в розчині - іони утворюють з іонами натрію розчин лугу.

Процес розкладання NaCI можна виразити таким чином наступними реакціями:


т. е. на аноді йде утворення хлору, а в катода - водню та гідроксиду натрію.

При електролізі, поряд з основними описаними процесами, можуть протікати і побічні, один з яких описується рівнянням (б). Крім цього, хлор, що виділяється на аноді, частково розчиняється в електроліті та гідролізується по реакції

У разі дифузії лугу (іонів ВІН -) до анода або усунення катодних та анодних продуктів хлорноватиста і соляна кислотинейтралізуються лугом з утворенням гіпохлориту та хлориду натрію:

НОС1 + NaOH = NaOCl + Н 2 0

НС1 + NaOH = NaCl + Н 2 0

Іони ClO - на аноді легко окислюються в ClO 3 -. Отже, через побічні процеси при електролізі утворюватимуться гіпохлорит, хлорид і хлорат натрію, що призведе до зниження виходу по струму та коефіцієнта використання енергії. У лужному середовищі полегшується виділення кисню на аноді, що також погіршуватиме показники електролізу.

Щоб зменшити протікання побічних реакцій, слід створити умови, що перешкоджають змішуванню катодних та анодних продуктів. До них відносяться поділ катодного та анодного просторів діафрагмою та фільтрація електроліту через діафрагму у напрямку, протилежному руху ВІН - іонів до анода. Такі діафрагми називаються фільтруючими діафрагмами та виконуються з азбесту.

Фізичні властивості

Гідрат окису натрію NaOH – біла тверда речовина. Якщо залишити шматок їдкого натру на повітрі, він незабаром розпливається, оскільки притягує вологу з повітря. Їдкий натр добре розчиняється у воді, при цьому виділяється велика кількість теплоти. Розчин їдкого натру милок на дотик.

Термодинаміка розчинів

Δ H 0розчинення для нескінченно розведеного водного розчину -44,45 кДж/моль.

З водних розчинів при 12,3-61,8 ° C кристалізується моногідрат (сингонія ромбічна), температура плавлення 65,1 ° C; щільність 1,829 г/см³; ΔH 0 обр−425,6 кДж/моль), в інтервалі від −28 до −24 °C - гептагідрат, від −24 до −17,7 °C - пентагідрат, від −17,7 до −5,4 °C - тетрагідрат ( α-модифікація), від -5,4 до 12,3 °C. Розчинність у метанолі 23,6 г/л (t = 28 °C), в етанолі 14,7 г/л (t = 28 °C). NaOH·3,5Н 2 Про (температура плавлення 15,5 °C);

Хімічні властивості

(1) H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O (при надлишку NaOH)

(2) H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O (кисла сіль, щодо 1:1)

(загалом таку реакцію можна уявити простим іонним рівнянням, реакція протікає з виділенням тепла (екзотермічна реакція): OH − + H 3 O + → 2H 2 O.)

  • з амфотерними оксидами які мають як основні, так і кислотні властивості, і здатність реагувати з лугами, як з твердими при сплавленні:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

так і з розчинами:

ZnO + 2NaOH (розчин) + H 2 O → Na 2 (розчин)

(Аніон, що утворюється, називається тетрагідроксоцінкат-іоном, а сіль, яку можна виділити з розчину - тетрагідроксоцінкатом натрію. В аналогічні реакції гідроксид натрію вступає і з іншими амфотерними оксидами.)

Al(OH) 3 + 3NaOH = Na 3

2Na + + 2OH − + Cu 2+ + SO 4 2− → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

Гідроксид натрію використовують для осадження гідроксидів металів. Наприклад, так отримують гелеподібний гідроксид алюмінію, діючи гідроксидом натрію на сульфат алюмінію у водному розчині, при цьому уникаючи надлишку лугу та розчинення осаду. Його і використовують, зокрема, для очищення води від дрібних суспензій.

4Р + 3NaOH + 3Н 2 О → РН 3 + 3NaH 2 РО 2 .

3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O

Гідроліз ефірів

В результаті взаємодії жирів з гідроксидом натрію отримують тверді мила (вони використовуються для виробництва кускового мила), а з гідроксидом калію або тверді, або рідкі мила, Залежно від складу жиру.

HO-CH 2 -CH 2 ВІН + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2Н 2 O

Анод: 2Cl − - 2е − → Cl 2 - основний процес 2H 2 O - 2e - → O 2 +4H + 6СlО - + 3Н 2 Про - 6е - → 2СlО 3 - + 4Сl - + 1,5O 2 + 6Н +Катод: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − - основний процес СlО - + Н 2 Про + 2е - → Сl - + 2ОН - СlО 3 - + 3Н 2 O + 6е - → Сl - + 6OН -

Як анод у діафрагмових електролізерах може використовуватися графітовий або вугільний електроди. На сьогодні їх в основному замінили титанові аноди з окисно-рутенієво-титановим покриттям (аноди ОРТА) або інші маловитратні.

На наступній стадії електролітичний луг упарюють і доводять вміст NaOH до товарної концентрації 42-50 % мас. відповідно до стандарту.

Na + + е = Na 0 nNa + + nHg − = Na + Hg

Амальгама безперервно перетікає з електролізера в розкладач амальгами. У розкладач також безперервно подається високо очищена вода. У ньому амальгама натрію внаслідок мимовільного хімічного процесу майже повністю розкладається водою з утворенням ртуті, розчину каустика та водню:

Na + Hg + Н 2 O = NaOH + 1/2Н 2 + Hg

Отриманий у такий спосіб розчин каустика, що є товарним продуктом, практично не містить домішок. Ртуть майже повністю звільняється від натрію та повертається в електролізер. Водень відводиться на очищення.

Однак, повне очищення розчину лугу від залишків ртуті практично не можливе, тому цей метод пов'язаний з витоком металевої ртуті та її пари.

Зростання вимог до екологічної безпеки виробництв і дорожнеча металевої ртуті ведуть до поступового витіснення ртутного методу методами отримання лугу з твердим катодом, особливо мембранним методом.

Лабораторні методи одержання

У лабораторії гідроксид натрію іноді отримують хімічними способамиале частіше використовується невеликий електролізер діафрагмового або мембранного типу.

Ринок каустичної соди

Світове виробництво натру їдкого, 2005 рік
Виробник Обсяг виробництва, млн. тонн Частка у світовому виробництві
DOW 6.363 11.1
Occidental Chemical Company 2.552 4.4
Formosa Plastics 2.016 3.5
PPG 1.684 2.9
Bayer 1.507 2.6
Solvay 1.252 2.2
Akzo Nobel 1.157 2.0
Tosoh 1.110 1.9
Arkema 1.049 1.8
Olin 0.970 1.7
Росія 1.290 2.24
Китай 9.138 15.88
Інші 27.559 47,87
Всього: 57,541 100
У Росії згідно з ГОСТ 2263-79 виробляються такі марки їдкого натру:

ТР – твердий ртутний (чешуйований);

ТД – твердий діафрагмовий (плавлений);

РР - ртутний розчин;

РХ – розчин хімічний;

РД – розчин діафрагмовий.

Найменування показника ТР ОКП 21 3211 0400 ТД ОКП 21 3212 0200 РР ОКП 21 3211 0100 РХ 1 сорт ОКП 21 3221 0530 РХ 2 сорт ОКП 21 3221 0540 РД Вищий сорт ОКП 21 3212 0320 РД Перший сорт ОКП 21 3212 0330
Зовнішній вигляд Луска маса білого кольору. Допускається слабке забарвлення Плавлена ​​маса білого кольору. Допускається слабке забарвлення Безбарвна прозора рідина Безбарвна чи забарвлена ​​рідина. Допускається викристалізований осад Безбарвна чи забарвлена ​​рідина. Допускається викристалізований осад Безбарвна чи забарвлена ​​рідина. Допускається викристалізований осад
Масова частка гідроксиду натрію, %, не менше 98,5 94,0 42,0 45,5 43,0 46,0 44,0
Показники російського ринкурідкого їдкого натру в 2005-2006 р.
Найменування підприємства 2005 р. тис.тонн 2006 р. тис.тонн частка 2005 р.% частка у 2006 р.%
ВАТ «Каустик» , Стерлітамак 239 249 20 20
ВАТ «Каустик», Волгоград 210 216 18 18
ВАТ «Саянськхімпласт» 129 111 11 9
ТОВ «Усольєхімпром» 84 99 7 8
ВАТ «Сібур-Нафтохім» 87 92 7 8
ВАТ «Хімпром» , Чебоксари 82 92 7 8
ВОАТ «Хімпром», Волгоград 87 90 7 7
ЗАТ «Ілімхімпром» 70 84 6 7
ВАТ «КЧХК» 81 79 7 6
НАК «АЗОТ» 73 61 6 5
ВАТ «Хімпром», Кемерово 42 44 4 4
Разом: 1184 1217 100 100
Показники російського ринку твердого їдкого натру в 2005-2006 р.
Найменування підприємства 2005 р. тонн 2006 р. тонн частка 2005 р.% частка у 2006 р.%
ВАТ «Каустик», Волгоград 67504 63510 62 60
ВАТ «Каустик» , Стерлітамак 34105 34761 31 33
ВАТ «Сібур-Нафтохім» 1279 833 1 1
ВОАТ «Хімпром», Волгоград 5768 7115 5 7
Разом: 108565 106219 100 100

Застосування

Біодизельне паливо

Отримання біодизелю

Їдкий натрзастосовується в багатьох галузях промисловості та для побутових потреб:

  • Каустик застосовується в целюлозно-паперової промисловостідля делігніфікації (сульфатний процес) целюлози, у виробництві паперу, картону, штучних волокон, деревно-волоконних плит.
  • Для омилення жирів при виробництві мила, шампуню та інших миючих засобів . У давнину під час прання до води додавали золу, і, мабуть, господині звернули увагу, що якщо зола містить жир, що потрапив у вогнище під час приготування їжі, то посуд добре миється. Про професію миловара (сапонаріуса) вперше згадує приблизно 385 р. зв. е. Теодор Прісціанус. Араби варили мило з олій та соди з VII століття, сьогодні мила виробляються тим самим способом, що й 10 століть тому. В даний час продукти на основі гідроксиду натрію (з додаванням гідроксиду калію, нагріті до 50-60 градусів Цельсія, застосовуються у сфері промислового миття для очищення виробів з нержавіючої сталі від жиру та інших олійних речовин, а також залишків механічної обробки).
  • У хімічних галузей промисловості- для нейтралізації кислот і кислотних оксидів, як реагент або каталізатор у хімічних реакціях, у хімічному аналізі для титрування, для травлення алюмінію та у виробництві чистих металів; нафтопереробки- для виробництва олій.
  • Для виготовлення біодизельного палива- одержуваного з рослинних олій та використовуваного для заміни звичайного дизельного палива. Для отримання біодизелю до дев'яти масових одиниць рослинної олії додається одна масова одиниця спирту (тобто дотримується співвідношення 9:1), а також лужний каталізатор (NaOH). Отриманий ефір (головним чином лінолевої кислоти) відрізняється гарною займистістю, що забезпечується високим цетановим числом. Цетанове число умовна кількісна характеристика самозаймистості дизельних палив у циліндрі двигуна (аналог октанового числа для бензинів). Якщо для мінерального дизпалива характерний показник 50-52%, то метиловий ефір вже спочатку відповідає 56-58% цетану. Сировиною для виробництва біодизеля можуть бути різні рослинні олії: рапсова, соєва та інші, крім тих, у складі яких високий вміст пальмітинової кислоти (пальмова олія). При його виробництві в процесі етерифікації також утворюється гліцерин, який використовується в харчовій, косметичній та паперовій промисловості, або переробляється в епіхлоргідрин за методом Solvay.
  • Як агента для розчинення засоров каналізаційних труб у вигляді сухих гранул або у складі гелів. Гідроксид натрію дезагрегує засмічення та сприяє легкому просуванню його далі по трубі.
  • У цивільній обороні для дегазації та нейтралізаціїотруйних речовин, у тому числі зарину, в ребризерах (ізолюючих дихальних апаратах(ІДА), для очищення повітря, що видихається від вуглекислого газу.
  • Гідроксид натрію також використовується у поєднанні з цинком для фокусу.. Мідну монету кип'ятять у розчині гідроксиду натрію у присутності гранул металевого цинку, через 45 секунд колір копійки стане сріблястим. Після цього копійку виймають із розчину і нагрівають у полум'ї пальника, де вона практично моментально стає «золотою». Причини цих змін полягає в наступному: іони цинку вступають у реакцію з гідроксидом натрію (в нестачі) з утворенням Zn(OH) 4 2− який при нагріванні розкладається до металевого цинку і тримає в осаді поверхню монети. А при нагріванні цинк та мідь утворюють золотистий сплав-латунь.
  • Гідроксид натрію також використовується для миття прес-форм покришок.
  • Гідроксид натрію також використовується для нелегального виробництва метамфетамінівта інших наркотичних засобів.
  • У приготуванні їжі:для миття та очищення фруктів та овочів від шкірки, у виробництві шоколаду та какао, напоїв, морозива, фарбування карамелі, для розм'якшення маслин та надання їм чорного забарвлення, при виробництві хлібобулочних виробів. Зареєстрований як харчова добавка E524.
    Деякі страви готуються із застосуванням каустика:
    • Лютефіск- скандинавське блюдо з риби - сушена тріска вимочується 5-6 днів у їдкій лугу і набуває м'якої, желеподібної консистенції.
    • Брецель- німецькі кренделі - перед випіканням їх обробляють у розчині їдкої луги, яка сприяє утворенню унікальної хрусткої скоринки.
  • У косметології для видалення ороговілих ділянок шкіри: бородавок, папілом.

Запобіжні заходи при поводженні з гідроксидом натрію

Гідроксид натрію - їдка та корозійноактивна речовина.Воно відноситься до речовин другого класу небезпеки. Тому при роботі з ним потрібно бути обережними. При попаданні на шкіру, слизові оболонки та в очі утворюються серйозні хімічні опіки. Попадання у вічі викликає незворотні зміни зорового нерва (атрофію), і, як наслідок, втрату зору. При контакті слизових поверхонь з їдким лугом необхідно промити уражену ділянку струменем води, а при попаданні на шкіру слабким розчином оцтової кислоти. При роботі з їдким натрієм рекомендується наступні захисні засоби: хімічні бризкозахисні окуляри для захисту очей, гумові рукавичкиабо рукавички з прогумованою поверхнею для захисту рук, для захисту тіла - хімічно-стійкий одяг, просочений вінілом або прогумовані костюми.

ГДК гідроксиду натрію у повітрі 0,5 мг/м³.

Література

  • Загальна хімічна розробка. За ред. І. П. Мухльонова. Підручник для хіміко-технологічних спеціальностей вишів. - М: Вища школа.
  • Основи загальної хімії, т. 3, Б. В. Некрасов. - М: Хімія, 1970.
  • Загальна хімічна розробка. Фурмер І. ​​Е., Зайцев Ст Н. - М.: Вища школа, 1978.
  • Наказ МОЗ РФ від 28 березня 2003 р. N 126 «Про затвердження Переліку шкідливих виробничих чинників, за впливом яких у профілактичних цілях рекомендується вживання молока чи інших рівноцінних харчових продуктів».
  • Постанова Головного державного санітарного лікаряРФ від 4 квітня 2003 р. N 32 «Про введення в дію Санітарних правилз організації вантажних перевезень залізничним транспортом. СП 2.5.1250-03».
  • Федеральний закон від 21.07.1997 N 116-ФЗ "Про промислову безпеку небезпечних виробничих об'єктів" (зі змінами на 18 грудня 2006 року).
  • Наказ МПР РФ від 2 грудня 2002 р. N 786 «Про затвердження федерального класифікаційного каталогу відходів» (зі зм. І доп. Від 30 липня 2003 р.).
  • Постанова Держкомпраці СРСР від 25.10.1974 N 298/П-22 «Про затвердження списку виробництв, цехів, професій та посад зі шкідливими умовами праці, робота в яких дає право на додаткову відпустку та скорочений робочий день» (зі змінами на 29 травня 1991 року ).
  • Постанова Мінпраці Росії від 22.07.1999 N 26 «Про затвердження типових галузевих норм безоплатної видачі спеціального одягу, спеціального взуття та інших засобів індивідуального захисту працівникам хімічних виробництв».
  • Постанова Головного державного санітарного лікаря РФ від 30.05.2003 N 116 Про введення в дію ГН 2.1.6.1339-03 «Орієнтовні безпечні рівні впливу (ВЗВВ) забруднюючих речовин в атмосферному повітрі населених місць».


© 2024 akops.ru - Сантехніка. Керамічна плитка. Екрани та подіуми. Стіни. Гідроізоляція та герметизація