Гидроксид натрия, или едкий натр - неорганическое соединение, которое относится к классу оснований, или гидроксидов. Также в технике и за рубежом данное вещество называют Тривиальное название - едкий натр - оно получило из-за своего сильного разъедающего действия.
Это твердое кристаллическое вещество белого цвета, обладающее гигроскопичностью, плавящееся при температуре 328 градусов. Натрия гидроксид хорошо растворяется в воде и является сильным электролитом. При диссоциации распадается на катион металла и гидроксид-ионы.
При растворении в воде образует активное вещество - щелочь, - мыльное на ощупь. Данная реакция протекает очень бурно - с разбрызгиванием и выделением тепла. Именно попадание щелочи на кожу и слизистые вызывает сильнейшие химические ожоги, поэтому при работе необходимо быть осторожным и защитить руки и глаза. При попадании данного вещества на эпителий или в глаза, рот, необходимо пораженные места как можно быстрее промыть водой и слабым раствором уксусной (2%) или борной (3%) кислоты, а затем снова водой. После оказания неотложной помощи пострадавшего необходимо показать врачу.
Гидроксид натрия (формула химического соединения - NaOH, струтурная - Na-O-H) - это химически активное вещество, которое может вступать в реакции как с неорганическими, так и с Обнаружить его в водных растворах поможет на гидроксид-ион с различными индикаторами. Так, лакмусовый индикатор становится темно-синим, метилоранжевый - желтым, а фенолфталеин - малиновым, при этом интенсивность окраски будет зависеть от концентрации щелочи.
Гидрксид натрия вступает в такие реакции:
1. нейтрализации с кислотами, и амфотерными соединениями. Результатом данной реакции является образование воды и соли или гидроксокомплека - в случае взаимодействия с амфотерными основаниями и оксидами;
2. обмена с солями;
3. с металлами, которые находятся до водорода в ряду Бекетова и имеют низкий электорхимический потенциал;
4. с неметаллами и галогенами;
4. гидролиза с эфирами;
5. омыления с жирами (образуются мыло и глицерин);
6. взаимодействия со спиртами (образуются вещества алкоголяты).
Также в расплавленном виде едкий натр способен разрушать фарфор и стекло, а при доступе кислорода - благородный металл (платину).
Гидроксид натрия можно получить такими способами:
- электролиз водного раствора NaCl (диафрагменный и мембранный метод),
- химический (известковый и ферритный метод).
В последние годы чаще всего применяются методы на основе электролиза, т.к. они выгоднее.
Каустическая сода пользуется большой популярностью и применяется во многих отраслях промышленности - косметической, целлюлозно-бумажной, химической, текстильной, пищевой. Ее используют в качестве добавки Е-524, для дегазации помещений и при получении биодизельного топлива.
Таким образом, гидроксид натрия - это щелочь, которая нашла широкое применение в различных отраслях хозяйственной деятельности человека за счет своей химически активной природы.
Гидроксид натрия (пищевая добавка Е524, едкий натр, гидроокись натрия, каустическая сода) – твердая сплавленная масса желтоватого или белого цвета. По своим химическим свойствам гидроксид натрия относится к сильной щелочи.
Общие свойства гидроксида натрия
Едкий натр обычно выпускается в виде прозрачного бесцветного раствора или в виде пасты.
Каустическая сода отлично растворяется в воде, выделяя тепло. При взаимодействии с воздухом это вещество расплывается, поэтому в продажу оно поступает в герметически закрытой таре. В природных условиях гидроокись натрия входит в состав минерала брусита. Температура кипения гидроокиси натрия составляет 1390 °C, температура плавления – 322 °C.
Получение гидроксида натрия
В 1787 году врач Никола Леблан разработал удобный метол получения гидроксида натрия из хлористого натрия. Позднее метод Леблана был вытеснен электролитическим способом получения едкого натра. В 1882 году был разработан ферритный способ получения гидроксида натрия, основанный на использовании кальцинированной соды.
В настоящее время гидроксид натрия чаще всего получают путем электролиза солевых растворов. Ферритный способ получения каустической соды сейчас используется достаточно редко.
Применение гидроксида натрия
Гидроокись натрия – невероятно популярное и широко используемое химическое соединение. Ежегодно производится около семидесяти миллионов тонн едкого натра.
Каустическая сода используется в фармацевтической, химической, пищевой промышленности, а также в косметической и текстильной. Едкий натр применяют при изготовлении синтетического фенола, глицерина, органических красителей, лекарственных препаратов. Данное соединение может нейтрализовать содержащиеся в воздухе вредные для организма человека компоненты. Поэтому растворы гидроксида натрия нередко используют для дезинфекции помещений.
В пищевой промышленности гидроокись натрия используется как регулятор кислотности, препятствующий комкованию и слеживанию. Пищевая добавка Е524 поддерживает необходимую консистенцию продуктов при производстве маргарина, шоколада, мороженого, сливочного масла, карамели, желе, джема.
Хлебобулочные изделия перед выпечкой обрабатывают раствором каустической соды для получения темно-коричневой хрустящей корочки. Кроме того, пищевую добавку Е524 применяют для рафинирования растительного масла.
Вред гидроксида натрия
Едкий натр – токсичное вещество, разрушающее слизистую оболочку и кожные покровы. Ожоги от гидроксида натрия очень медленно заживают, оставляя рубцы. Попадание вещества в глаза чаще всего приводит к потере зрения. При попадании щелочи на кожные покровы следует промыть пораженные области струей воды. При попадании внутрь организма едкий натр вызывает ожоги гортани, полости рта, желудка и пищевода.
Все работы с гидроокисью натрия надо проводить в защитных очках и в спецодежде.
Физические свойства
Гидроксид натрия
Термодинамика растворов
ΔH 0 растворения для бесконечно разбавленного водного раствора -44,45 кДж/моль.
Из водных растворов при 12,3 - 61,8 °C кристаллизуется моногидрат (сингония ромбическая), температура плавления 65,1 °C; плотность 1,829 г/см³; ΔH 0 обр −734,96 кДж/моль), в интервале от -28 до -24°С - гептагидрат, от -24 до -17,7°С - пентагидрат, от -17,7 до -5,4°С -тетрагидрат (α-модификация), от -5,4 до 12,3 °C. Растворимость в метаноле 23,6 г/л (t=28 °C), в этаноле 14,7 г/л (t=28 °C). NaOH·3,5Н 2 О (температура плавления 15,5 °C);
Химические свойства
(в целом такую реакцию можно представить простым ионным уравнением, реакция протекает с выделением тепла (экзотермическая реакция): OH - + H 3 O + → 2H 2 O. )
- с амфотерными оксидами которые обладают как основными, так и кислотными свойствами, и способностью реагировать с щелочами, как с твердыми при сплавлении:
ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O
так и с растворами:
ZnO + 2NaOH (раствор) + H 2 O → Na 2 (раствор) +H 2
(Образующийся анион называется тетрагидроксоцинкат-ионом, а соль, которую можно выделить из раствора - тетрагидроксоцинкатом натрия. В аналогичные реакции гидроксид натрия вступает и c другими амфотерными оксидами.)
- с кислотными оксидами - с образованием солей; это свойство используется для очистки промышленных выбросов от кислотных газов (например: CO 2 , SO 2 и H 2 S):
2Na + + 2OH - + Cu 2+ + SO 4 2- → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4
Гидроксид натрия используется для осаждения гидроксидов металлов. К примеру, так получают гелеобразный гидроксид алюминия , действуя гидроксидом натрия на сульфат алюминия в водном растворе. Его и используют, в частности, для очистки воды от мелких взвесей.
Гидролиз эфиров
- с жирами (омыление), такая реакция необратима, так как получающаяся кислота со щёлочью образует мыло и глицерин . Глицерин впоследствии извлекается из подмыльных щёлоков путем вакуум-выпарки и дополнительной дистилляционной очистки полученных продуктов. Этот способ получения мыла был известен на Ближнем Востоке с VII века:
Процесс омыления жиров
В результате взаимодействия жиров с гидроксидом натрия получают твёрдые мыла (они используются для производства кускового мыла), а с гидроксидом калия либо твёрдые, либо жидкие мыла, в зависимости от состава жира.
HO-CH 2 -CH 2 ОН + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2Н 2 O
2NaCl + 2H 2 О = H 2 + Cl 2 + 2NaOH,В настоящее время едкая щёлочь и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них - электролиз с твёрдым асбестовым или полимерным катодом (диафрагменный и мембранный методы производства), третий - электролиз с жидким катодом (ртутный метод производства). В ряду электрохимических методов производства самым лёгким и удобным способом является электролиз с ртутным катодом, но этот метод наносит значительный вред окружающей среде в результате испарения и утечек металлической ртути. Мембранный метод производства самый эффективный, наименее энергоёмкий и наиболее экологичный, но и самый капризный, в частности, требует сырьё более высокой чистоты.
Едкие щёлочи, полученные при электролизе с жидким ртутным катодом, значительно чище полученных диафрагменным способом. Для некоторых производств это важно. Так, в производстве искусственных волокон можно применять только каустик, полученный при электролизе с жидким ртутным катодом. В мировой практике используются все три метода получения хлора и каустика, при явной тенденции в сторону увеличения доли мембранного электролиза. В России приблизительно 35 % от всего выпускаемого каустика вырабатывается электролизом с ртутным катодом и 65 % - электролизом с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы).
Эффективность процесса производства рассчитывается не только по выходу едкого натра, но и по выходу хлора и водорода, получаемых при электролизе, соотношение хлора и гидроксида натрия на выходе 100/110, реакция протекает в следующих соотношениях:
1,8 NaCl + 0, 5 H 2 O + 2,8 МДж = 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2 ,Основные показатели различных методов производства даны в таблице:
| Показатель на 1 тонну NaOH | Ртутный метод | Диафрагменный метод | Мембранный метод |
|---|---|---|---|
| Выход хлора % | 97 | 96 | 98,5 |
| Электроэнергия (кВт·ч) | 3 150 | 3 260 | 2 520 |
| Концентрация NaOH | 50 | 12 | 35 |
| Чистота хлора | 99,2 | 98 | 99,3 |
| Чистота водорода | 99,9 | 99,9 | 99,9 |
| Массовая доля O 2 в хлоре, % | 0,1 | 1-2 | 0,3 |
| Массовая доля Cl - в NaOH, % | 0,003 | 1-1,2 | 0,005 |
Технологическая схема электролиза с твёрдым катодом
Диафрагменный метод - Полость электролизёра с твёрдым катодом разделена пористой перегородкой - диафрагмой - на катодное и анодное пространство, где соответственно размещены катод и анод электролизёра. Поэтому такой электролизёр часто называют диафрагменным, а метод получения - диафрагменным электролизом . В анодное пространство диафрагменного электролизёра непрерывно поступает поток насыщенного анолита. В результате электрохимического процесса на аноде за счет разложения галита выделяется хлор, а на катоде за счет разложения воды - водород. Хлор и водород выводятся из электролизёра раздельно, не смешиваясь:
2Cl - − 2е = Cl 2 0 , H 2 O − 2e − 1/2 О 2 = H 2 .
При этом прикатодная зона обогащается гидроксидом натрия. Раствор из прикатодной зоны, называемый электролитическим щёлоком , содержащий неразложившийся анолит и гидроксид натрия, непрерывно выводится из электролизёра. На следующей стадии электролитический щёлок упаривают и доводят содержание в нём NaOH до 42-50 % в соответствии со стандартом. Галит и сульфат натрия при повышении концентрации гидроксида натрия выпадают в осадок. Раствор едкой щёлочи декантируют от осадка и передают в качестве готового продукта на склад или на стадию упаривания для получения твёрдого продукта, с последующим плавлением, чешуированием или грануляцией. Кристаллический галит (обратную соль) возвращают на электролиз, приготавливая из неё так называемый обратный рассол. Из него во избежание накапливания сульфата в растворах перед приготовлением обратного рассола извлекают сульфат. Убыль анолита возмещают добавкой свежего рассола, получаемого подземным выщелачиванием соляных пластов или растворением твёрдого галита. Свежий рассол перед смешиванием его с обратным рассолом очищают от механических взвесей и значительной части ионов кальция и магния. Полученный хлор отделяется от паров воды, компримируется и подаётся либо на производство хлорсодержащих продуктов, либо на сжижение.
Мембранный метод - аналогичен диафрагменному, но анодное и катодное пространства разделены катионообменной мембраной. Мембранный электролиз обеспечивает получение наиболее чистого каустика.
Технологическая схема электролиза .Основная технологическая стадия - электролиз, основной аппарат - электролитическая ванна, которая состоит из электролизёра, разлагателя и ртутного насоса, объединенных между собой коммуникациями. В электролитической ванне под действием ртутного насоса циркулирует ртуть, проходя через электролизёр и разлагатель. Катодом электролизёра служит поток ртути. Аноды - графитовые или малоизнашивающиеся. Вместе с ртутью через электролизёр непрерывно течёт поток анолита - раствор галита. В результате электрохимического разложения галита на аноде образуются ионы Cl - и выделяется хлор:
2 Cl - - 2е = Cl 2 0 ,
который отводится из электролизёра, а на ртутном катоде образуется слабый раствор натрия в ртути, так называемая амальгама :
Na + + е = Na 0 nNa + + nHg - = Na + HgАмальгама непрерывно перетекает из электролизёра в разлагатель. В разлагатель также непрерывно подаётся хорошо очищенная от примесей вода. В нем амальгама натрия в результате самопроизвольного электрохимического процесса почти полностью разлагается водой с образованием ртути, раствора каустика и водорода:
Na + Hg + Н 2 0 = NaOH + 1/2Н 2 + HgПолученный таким образом раствор каустика, являющийся товарным продуктом, не содержит примеси галита, вредной в производстве вискозы. Ртуть почти полностью освобождается от амальгамы натрия и возвращается в электролизер. Водород отводится на очистку. Анолит, выходящий из электролизера, донасыщают свежим галитом, извлекают из него примеси, внесенные с ним, а также вымываемые из анодов и конструкционных материалов, и возвращают на электролиз. Перед донасыщением из анолита извлекают двух- или трёхступенчатым процессом растворённый в нём хлор.
Лабораторные способы получения
В лаборатории гидроксид натрия получают химическими способами, которые имеют больше историческое, чем практическое значение.
Известковый способ получения гидроксида натрия заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при температуре около 80 °C . Этот процесс называется каустификацией; он описывается реакцией:
Na 2 C0 3 + Са (ОН) 2 = 2NaOH + CaC0 3В результате реакции образуется раствор гидроксида натрия и осадок карбоната кальция. Карбонат кальция отделяется от раствора, который упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % NaOH. Расплавленный NaOH разливают в железные барабаны, где он застывает.
Ферритный способ описывается двумя реакциями:
Na 2 C0 3 + Fe 2 0 3 = Na 2 0 Fe 2 0 3 + C0 2 (1) Na 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 = 2 NaOH + Fe 2 O 3 (2)(1) - процесс спекания кальцинированной соды с окисью железа при температуре 1100-1200°С. При этом образуется спек-феррит натрия и выделяется двуокись углерода. Далее спек обрабатывают (выщелачивают) водой по реакции (2); получается раствор гидроксида натрия и осадок Fe 2 O 3 , который после отделения его от раствора возвращается в процесс. Раствор содержит около 400 г/л NaOH. Его упаривают до получения продукта, содержащего около 92 % NaOH.
Химические методы получения гидроксида натрия имеют существенные недостатки: расходуется большое количество топлива, получаемый едкий натр загрязнен примесями, обслуживание аппаратов трудоемко. В настоящее время эти методы почти полностью вытеснены электрохимическим способом производства.
Рынок каустической соды
Мировое производство натра едкого, 2005 год| Производитель | Обьем производства, млн.тонн | Доля в мировом производстве |
|---|---|---|
| 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 |
| Akzo Nobel | 1.157 | 2.0 |
| Tosoh | 1.110 | 1.9 |
| Arkema | 1.049 | 1.8 |
| Olin | 0.970 | 1.7 |
| Россия | 1.290 | 2.24 |
| Китай | 9.138 | 15.88 |
| Другие | 27.559 | 47,87 |
| Всего: | 57,541 | 100 |
ТР - твердый ртутный (чешуированный);
ТД - твердый диафрагменный (плавленый);
РР - раствор ртутный;
РХ - раствор химический;
РД - раствор диафрагменный.
| Наименование показателя | 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 Высший сорт ОКП 21 3212 0320 | РД Первый сорт ОКП 21 3212 0330 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Внешний вид | Чешуирова- нная масса белого цвета. Допускается слабая окраска | Плавленая масса белого цвета. Допускается слабая окраска | Бесцветная прозрачная жидкость | Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок | Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок | Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок | |
| Массовая доля гидроксида натрия, %, не менее | 98,5 | 94,0 | 42,0 | 45,5 | 43,0 | 46,0 | 44,0 |
| Наименование предприятия | 2005 г. тыс.тонн | 2006 г. тыс.тонн | доля в 2005 г.% | доля в 2006 г.% |
|---|---|---|---|---|
| ОАО «Каустик» , Стерлитамак | 239 | 249 | 20 | 20 |
| ОАО «Каустик» , Волгоград | 210 | 216 | 18 | 18 |
| ОАО «Саянскхимпласт» | 129 | 111 | 11 | 9 |
| ООО «Усольехимпром» | 84 | 99 | 7 | 8 |
| ОАО «Сибур-Нефтехим» | 87 | 92 | 7 | 8 |
| ОАО «Химпром» , Чебоксары | 82 | 92 | 7 | 8 |
| ВОАО «Химпром» , Волгоград | 87 | 90 | 7 | 7 |
| ЗАО «Илимхимпром» | 70 | 84 | 6 | 7 |
| ОАО «КЧХК» | 81 | 79 | 7 | 6 |
| НАК «АЗОТ» | 73 | 61 | 6 | 5 |
| ОАО «Химпром», Кемерово | 42 | 44 | 4 | 4 |
| Итого: | 1184 | 1217 | 100 | 100 |
| Наименование предприятия | 2005 г. тонн | 2006 г. тонн | доля в 2005 г.% | доля в 2006 г.% |
|---|---|---|---|---|
| ОАО «Каустик» , Волгоград | 67504 | 63510 | 62 | 60 |
| ОАО «Каустик» , Стерлитамак | 34105 | 34761 | 31 | 33 |
| ОАО «Сибур-Нефтехим» | 1279 | 833 | 1 | 1 |
| ВОАО «Химпром» , Волгоград | 5768 | 7115 | 5 | 7 |
| Итого: | 108565 | 106219 | 100 | 100 |
Применение
Биодизельное топливо
Треска Lutefisk на праздновании Дня Конституции Норвегии
Немецкий рогалик
Едкий натр применяется в огромном множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:
- Каустик применяется в целлюлозно-бумажной промышленности для делигнификации (Реакция Крафта) целлюлозы, в производстве бумаги , картона , искусственных волокон, древесно-волоконных плит.,
- Для омыления жиров при производстве мыла , шампуня и других моющих средств . В древности во время стирки в воду добавляли золу, и, по-видимому, хозяйки обратили внимание, что если зола содержит жир, попавший в очаг во время приготовления пищи, то посуда хорошо моется. О профессии мыловара (сапонариуса) впервые упоминает примерно в 385 г. н. э. Теодор Присцианус. Арабы варили мыло из масел и соды с VII века, сегодня мыла производятся тем же способом, что и 10 веков назад.
- В химических отраслях промышленности
- для нейтрализации кислот и кислотных окислов, как реагент или винилом или прорезиненные костюмы.
ПДК гидроксида натрия в воздухе 0,5 мг/м³.
Литература
- Общая химическая технология. Под ред. И. П. Мухленова. Учебник для химико-технологических специальностей вузов. - М.: Высшая школа.
- Основы общей химии, т. 3, Б. В. Некрасов. - М.: Химия, 1970.
- Общая химическая технология. Фурмер И. Э., Зайцев В. Н. - М.: Высшая школа, 1978.
- Приказ Минздрава РФ от 28 марта 2003 г. N 126 «Об утверждении Перечня вредных производственных факторов, при воздействии которых в профилактических целях рекомендуется употребление молока или других равноценных пищевых продуктов».
- Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 4 апреля 2003 г. N 32 «О введении в действие Санитарных правил по организации грузовых перевозок на железнодорожном транспорте. СП 2.5.1250-03».
- Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями на 18 декабря 2006 года).
- Приказ МПР РФ от 2 декабря 2002 г. N 786 «Об утверждении федерального классификационного каталога отходов» (с изм. и доп. от 30 июля 2003 г.).
- Постановление Госкомтруда СССР от 25.10.1974 N 298/П-22 «Об утверждении списка производств, цехов, профессий и должностей с вредными условиями труда, работа в которых дает право на дополнительный отпуск и сокращенный рабочий день» (с изменениями на 29 мая 1991 года).
- Постановление Минтруда России от 22.07.1999 N 26 «Об утверждении типовых отраслевых норм бесплатной выдачи специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты работникам химических производств».
- Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 30.05.2003 N 116 О введении в действие ГН 2.1.6.1339-03 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».(с изменениями на 3 ноября 2005 года). Иллюстрированный энциклопедический словарь
НАТРИЯ ГИДРОКСИД - (едкий натр, каустическая сода, каустик) NaOH бесцветное твёрдое кристаллическое вещество, плотность 2130 кг м. t = 320°С; при его растворении в воде выделяется большое количество теплоты; разрушающе действует на кожу, ткани, бумагу, опасно… … Большая политехническая энциклопедия
- (натр едкий, каустическая сода), NaOH, сильное основание (щёлочь). Бесцветные кристаллы (технический продукт белая непрозрачная масса). Гигроскопичен, хорошо растворяется в воде, выделяя большое количество теплоты. Получают электролизом раствора … Энциклопедический словарь
натрия гидроксид - natrio hidroksidas statusas T sritis chemija formulė NaOH atitikmenys: angl. caustic soda; sodium hydroxide rus. каустик; каустическая сода; натрий едкий; натрия гидроксид ryšiai: sinonimas – natrio šarmas sinonimas – kaustinė soda … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
- (натр едкий, каустическая сода), NaОН, сильное основание (щёлочь). Бесцв. кристаллы (техн. продукт белая непрозрачная масса). Гигроскопичен, хорошо растворяется в воде, выделяя большое кол во теплоты. Получают электролизом раствора натрия хлорида … Естествознание. Энциклопедический словарь
- (каустическая сода) NaOH, бесцв. кристаллы; до 299 °С устойчива ромбич. модификация (а =0,33994 нм, с =1,1377 нм), выше 299 o С моноклинная; DH0 полиморфного перехода 5,85 кДж/моль; т. пл. 323 °С, т. кип. 1403 °С; плотн. 2,02 г/см 3; … Химическая энциклопедия
Каустическая сода, каустик, NaOH бесцветная кристаллич. масса, плотн. 2130 кг/м3, t Пл 320 °С, растворимость в воде 52,2% (при 20 °С). Сильное основание, на животную ткань действует разрушающе; особенно опасно попадание капель Н. г. в глаза.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Сильная щелочь, широко применяемая в качестве очищающего вещества. При попадании гидроксида натрия на поверхность кожи он вызывает ее сильный химический ожог; в этом случае необходимо сразу же промыть пораженный участок кожи большим количеством… … Медицинские термины
НАТРИЯ ГИДРОКСИД, СОДА КАУСТИЧЕСКАЯ - (caustic soda) сильная щелочь, широко применяемая в качестве очищающего вещества. При попадании гидроксида натрия на поверхность кожи он вызывает ее сильный химический ожог; в этом случае необходимо сразу же промыть пораженный участок кожи… … Толковый словарь по медицине
Натрий относится к щелочным металлам и расподожен вглавной подгруппе первой группы ПСЭ им. Д.И. Менделеева. На внешнем энергетическом уровне его атома на сравнительно большом удалении от ядра находится один электрон, который атомы щелочных металлов довольно легко отдают, превращаясь в однозарядные катионы; этим объясняется очень высокая химическая активность щелочных металлов.
Общим способом получения щелочных является электролиз расплавов их солей (обычно хлоридов).
Натрий, как щелочной металл, характеризуются незначительной твёрдостью, малой плотностью и низкими температурами плавления.
Натрий, взаимодействуя с кислородом, образует преимущественно пероксид натрия
2 Na + O2 Na2O2
Восстановлением пероксидов и надпероксидов избытком щелочного металла можно получить оксид:
Na2O2 + 2 Na 2 Na2O
Оксиды натрия взаимодействует с водой с образованием гидроксида: Na2O + H2O → 2 NaOH .
Пероксиды полностью гидролизуются водой с образованием щёлочи: Na2O2 + 2 HOH → 2 NaOH + H2O2
Как и все щелочные металлы, натрий является сильным восстановителем и энергично взаимодействуют со многими неметаллами (за исключением азота, иода, углерода, благородных газов):
С азотом реагирует крайне плохо в тлеющем разряде, образуя очень неустойчивое вещество - нитрид натрия
С разбавленными кислотами взаимодействует как обычный металл:
С концентрированными окисляющими кислотами выделяются продукты восстановления:
Гидроксид натрия NaOH (едкая щелочь) – сильное химическое основание. В промышленности гидроксид натрия получают химическими и электрохимическими методами.
Химические методы получения:
Известковый, который заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при температуре около 80°С. Этот процесс называется каустификацией; он проходит по реакции:
Na 2 CО 3 + Са (ОН) 2 → 2NaOH + CaCО 3
Ферритный, который включает два этапа:
Na 2 CО 3 + Fe 2 О 3 → 2NaFeО 2 + CО 2
2NaFeО 2 + xH 2 О = 2NaOH + Fe 2 O 3 *xH 2 О
Электрохимически гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (минерала, состоящего в основном из поваренной соли NaCl) с одновременным получением водорода и хлора. Этот процесс можно представить суммарной формулой:
2NaCl + 2H 2 О ±2е- → H 2 + Cl 2 + 2NaOH
Гидроксид натрия вступает в реакции:
1) нейтрализации:
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O
2) обмена с солями в растворе:
2NaOH +CuSO 4 → Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4
3) реагирует с неметаллами
3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O
4) реагирует с металлами
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 3H 2 + 2Na
Гидроксид натрия широко используется в различных отраслях промышленности, например, при варке целлюлозы, для омыления жиров при производстве мыла; как катализатор химических реакций, при получении дизельного топлива и т.д.
Карбонат натрия вырабатывается или в виде Na 2 CO 3 (кальцинированная сода), или в виде кристаллогидрата Na 2 CO 3 *10Н 2 О (кристаллическая сода), или в виде гидрокарбоната NaНCO 3 (питьевая сода).
Сода чаще всего производится по аммиачно-хлоридному методу, основанному на реакции:
NaCl + NH 4 HCO 3 ↔NaHCO 3 + NH4Cl
Потребляют карбонаты натрия многие отрасли промышленности: химическая, мыловаренная, целлюлозно-бумажная, текстильная, пищевая и т.д.
Гидроксид натрия, натрий гидроксид — неорганическое соединение, гидроксид состав NaOH. Представляет собой белые, непрозрачные и очень гигроскопичные кристаллы. Вещество хорошо растворимый в воде при соединении с водой выделяется большое количество тепла.
Проявляет сильные щелочные свойства. Значение pH 1% -го водного раствора составляет 13.
Гидроксид натрия является токсичным соединением, может также вызывать коррозию металлов. Вещество применяется в производстве многочисленных продуктов, в частности, поверхностно-активных веществ, бумаги, косметики, лекарственных средств.
Физические свойства
Гидроксид натрия NaOH — белое твердое вещество. Оставленный на воздухе едкий натрий вскоре рассеивается так как притягивает влагу из воздуха. Вещество хорошо растворяется в воде, при этом выделяется большое количество теплоты.
Растворимость в метаноле составляет 23,6 г / л (при 28 ° C), в этаноле — 14,7 г / л (28 ° C).
Раствор едкого натра ошибкой на ощупь.
Термодинамика растворов
Энтальпия растворения для бесконечно разбавленного водного раствора составляет -44,45 кДж / моль.
Из водных растворов кристаллизуются гидраты:
- при 12,3-61,8 ° C — моногидрат NaOH · H 2 O (сингониях ромбическая, температура плавления 65,1 ° C; плотность 1,829 г / см; ΔH 0 утв -425,6 кДж / моль)
- в интервале -28 … -24 ° C — гептагидрат NaOH · 7H 2 O;
- от -24 до -17,7 ° C — пентагидрат NaOH · 5H 2 O;
- от -17,7 до -5,4 ° C — тетрагидрат NaOH · 4H 2 O (α-модификация);
- от -8,8 до 15,6 ° C — NaOH · 3,5Н 2 О (температура плавления 15,5 ° C).
- от 0 ° C до 12,3 ° C — дигидрат NaOH · 2H 2 O;
Получение
Исторически первым методом получения гидроксида натрия было взаимодействие соды Na 2 CO 3 и гашеной водой извести CaO:
Проведению реакции способствует перемешивание и высокая температура, поэтому ее осуществляли в стальных реакторах с мешалками. После получения продуктов, от продуктов отделяли растворим карбонат кальция и выпаривали остаточный раствор гидроксида натрия при 180 ° C в чугунных емкостях без доступа воздуха. Таким образом можно было получить раствор концентрацией до 95%.
В 1892 году независимо друг от друга американский ученый Гамильтон Кастнер и австриец Карл Кельнер открыли способ получения гидроксида электролизом хлорида натрия, который широко распространен в природе. Течение реакций можно описать суммарным уравнением:
Этот метод и по сей день является основным промышленным способом добывания NaOH, однако некоторые условия проведения синтеза испытывали модификаций. В частности, для предотвращения протекания реакций между продуктами и исходными веществами различные этапы взаимодействия проводят в отдельных реакторах или разграничиваются. По этому критерию различают три основных метода: ртутный, диафрагменные и мембранный.
Ртутный процесс
В оригинальном методе синтеза NaOH в качестве катода используется ртутный электрод. Попадая на катод, ионы натрия образуют там жидкие амальгамы переменного состава NaHg n:
Амальгамы выделяются из реакционной системы и переводятся в другую, где происходит разложение амальгамы водой с образованием гидроксида натрия:
По этому методу образуется раствор NaOH концентрацией 50-73% и практически свободен от загрязняющих примесей (хлора, хлорида натрия). Образована в результате разложения ртуть возвращается в электрод.
На аноде (графитовом или другом) происходит окисление хлорид-ионов с образованием свободного хлора
Кроме этого, имеют место также побочные реакции: окисление гидроксид-иона и электрохимическое образования хлорат-иона. Гидролизом полученного хлора могут образовываться и незначительные количества гипохлорит-ионов.
Диафрагменные процесс
В диафрагменного методе пространство между катодом и анодом разъединен перегородкой, которая не пропускает растворы и газы, однако не препятствует прохождению электрического тока и миграции ионов. Обычно, в качестве таких перегородок используется асбестовая ткань, пористые цементы, фарфор и т.
В анодный пространство подается раствор NaCl: на аноде (графитовом или магнетитовых) восстанавливаются хлорид-ионы, а катионы Na + (и, частично, анионы Cl -) мигрируют сквозь диафрагму к катодной пространства. Там катионы где сочетаются с гидроксид-ионами, образованными восстановлением воды на железном или медном катоде:
С катодной пространства в результате выделяется смесь гидроксида и хлорида натрия с содержанием NaOH 10-15% (и около 18% NaCl). Путем испарения удается увеличить концентрацию гидроксида до 50%, но содержание хлорида все равно остается существенным. Для выделения хлорида из смеси, ее обрабатывают жидким аммиаком с образованием легковиддилюваного хлорида аммония (однако, этот способ является малораспространенным за высокой стоимости его проведения). Также применяется метод, который заключается в охлаждении смеси и выделении кристаллов гидрата NaOH · 3,5H 2 O, которые в дальнейшем дополнительно дегидратують.
Мембранный процесс
Этот способ был разработан в 1970-х годах компанией «DuPont» и считается наиболее совершенным из существующих. В мембранном процессе в реакторе устанавливается катионообменная мембрана, которая является проницаемой для ионов Na +, движущихся в катодный пространство, и подавляет миграцию гидроксид-ионов, которые мигрируют в обратном направлении — таким образом в катодном пространстве увеличивается концентрация составляющих NaOH. Экономически выгодной для синтеза считается концентрация 30-35%, а новейшие мембраны позволяют увеличить это значение до 50%.
По этому методу хлорид натрия теоретически не образуется, но проникновение хлорид-ионов через мембрану все же может иметь место.
Получение твердого NaOH
Твердый NaOH (каустическая сода) получают выпариванием его раствора к содержимому воды меньше 0,5-1,5%. Сначала 50% -ный раствор выпаривают в вакууме до концентрации 60%, а концентрацию 99% достигают с применением теплоносителей (смесь NaNO 2, NaNO 3, KNO 3) при температуре выше 400 ° C: раствор подается насосом в разогретую камеру для испарения, где отделяется остальные воды.
Марки
Гидроксид натрия выпускается в двух видах: твердом и жидком. Твердая гранулированная каустическая сода представляет собой белую твердую массу с размером чешуек 0,5-2 см. Редкий раствор каустической соды — бесцветный. Коммерчески важны растворы гидроксида натрия с концентрацией 50%.
Технический едкий натр выпускают следующих марок:
- ТР — твердый ртутный;
- ТД — твердый диафрагменный (плавленый)
- РР — раствор ртутный;
- РХ — раствор химический;
- РД — раствор диафрагменный.
Химические свойства
Гидроксид натрия активно поглощает влагу из воздуха, образуя гидраты различного состава, которые разлагаются при нагревании:
В растворах соединение хорошо распадается:
Проявляя сильные щелочные свойства, гидроксид натрия легко взаимодействует с кислотами, кислотными и амфотерными оксидами и гидроксидами:
NaOH легко взаимодействует с галогенами, а при высоких температурах — также и с металлами:
При взаимодействии с солями, которые являются производными слабых оснований, образуются соответствующие гидроксиды:
Реагируя с монооксидом углерода, синтезируется формиат натрия:
Требования безопасности
Сода каустическая пожаро- и взрывобезопасная. Едкая, коррозионно активное вещество. По степени воздействия на организм относится к веществам 2-го класса опасности. Как твердое вещество, так и концентрированные его растворы вызывают очень сильные ожоги. Попадание щелочи в глаза может привести к тяжелым заболеваниям и даже к потере зрения. При попадании на кожу, слизистые оболочки, глаза образуются сильные химические ожоги. При попадании на кожу — промыть слабым раствором уксусной кислоты.
При работе используют защитные средства: защитные очки, резиновые перчатки, прорезиненный химостойких одежду.
Применение
Гидроксид натрия применяется во многих отраслях промышленности и в быту:
- Каустик применяется в целлюлозно-бумажной промышленности для делигнификации (сульфатный процесс) целлюлозы, в производстве бумаги, картона, искусственных волокон, древесно-волокнистых плит.
- Для омыления жиров при производстве мыла, шампуня и других моющих средств. В последнее время продукты на основе гидроксида натрия (с добавлением гидроксида калия, нагретые до 50-60 градусов Цельсия, применяются в сфере промышленной мойки для очистки изделий из нержавеющей стали от жира и других масляных веществ, а также остатков механической обработки.
- В химических отраслях промышленности — для нейтрализации кислот и кислотных оксидов, как реагент или катализатор в химических реакциях, в химическом анализе для титрования, для травления алюминия и в производстве чистых металлов, в нефтепереработке — для производства масел.
- Для изготовления биодизельного топлива — которое получают из растительных масел и используют для замены обычного дизельного топлива. Для получения биодизеля в девяти массовых единиц растительного масла добавляют одну массовую единицу спирта (то есть соблюдается пропорция 9: 1), а также щелочной катализатор (NaOH). Полученный эфир (главным образом линолевой кислоты) отличается превосходной воспламеняемости, что обеспечивается высоким цетановым числом. Если для минерального дизтоплива характерен показатель в 50-52%, то метиловый эфир соответственно 56-58% цетана. Сырьем для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: рапсовое, соевое и другие, кроме тех, в составе которых высокое содержание пальмитиновой кислоты (пальмовое масло). При ее производстве в процессе этерификации также образуется глицерин который используется в пищевой, косметической и бумажной промышленности, или перерабатывается в Эпихлоргидрин по методу Сольве.
- Как агент для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей. Гидроксид натрия дезагрегуе засорения и способствует легкому продвижению его далее по трубе.
- В гражданской обороне для дегазации и нейтрализации ядовитых веществ, в том числе зарина, в ребризера (изолирующих дыхательных аппаратах (ИДА), для очистки воздуха, выдыхаемого от углекислого газа.
- Гидроксид натрия также используется для мойки пресс-форм автопокрышек.
- В приготовлении пищи: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожуры, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, покраске карамели, для размягчения маслин и предоставления им черного окраса, при производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрировано в качестве пищевой добавки E524.
- В косметологии для удаления ороговевших участков кожи: бородавок, папиллом.
Видео по теме
Изображения по теме
