· Tính chất hóa học · Xác định chất lượng ion natri · Phương pháp điều chế · Thị trường xút · Ứng dụng · Thận trọng khi xử lý natri hydroxit · Văn học & middot
Natri hydroxit (kiềm ăn da) là một bazơ hóa học mạnh (các bazơ mạnh bao gồm các hydroxit có phân tử phân ly hoàn toàn trong nước), bao gồm các hydroxit của kim loại kiềm và kiềm thổ thuộc phân nhóm Ia và IIa của hệ thống tuần hoàn D. I. Mendeleev, KOH (kali ăn da ) , Ba(OH) 2 (barit ăn da), LiOH, RbOH, CsOH. Độ kiềm (tính bazơ) được xác định bởi hóa trị của kim loại, bán kính của lớp vỏ electron bên ngoài và hoạt động điện hóa: bán kính của lớp vỏ electron càng lớn (tăng theo số nguyên tử), kim loại càng dễ nhường electron và hoạt tính điện hóa của nó càng cao và càng về bên trái nguyên tố đó nằm trong dãy hoạt động điện hóa của kim loại, trong đó hoạt tính của hydro được coi bằng 0.
Dung dịch nước NaOH có phản ứng kiềm mạnh (pH của dung dịch 1% = 13). Các phương pháp chính để xác định độ kiềm trong dung dịch là phản ứng với ion hydroxit (OH), (với phenolphtalein - màu đỏ thẫm và metyl da cam (methyl cam) - màu vàng). Càng có nhiều ion hydroxit trong dung dịch thì chất kiềm càng mạnh và màu của chất chỉ thị càng đậm.
Natri hiđroxit phản ứng:
1.Trung hòa với nhiều chất khác nhau ở bất kỳ trạng thái kết tụ nào, từ dung dịch, khí đến chất rắn:
- với axit - với sự hình thành muối và nước:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
(1) H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O (có NaOH dư)
(2) H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O (muối axit, theo tỷ lệ 1:1)
(nói chung, phản ứng như vậy có thể được biểu diễn bằng phương trình ion đơn giản; phản ứng tiến hành với sự giải phóng nhiệt (phản ứng tỏa nhiệt): OH + H 3 O + → 2H 2 O.)
- với các oxit lưỡng tính có cả tính chất bazơ và tính axit, đồng thời có khả năng phản ứng với chất kiềm như với chất rắn khi nung chảy:
ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O
tương tự với các giải pháp:
ZnO + 2NaOH (dung dịch) + H 2 O → Na 2 (dung dịch)
(Anion được tạo thành được gọi là ion tetrahydroxozincate, và muối có thể tách ra khỏi dung dịch được gọi là natri tetrahydroxozincate. Natri hydroxit cũng trải qua các phản ứng tương tự với các oxit lưỡng tính khác.)
- Với hiđroxit lưỡng tính:
Al(OH) 3 + 3NaOH = Na 3
2. Trao đổi với muối trong dung dịch:
2NaOH + CuSO 4 → Cu (OH) 2 + Na 2 SO 4,
2Na + + 2OH + Cu 2+ + SO 4 2 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4
Natri hydroxit được sử dụng để kết tủa các hydroxit kim loại. Ví dụ, đây là cách thu được nhôm hydroxit dạng gel bằng cách cho natri hydroxit phản ứng với nhôm sunfat trong dung dịch nước, ngoài ra còn tránh dư thừa kiềm và hòa tan kết tủa. Đặc biệt, nó được sử dụng để lọc nước khỏi các chất lơ lửng nhỏ.
6NaOH + Al 2 (SO 4) 3 → 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4.
6Na + + 6OH + 2Al 3+ + SO 4 2 → 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4.
3. Với phi kim loại:
ví dụ, với phốt pho - với sự hình thành natri hypophotphit:
4P + 3NaOH + 3H 2 O → PH 3 + 3NaH 2 PO 2.
3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
- với halogen:
2NaOH + Cl 2 → NaClO + NaCl + H 2 O(sự biến đổi clo)
2Na + + 2OH + 2Cl → 2Na + + 2O 2 + 2H + + 2Cl → NaClO + NaCl + H 2 O
6NaOH + 3I 2 → NaIO 3 + 5NaI + 3H 2 O
4. Với kim loại: Natri hydroxit phản ứng với nhôm, kẽm, titan. Nó không phản ứng với sắt và đồng (kim loại có tiềm năng điện hóa thấp). Nhôm dễ dàng hòa tan trong kiềm ăn da để tạo thành phức chất hòa tan cao - natri và hydro tetrahydroxyaluminate:
2Al 0 + 2NaOH + 6H 2 O → 3H 2 + 2Na
2Al 0 + 2Na + + 8OH + 6H + → 3H 2 + 2Na +
5. Với este, amit và alkyl halogenua (thủy phân):
với chất béo (xà phòng hóa), phản ứng này là không thể đảo ngược, vì axit tạo thành với kiềm tạo thành xà phòng và glycerin. Glycerin sau đó được chiết xuất từ dung dịch kiềm xà phòng bằng cách bay hơi chân không và tinh chế chưng cất bổ sung các sản phẩm thu được. Phương pháp làm xà phòng này đã được biết đến ở Trung Đông từ thế kỷ thứ 7:
(C 17 H 35 COO) 3 C 3 H 5 + 3NaOH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa
Do sự tương tác của chất béo với natri hydroxit, người ta thu được xà phòng rắn (chúng được sử dụng để sản xuất xà phòng bánh) và với kali hydroxit, người ta thu được xà phòng rắn hoặc lỏng, dựa trên thành phần của chất béo.
6. Với rượu đa chức- với sự hình thành của rượu:
HO-CH 2 -CH 2 OH + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 O
7. Với kính: do tiếp xúc lâu với natri hydroxit nóng, bề mặt thủy tinh trở nên xỉn màu (rò rỉ silicat):
SiO 2 + 4NaOH → (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O.
Nhà khoa học người Pháp A. L. Duhamel du Monceau là người đầu tiên phân biệt giữa các chất này: natri hydroxit bắt đầu được gọi là xút, natri cacbonat - tro soda (theo tên nhà máy Salsola Soda, từ tro được chiết xuất) và kali cacbonat - kali. Hiện nay muối natri của axit cacbonic thường được gọi là soda. Trong tiếng Anh và tiếng Pháp, từ natri có nghĩa là natri, kali có nghĩa là kali.
Tính chất vật lý
Natri hydroxit
Nhiệt động lực học của giải pháp
Δ H 0độ hòa tan của dung dịch nước loãng vô hạn là -44,45 kJ/mol.
Từ dung dịch nước ở 12,3 - 61,8 °C, monohydrat kết tinh (syngonium trực giao), nhiệt độ nóng chảy 65,1 °C; mật độ 1,829 g/cm³; ΔH 0 mảng.−734,96 kJ/mol), trong khoảng từ -28 đến -24°C - heptahydrat, từ -24 đến -17,7°C - pentahydrat, từ -17,7 đến -5,4°C - tetrahydrat ( biến đổi α), từ - 5,4 đến 12,3°C. Độ hòa tan trong metanol 23,6 g/l (t=28 °C), trong etanol 14,7 g/l (t=28 °C). NaOH 3,5H 2 O (nhiệt độ nóng chảy 15,5 °C);
Tính chất hóa học
(nói chung, phản ứng như vậy có thể được biểu diễn bằng phương trình ion đơn giản; phản ứng tiến hành với sự giải phóng nhiệt (phản ứng tỏa nhiệt): OH - + H 3 O + → 2H 2 O.)
- với các oxit lưỡng tính vừa có tính bazơ vừa có tính axit và có khả năng phản ứng với chất kiềm cũng như với chất rắn khi nung chảy:
ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O
tương tự với các giải pháp:
ZnO + 2NaOH (dung dịch) + H 2 O → Na 2 (dung dịch)+H2
(Anion được tạo thành được gọi là ion tetrahydroxozincate, và muối có thể tách ra khỏi dung dịch được gọi là natri tetrahydroxozincate. Natri hydroxit cũng trải qua các phản ứng tương tự với các oxit lưỡng tính khác.)
- với các oxit axit - với sự hình thành muối; đặc tính này được sử dụng để làm sạch khí thải công nghiệp từ khí axit (ví dụ: CO 2, SO 2 và H 2 S):
2Na + + 2OH - + Cu 2+ + SO 4 2- → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4
Natri hydroxit được sử dụng để kết tủa các hydroxit kim loại. Ví dụ, đây là cách thu được nhôm hydroxit dạng gel bằng cách cho natri hydroxit phản ứng với nhôm sunfat trong dung dịch nước. Đặc biệt, nó được sử dụng để lọc nước khỏi các chất lơ lửng nhỏ.
Thủy phân este
- với chất béo (xà phòng hóa), phản ứng này là không thể đảo ngược, vì axit tạo thành với kiềm tạo thành xà phòng và glycerin. Glycerin sau đó được chiết xuất từ dung dịch xà phòng bằng cách bay hơi chân không và tinh chế chưng cất bổ sung các sản phẩm thu được. Phương pháp làm xà phòng này đã được biết đến ở Trung Đông từ thế kỷ thứ 7:
Quá trình xà phòng hóa chất béo
Do sự tương tác của chất béo với natri hydroxit, thu được xà phòng rắn (chúng được sử dụng để sản xuất xà phòng bánh) và với kali hydroxit, thu được xà phòng rắn hoặc lỏng, tùy thuộc vào thành phần của chất béo.
HO-CH 2 -CH 2 OH + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 O
2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH,Hiện nay kiềm và clo được sản xuất bằng ba phương pháp điện hóa. Hai trong số đó là điện phân với cực âm amiăng rắn hoặc polymer (phương pháp sản xuất màng và màng), thứ ba là điện phân với cực âm lỏng (phương pháp sản xuất thủy ngân). Trong số các phương pháp sản xuất điện hóa, phương pháp đơn giản và thuận tiện nhất là điện phân bằng catốt thủy ngân, tuy nhiên phương pháp này gây ra tác hại đáng kể cho môi trường do bay hơi và rò rỉ thủy ngân kim loại. Phương pháp sản xuất màng là hiệu quả nhất, ít tốn năng lượng nhất và thân thiện với môi trường nhất, nhưng cũng nguy hiểm nhất, đặc biệt, nó đòi hỏi nguyên liệu thô có độ tinh khiết cao hơn.
Chất kiềm thu được bằng phương pháp điện phân với cực âm thủy ngân lỏng sạch hơn nhiều so với chất kiềm thu được bằng phương pháp màng ngăn. Điều này rất quan trọng đối với một số ngành công nghiệp. Vì vậy, trong sản xuất sợi nhân tạo, chỉ có thể sử dụng xút thu được bằng phương pháp điện phân với cực âm thủy ngân lỏng. Trong thực tế thế giới, cả ba phương pháp sản xuất clo và xút đều được sử dụng với xu hướng rõ ràng là tăng tỷ lệ điện phân màng. Ở Nga, khoảng 35% tổng lượng xút được sản xuất bằng phương pháp điện phân với cực âm thủy ngân và 65% bằng điện phân với cực âm rắn (phương pháp màng và màng).
Hiệu suất của quá trình sản xuất không chỉ được tính bằng hiệu suất xút mà còn được tính bằng hiệu suất clo và hydro thu được trong quá trình điện phân, tỷ lệ clo và natri hydroxit ở đầu ra là 100/110, phản ứng diễn ra trong các tỉ số sau:
1,8 NaCl + 0,5 H 2 O + 2,8 MJ = 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2,Các chỉ số chính của các phương pháp sản xuất khác nhau được đưa ra trong bảng:
| Chỉ tiêu trên 1 tấn NaOH | Phương pháp thủy ngân | Phương pháp màng | Phương pháp màng |
|---|---|---|---|
| Sản lượng clo% | 97 | 96 | 98,5 |
| Điện (kWh) | 3 150 | 3 260 | 2 520 |
| nồng độ NaOH | 50 | 12 | 35 |
| Độ tinh khiết của clo | 99,2 | 98 | 99,3 |
| Độ tinh khiết hydro | 99,9 | 99,9 | 99,9 |
| Phần khối lượng của O 2 trong clo, % | 0,1 | 1-2 | 0,3 |
| Phần khối lượng của Cl - tính bằng NaOH, % | 0,003 | 1-1,2 | 0,005 |
Sơ đồ công nghệ điện phân bằng catốt rắn
Phương pháp màng - Khoang của máy điện phân có catốt rắn được chia bởi một vách ngăn xốp - màng ngăn - thành các khoảng cathode và anode, tại đây lần lượt đặt catot và anot của máy điện phân. Do đó, máy điện phân như vậy thường được gọi là màng ngăn và phương pháp sản xuất là điện phân màng. Một dòng anolyte bão hòa liên tục đi vào không gian cực dương của máy điện phân màng. Kết quả của quá trình điện hóa, clo thoát ra ở cực dương do sự phân hủy của halit và hydro thoát ra ở cực âm do sự phân hủy của nước. Clo và hydro được loại bỏ riêng biệt khỏi máy điện phân mà không cần trộn lẫn:
2Cl - − 2 e= Cl 2 0 , H 2 O − 2 e− 1/2 O 2 = H 2 .
Trong trường hợp này, vùng gần cực âm được làm giàu bằng natri hydroxit. Một dung dịch từ vùng gần cực âm, được gọi là dung dịch điện phân, chứa anolyte và natri hydroxit không phân hủy, liên tục được loại bỏ khỏi máy điện phân. Ở giai đoạn tiếp theo, dung dịch kiềm điện phân được làm bay hơi và hàm lượng NaOH trong đó được điều chỉnh về mức 42-50% theo tiêu chuẩn. Halit và natri sunfat kết tủa khi nồng độ natri hydroxit tăng lên. Dung dịch kiềm ăn da được gạn ra khỏi trầm tích và được chuyển dưới dạng thành phẩm đến kho hoặc đến giai đoạn bay hơi để thu được sản phẩm rắn, sau đó là nấu chảy, tạo vảy hoặc tạo hạt. Halit tinh thể (muối nghịch) được đưa trở lại điện phân, chuẩn bị cái gọi là nước muối nghịch. Để tránh sự tích tụ sunfat trong dung dịch, sunfat được loại bỏ khỏi nó trước khi chuẩn bị nước muối ngược. Sự mất mát anolyte được bù đắp bằng cách thêm nước muối mới thu được bằng cách ngâm các lớp muối dưới lòng đất hoặc bằng cách hòa tan halit rắn. Trước khi trộn với nước muối quay trở lại, nước muối tươi được làm sạch các huyền phù cơ học và một phần đáng kể các ion canxi và magie. Clo thu được được tách ra khỏi hơi nước, được nén và cung cấp cho quá trình sản xuất các sản phẩm có chứa clo hoặc để hóa lỏng.
Phương pháp màng - tương tự như màng ngăn, nhưng không gian cực dương và cực âm được ngăn cách bằng màng trao đổi cation. Điện phân màng đảm bảo sản xuất xút tinh khiết nhất.
Sơ đồ công nghệđiện phânGiai đoạn công nghệ chính là điện phân, thiết bị chính là bể điện phân, bao gồm máy điện phân, máy phân hủy và bơm thủy ngân, được kết nối với nhau bằng thông tin liên lạc. Trong bể điện phân, thủy ngân tuần hoàn dưới tác dụng của bơm thủy ngân, đi qua thiết bị điện phân và thiết bị phân hủy. Cực âm của máy điện phân là dòng thủy ngân. Cực dương - than chì hoặc độ mài mòn thấp. Cùng với thủy ngân, dòng anolyte, dung dịch halit, liên tục chảy qua máy điện phân. Do sự phân hủy điện hóa của halit, ion Cl - được hình thành ở cực dương và clo được giải phóng:
2Cl - - 2 e= Cl 2 0,
được loại bỏ khỏi máy điện phân và dung dịch natri yếu trong thủy ngân, được gọi là hỗn hống, được hình thành trên cực âm thủy ngân:
Na + + e = Na 0 nNa + + nHg - = Na + HgHỗn hống liên tục chảy từ thiết bị điện phân đến thiết bị phân hủy. Nước, được làm sạch tốt khỏi tạp chất, cũng được cung cấp liên tục cho thiết bị phân hủy. Trong đó hỗn hống natri là kết quả của quá trình điện hóa tự phát gần như bị phân hủy hoàn toàn bởi nước tạo thành thủy ngân, dung dịch xút và hydro:
Na + Hg + H 2 0 = NaOH + 1/2H 2 + HgDung dịch xút thu được theo cách này, là sản phẩm thương mại, không chứa hỗn hợp halit, chất có hại trong quá trình sản xuất viscose. Thủy ngân gần như được giải phóng hoàn toàn khỏi hỗn hống natri và quay trở lại thiết bị điện phân. Hydro được loại bỏ để tinh chế. Chất anolyte rời khỏi máy điện phân được bão hòa thêm với halit tươi, các tạp chất đi kèm với nó cũng như các tạp chất được rửa sạch khỏi cực dương và vật liệu cấu trúc sẽ được loại bỏ khỏi nó và quay trở lại quá trình điện phân. Trước khi bão hòa, clo hòa tan trong đó được loại bỏ khỏi anolyte theo quy trình hai hoặc ba bước.
Các phương pháp thu được trong phòng thí nghiệm
Trong phòng thí nghiệm, natri hydroxit được sản xuất bằng các phương pháp hóa học có tầm quan trọng mang tính lịch sử hơn là thực tế.
Phương pháp vôi Việc điều chế natri hydroxit bao gồm sự tương tác của dung dịch soda với sữa vôi ở nhiệt độ khoảng 80 ° C. Quá trình này được gọi là ăn da; nó được mô tả bằng phản ứng:
Na 2 C0 3 + Ca (OH) 2 = 2NaOH + CaC0 3Kết quả của phản ứng là tạo thành dung dịch natri hydroxit và kết tủa canxi cacbonat. Canxi cacbonat được tách ra khỏi dung dịch, dung dịch này được làm bay hơi để tạo ra sản phẩm nóng chảy chứa khoảng 92% NaOH. NaOH nóng chảy được đổ vào thùng sắt để nó cứng lại.
Phương pháp Ferritic được mô tả bằng hai phản ứng:
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) - Quá trình thiêu kết tro soda với oxit sắt ở nhiệt độ 1100-1200°C. Trong trường hợp này, natri ferit ferit được hình thành và carbon dioxide được giải phóng. Tiếp theo, bánh được xử lý (lọc) bằng nước theo phản ứng (2); thu được dung dịch natri hydroxit và kết tủa Fe 2 O 3, sau khi tách khỏi dung dịch sẽ được đưa trở lại quy trình. Dung dịch chứa khoảng 400 g/l NaOH. Nó được làm bay hơi để thu được sản phẩm chứa khoảng 92% NaOH.
Các phương pháp hóa học để sản xuất natri hydroxit có những nhược điểm đáng kể: tiêu tốn một lượng lớn nhiên liệu, tạo thành xút bị nhiễm tạp chất và việc bảo trì thiết bị tốn nhiều công sức. Hiện nay, các phương pháp này gần như được thay thế hoàn toàn bằng phương pháp sản xuất điện hóa.
Thị trường xút
Sản lượng natri hydroxit trên thế giới, 2005| nhà sản xuất | Sản lượng sản xuất, triệu tấn | Chia sẻ trong sản xuất thế giới |
|---|---|---|
| CHỈ | 6.363 | 11.1 |
| Công ty hóa chất ngẫu nhiên | 2.552 | 4.4 |
| Nhựa Formosa | 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 |
| Nga | 1.290 | 2.24 |
| Trung Quốc | 9.138 | 15.88 |
| Khác | 27.559 | 47,87 |
| Tổng cộng: | 57,541 | 100 |
TR - thủy ngân rắn (vảy);
TD - màng ngăn rắn (hợp nhất);
PP - dung dịch thủy ngân;
РХ - dung dịch hóa học;
RD - giải pháp màng ngăn.
| Tên chỉ số | TR OKP 21 3211 0400 | TD OKP 21 3212 0200 | RR OKP 21 3211 0100 | RH Lớp 1 OKP 21 3221 0530 | RH lớp 2 OKP 21 3221 0540 | RD Cao Cấp OKP 21 3212 0320 | RD Lớp một OKP 21 3212 0330 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vẻ bề ngoài | Khối bong tróc có màu trắng. Cho phép màu sáng | Khối lượng tan chảy màu trắng. Cho phép màu sáng | Chất lỏng trong suốt không màu | Chất lỏng không màu hoặc có màu. Cho phép trầm tích kết tinh | Chất lỏng không màu hoặc có màu. Cho phép trầm tích kết tinh | Chất lỏng không màu hoặc có màu. Cho phép trầm tích kết tinh | |
| Phần khối lượng của natri hydroxit, %, không ít hơn | 98,5 | 94,0 | 42,0 | 45,5 | 43,0 | 46,0 | 44,0 |
| Tên công ty | 2005 nghìn tấn | 2006 nghìn tấn | cổ phần năm 2005% | cổ phần năm 2006% |
|---|---|---|---|---|
| Công ty cổ phần "Kaustik", Sterlitamak | 239 | 249 | 20 | 20 |
| Công ty cổ phần "Kaustik", Volgograd | 210 | 216 | 18 | 18 |
| OJSC "Sayanskkhimplast" | 129 | 111 | 11 | 9 |
| LLC "Usolyekhimprom" | 84 | 99 | 7 | 8 |
| OJSC "Sibur-Neftekhim" | 87 | 92 | 7 | 8 |
| Công ty Cổ phần Khimprom, Cheboksary | 82 | 92 | 7 | 8 |
| VOJSC "Khimprom", Volgograd | 87 | 90 | 7 | 7 |
| CJSC "Ilimkhimprom" | 70 | 84 | 6 | 7 |
| OJSC "KCHKhK" | 81 | 79 | 7 | 6 |
| NAC "AZOT" | 73 | 61 | 6 | 5 |
| Công ty cổ phần "Khimprom", Kemerovo | 42 | 44 | 4 | 4 |
| Tổng cộng: | 1184 | 1217 | 100 | 100 |
| Tên công ty | 2005 tấn | 2006 tấn | cổ phần năm 2005% | cổ phần năm 2006% |
|---|---|---|---|---|
| Công ty cổ phần "Kaustik", Volgograd | 67504 | 63510 | 62 | 60 |
| Công ty cổ phần "Kaustik", Sterlitamak | 34105 | 34761 | 31 | 33 |
| OJSC "Sibur-Neftekhim" | 1279 | 833 | 1 | 1 |
| VOJSC "Khimprom", Volgograd | 5768 | 7115 | 5 | 7 |
| Tổng cộng: | 108565 | 106219 | 100 | 100 |
Ứng dụng
Dầu diesel sinh học
Cá tuyết Lutefisk tại lễ kỷ niệm Ngày Hiến pháp Na Uy
Natri hydroxit là xút nổi tiếng, chất kiềm phổ biến nhất trên thế giới. Công thức hóa học NaOH. Nó có các tên truyền thống khác - xút, kiềm ăn da, xút, natri hydroxit, kiềm natri.
Caustic soda là chất rắn màu trắng hoặc hơi vàng, hơi trơn khi chạm vào, được tạo ra bằng cách điện phân từ natri clorua. Natri hydroxit là chất kiềm mạnh có thể phá hủy các chất hữu cơ: giấy, gỗ và da người, gây bỏng với mức độ nghiêm trọng khác nhau.
Tính chất của natri hydroxit
Ngành công nghiệp sản xuất natri hydroxit ở dạng bột màu trắng, không mùi, dễ vỡ. Xút kỹ thuật có thể được cung cấp dưới dạng các dung dịch khác nhau: thủy ngân, hóa chất, màng ngăn. Thông thường nó là chất lỏng không màu hoặc hơi có màu, được đậy kín trong thùng chứa chịu kiềm. Natri hydroxit dạng hạt cũng được sản xuất để phục vụ các nhu cầu kỹ thuật khác nhau.
Caustic là một chất hòa tan trong nước, khi tiếp xúc với nước sẽ giải phóng một lượng nhiệt lớn. Dung dịch kiềm natri khi chạm vào hơi trơn, giống như xà phòng lỏng.
Các tính chất khác của natri hydroxit
- Không hòa tan trong axeton, ete;
- Nó hòa tan tốt trong glycerin, ethanol và metanol (dung dịch rượu);
- Caustic rất hút ẩm nên soda phải được đóng gói trong hộp chống thấm nước và bảo quản ở nơi khô ráo;
- Không cháy, điểm nóng chảy - 318°C;
- Điểm sôi - 1390°C;
- Đặc tính nguy hiểm của natri hydroxit là phản ứng dữ dội khi tiếp xúc với các kim loại như nhôm, kẽm, chì và thiếc. Là một bazơ mạnh, xút có thể tạo thành khí dễ cháy nổ (hydro);
- Nguy cơ hỏa hoạn cũng phát sinh khi kiềm natri tiếp xúc với amoniac;
- Khi nóng chảy, nó có thể phá hủy đồ sứ và thủy tinh.
Ở quy mô công nghiệp, chất này nên được sử dụng cẩn thận vì không tuân thủ các biện pháp an toàn sẽ gây nguy hiểm cho con người.
Ứng dụng của natri hydroxit
Trong công nghiệp thực phẩm, natri kiềm được biết đến là chất phụ gia thực phẩm – chất điều chỉnh độ axit E-524. Nó được sử dụng trong sản xuất ca cao, caramel, kem, sô cô la và nước chanh. Ngoài ra, xút được thêm vào các món nướng và bánh nướng xốp để có độ xốp mịn hơn, đồng thời xử lý sản phẩm bằng dung dịch xút trước khi nướng giúp có được lớp vỏ giòn, màu nâu vàng.
Nên sử dụng natri hydroxit để có được độ đặc và mềm của sản phẩm. Ví dụ, ngâm cá trong dung dịch kiềm sẽ tạo ra một khối giống như thạch để chế biến lutefisk, một món ăn truyền thống của người Scandinavi. Phương pháp tương tự được sử dụng để làm mềm ô liu.
Natri hydroxit được sử dụng khá rộng rãi trong ngành mỹ phẩm. Trong sản xuất các sản phẩm chăm sóc cá nhân (xà phòng, dầu gội, kem), cũng như chất tẩy rửa, natri hydroxit cần thiết cho quá trình xà phòng hóa chất béo và hiện diện như một chất phụ gia kiềm nhũ hóa.
Các ứng dụng khác của natri hydroxit:
- Trong ngành giấy và bột giấy;
- Để sản xuất dầu và sản xuất dầu diesel sinh học trong ngành lọc dầu;
- Để khử trùng và xử lý vệ sinh cơ sở, vì xút có đặc tính trung hòa các chất trong không khí có hại cho con người;
- Trong cuộc sống hàng ngày để làm sạch đường ống bị tắc, cũng như để loại bỏ bụi bẩn trên các bề mặt khác nhau (gạch, men, v.v.).
Tại sao xút lại nguy hiểm?
Khi tiếp xúc với da, niêm mạc hoặc mắt người, natri hydroxit gây bỏng hóa chất khá nghiêm trọng. Ngay lập tức rửa sạch vùng cơ thể bị ảnh hưởng bằng nhiều nước.
Nếu vô tình nuốt phải, nó sẽ gây tổn thương (bỏng hóa chất) cho thanh quản, khoang miệng, dạ dày và thực quản. Khi sơ cứu, bạn có thể cho nạn nhân uống nước hoặc sữa.
Bài viết phổ biếnĐọc thêm bài viết
02.12.2013
Tất cả chúng ta đều đi bộ rất nhiều trong ngày. Ngay cả khi chúng ta có lối sống ít vận động, chúng ta vẫn đi bộ - suy cho cùng, chúng ta...
604429 65 Thêm chi tiết
10.10.2013
Năm mươi năm đối với phái đẹp là một cột mốc quan trọng mà mỗi giây đều phải vượt qua...
443889 117 Thêm chi tiết
02.12.2013
Ngày nay, việc chạy bộ không còn gây được nhiều đánh giá nhiệt tình như cách đây ba mươi năm. Khi đó xã hội sẽ...
Natri hydroxit, natri hydroxit- Hợp chất vô cơ, thành phần hydroxit NaOH. Nó là một tinh thể màu trắng đục và rất hút ẩm. Chất này hòa tan cao trong nước và khi kết hợp với nước sẽ giải phóng một lượng nhiệt lớn.
Thể hiện tính chất kiềm mạnh. Giá trị pH của dung dịch nước 1% là 13.
Natri hydroxit là một hợp chất độc hại và cũng có thể ăn mòn kim loại. Chất này được sử dụng trong sản xuất nhiều sản phẩm, đặc biệt là chất hoạt động bề mặt, giấy, mỹ phẩm và thuốc.
Tính chất vật lý
Natri hiđroxit NaOH là chất rắn màu trắng. Natri ăn da còn sót lại trong không khí sẽ sớm tiêu tan vì nó hút hơi ẩm từ không khí. Chất này hòa tan tốt trong nước và tỏa ra một lượng nhiệt lớn.
Độ hòa tan trong metanol là 23,6 g / l (ở 28 ° C), trong etanol - 14,7 g / l (28 ° C).
Dung dịch xút có cảm giác không ổn khi chạm vào.
Nhiệt động lực học của giải pháp
Entanpy của dung dịch nước loãng vô hạn là -44,45 kJ/mol.
Hydrat kết tinh từ dung dịch nước:
- ở 12,3-61,8 ° C - NaOH H 2 O monohydrat (hệ tinh thể trực thoi, điểm nóng chảy 65,1 ° C; mật độ 1,829 g / cm; ΔH 0 rtv-425,6 kJ/mol)
- trong khoảng -28 ... -24 ° C - NaOH 7H 2 O heptahydrat;
- từ -24 đến -17,7 ° C - NaOH 5H 2 O pentahydrat;
- từ -17,7 đến -5,4 ° C - NaOH 4H 2 O tetrahydrat (biến đổi α);
- từ -8,8 đến 15,6 ° C - NaOH 3,5 H 2 O (điểm nóng chảy 15,5 ° C).
- từ 0°C đến 12,3°C - NaOH 2H 2 O dihydrat;
Biên lai
Trong lịch sử, phương pháp đầu tiên để sản xuất natri hydroxit là sự tương tác giữa soda Na 2 CO 3 và nước vôi tôi CaO:
Phản ứng được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách khuấy và nhiệt độ cao, vì vậy nó được thực hiện trong lò phản ứng bằng thép có máy khuấy. Sau khi thu được sản phẩm, canxi cacbonat hòa tan được tách ra khỏi sản phẩm và dung dịch natri hydroxit còn lại được làm bay hơi ở 180°C trong các thùng chứa bằng gang mà không tiếp xúc với không khí. Bằng cách này, có thể thu được dung dịch có nồng độ lên tới 95%.
Năm 1892, độc lập với nhau, nhà khoa học người Mỹ Hamilton Kastner và Karl Kellner người Áo đã phát hiện ra phương pháp sản xuất hydroxit bằng cách điện phân natri clorua, phương pháp này rất phổ biến trong tự nhiên. Quá trình phản ứng có thể được mô tả bằng phương trình tổng thể:
Phương pháp này vẫn là phương pháp công nghiệp chính để sản xuất NaOH, nhưng một số điều kiện tổng hợp đã được sửa đổi. Đặc biệt, để ngăn chặn phản ứng giữa sản phẩm và nguyên liệu ban đầu, các giai đoạn tương tác khác nhau được thực hiện trong các lò phản ứng riêng biệt hoặc tách biệt. Theo tiêu chí này, ba phương pháp chính được phân biệt: thủy ngân, màng ngăn và màng.
Quá trình thủy ngân
Phương pháp tổng hợp NaOH ban đầu sử dụng điện cực thủy ngân làm cực âm. Đi tới cực âm, các ion natri tạo thành hỗn hống lỏng có thành phần thay đổi NaHg n:
Hỗn hống được tách khỏi hệ thống phản ứng và chuyển sang hệ thống khác, tại đó hỗn hống phân hủy với nước tạo thành natri hydroxit:
Phương pháp này tạo ra dung dịch NaOH có nồng độ 50-73% và thực tế không có chất gây ô nhiễm (clo, natri clorua). Thủy ngân hình thành do quá trình phân hủy được đưa trở lại điện cực.
Ở cực dương (than chì hoặc loại khác), quá trình oxy hóa các ion clorua xảy ra với sự hình thành clo tự do
Ngoài ra, còn xảy ra các phản ứng phụ: oxy hóa ion hydroxit và hình thành điện hóa ion clorat. Quá trình thủy phân clo thu được cũng có thể tạo ra một lượng nhỏ ion hypochlorite.
Quá trình màng
Trong phương pháp màng ngăn, không gian giữa cực âm và cực dương được ngăn cách bằng một vách ngăn không cho dung dịch và khí đi qua nhưng không cản trở dòng điện đi qua và sự di chuyển của các ion. Thông thường, vải amiăng, xi măng xốp, sứ,… được sử dụng làm vách ngăn.
Dung dịch NaCl được cung cấp cho không gian cực dương: các ion clorua bị khử ở cực dương (graphite hoặc magnetite), và các cation Na + (và một phần, Cl - anion) di chuyển qua màng ngăn đến không gian cực âm. Ở đó, các cation được kết hợp với các ion hydroxit được hình thành bằng cách khử nước trên cực âm sắt hoặc đồng:
Kết quả là hỗn hợp natri hydroxit và natri clorua có hàm lượng NaOH 10-15% (và khoảng 18% NaCl) được giải phóng khỏi không gian cực âm. Bằng cách bay hơi, có thể tăng nồng độ hydroxit lên 50%, nhưng hàm lượng clorua vẫn còn đáng kể. Để tách clorua ra khỏi hỗn hợp, nó được xử lý bằng amoniac lỏng để tạo thành amoni clorua dễ pha loãng (tuy nhiên, phương pháp này hiếm khi được sử dụng do chi phí thực hiện cao). Một phương pháp cũng được sử dụng bao gồm làm nguội hỗn hợp và tách các tinh thể NaOH · 3,5H 2 O hydrat, sau đó được khử nước thêm.
Quá trình màng
Phương pháp này được DuPont phát triển vào những năm 1970 và được coi là phương pháp tiên tiến nhất trong số các phương pháp hiện có. Trong quá trình màng, màng trao đổi cation được lắp đặt trong lò phản ứng, màng này có khả năng cho các ion Na + di chuyển vào không gian cực âm và ngăn chặn sự di chuyển của các ion hydroxit di chuyển theo hướng ngược lại - do đó làm tăng nồng độ các thành phần NaOH trong không gian catôt. Nồng độ 30-35% được coi là có lợi về mặt kinh tế cho quá trình tổng hợp và các màng mới nhất có thể tăng giá trị này lên 50%.
Về mặt lý thuyết, phương pháp này không tạo ra natri clorua, nhưng sự xâm nhập của ion clorua qua màng vẫn có thể xảy ra.
Chuẩn bị NaOH rắn
NaOH rắn (xút ăn da) thu được bằng cách làm bay hơi dung dịch của nó đến hàm lượng nước dưới 0,5-1,5%. Đầu tiên, dung dịch 50% được làm bay hơi trong chân không đến nồng độ 60% và đạt được nồng độ 99% bằng cách sử dụng chất lỏng truyền nhiệt (hỗn hợp NaNO 2, NaNO 3, KNO 3) ở nhiệt độ trên 400 ° C: dung dịch được bơm vào buồng bay hơi đã được gia nhiệt, tại đây phần nước còn lại được tách ra.
Tem
Natri hydroxit có hai dạng: rắn và lỏng. Xút dạng hạt rắn là một khối rắn màu trắng có kích thước vảy 0,5-2 cm. Dung dịch xút ăn da hiếm có không màu. Các dung dịch natri hydroxit quan trọng về mặt thương mại với nồng độ 50%.
Xút kỹ thuật được sản xuất với các nhãn hiệu sau:
- TR - thủy ngân rắn;
- TD - màng ngăn rắn (hợp nhất)
- PP - dung dịch thủy ngân;
- РХ - dung dịch hóa học;
- RD - giải pháp màng ngăn.
Tính chất hóa học
Natri hydroxit tích cực hấp thụ độ ẩm từ không khí, tạo thành hydrat có nhiều thành phần khác nhau, bị phân hủy khi đun nóng:
Hợp chất này tan rã tốt trong dung dịch:
Thể hiện tính chất kiềm mạnh, natri hydroxit dễ dàng tương tác với axit, oxit và hydroxit axit và lưỡng tính:
NaOH dễ dàng phản ứng với halogen và ở nhiệt độ cao cũng phản ứng với kim loại:
Khi tương tác với các muối là dẫn xuất của bazơ yếu, các hydroxit tương ứng được hình thành:
Phản ứng với carbon monoxide, natri formate được tổng hợp:
Yêu cầu bảo mật
Caustic soda có khả năng chống cháy nổ. Chất ăn da, ăn mòn. Theo mức độ tác động lên cơ thể, nó thuộc về các chất thuộc loại nguy hiểm thứ 2. Cả chất rắn và dung dịch đậm đặc đều gây bỏng rất nặng. Tiếp xúc với chất kiềm vào mắt có thể dẫn đến bệnh nặng và thậm chí mất thị lực. Trong trường hợp tiếp xúc với da, màng nhầy hoặc mắt, vết bỏng hóa chất nghiêm trọng sẽ được hình thành. Trong trường hợp tiếp xúc với da, rửa sạch bằng dung dịch axit axetic yếu.
Khi làm việc phải sử dụng thiết bị bảo hộ: kính bảo hộ, găng tay cao su, quần áo cao su chống hóa chất.
Ứng dụng
Natri hydroxit được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và trong đời sống hàng ngày:
- Caustic được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy phân loại (quy trình sunfat) cellulose, trong sản xuất giấy, bìa cứng, sợi nhân tạo, ván sợi.
- Để xà phòng hóa chất béo sản xuất xà phòng, dầu gội đầu và các chất tẩy rửa khác. Gần đây, các sản phẩm gốc natri hydroxit (có bổ sung kali hydroxit, đun nóng đến 50-60 độ C, được sử dụng trong lĩnh vực rửa công nghiệp để làm sạch các sản phẩm thép không gỉ khỏi dầu mỡ và các chất dầu khác, cũng như cặn gia công cơ khí.
- TRONG công nghiệp hóa chất - cho trung hòa axit và oxit axit, làm thuốc thử hoặc chất xúc tác trong các phản ứng hóa học, trong phân tích hóa học để chuẩn độ, khắc nhôm và sản xuất kim loại nguyên chất, trong lọc dầu- để sản xuất dầu.
- Để sản xuất nhiên liệu diesel sinh học -được lấy từ dầu thực vật và được sử dụng để thay thế nhiên liệu diesel thông thường. Để thu được dầu diesel sinh học, một đơn vị khối lượng rượu được thêm vào chín đơn vị khối lượng dầu thực vật (nghĩa là tỷ lệ là 9: 1), cũng như chất xúc tác kiềm (NaOH). Este thu được (chủ yếu là axit linoleic) có tính dễ cháy tuyệt vời do số cetane cao. Nếu nhiên liệu diesel khoáng có đặc điểm là chỉ số 50-52% thì metyl ete tương ứng là 56-58% cetan. Nguyên liệu thô để sản xuất dầu diesel sinh học có thể là các loại dầu thực vật khác nhau: hạt cải dầu, đậu nành và các loại khác, ngoại trừ những loại có chứa hàm lượng cao axit palmitic (dầu cọ). Trong quá trình sản xuất, quá trình este hóa cũng tạo ra glycerin, được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và giấy hoặc được chế biến thành Epichlorohydrin bằng phương pháp Solvay.
- Làm sao chất xử lý tắc nghẽn đường ống thoát nước,ở dạng hạt khô hoặc là một phần của gel. Natri hydroxit phân hủy tắc nghẽn và tạo điều kiện cho nó dễ dàng di chuyển dọc theo đường ống.
- Trong phòng thủ dân sự cho khử khí và trung hòa các chất độc hại, bao gồm sarin, trong thiết bị tái tạo (thiết bị thở khép kín (IBA), để lọc khí carbon dioxide khỏi khí thở ra.
- Natri hydroxit còn được dùng để làm sạch khuôn lốp.
- Trong nấu ăn:để rửa và gọt vỏ trái cây và rau quả, trong sản xuất sô cô la và ca cao, đồ uống, kem, màu caramel, để làm mềm ô liu và tạo màu đen cho chúng, trong sản xuất các sản phẩm bánh mì. Đã đăng ký làm thực phẩm bổ sung E524.
- Trong thẩm mỹ để loại bỏ các vùng da bị sừng hóa: mụn cóc, u nhú.
Video về chủ đề
Hình ảnh liên quan
Natri hydroxit (phụ gia thực phẩm E524, xút, natri hydroxit, xút) là một khối rắn kết hợp có màu hơi vàng hoặc trắng. Theo tính chất hóa học của nó, natri hydroxit là chất kiềm mạnh.
Tính chất chung của natri hydroxit
Caustic soda thường có sẵn ở dạng dung dịch trong suốt, không màu hoặc ở dạng bột nhão.
Xút hòa tan tốt trong nước, sinh nhiệt. Khi tương tác với không khí, chất này sẽ lan rộng nên nó được bán trong các hộp kín. Trong điều kiện tự nhiên, natri hydroxit là một phần của khoáng vật bruxit. Điểm sôi của natri hydroxit là 1390 ° C, điểm nóng chảy là 322 ° C.
Chuẩn bị natri hydroxit
Năm 1787, bác sĩ Nicolas Leblanc đã phát triển một phương pháp thuận tiện để sản xuất natri hydroxit từ natri clorua. Sau này, phương pháp của Leblanc được thay thế bằng phương pháp điện phân sản xuất xút. Năm 1882, phương pháp ferritic để sản xuất natri hydroxit được phát triển dựa trên việc sử dụng tro soda.
Hiện nay, natri hydroxit thường được sản xuất bằng cách điện phân dung dịch muối. Phương pháp ferrite để sản xuất xút hiện nay khá hiếm được sử dụng.
Ứng dụng của natri hydroxit
Natri hydroxit là một hợp chất hóa học cực kỳ phổ biến và được sử dụng rộng rãi. Khoảng bảy mươi triệu tấn xút được sản xuất hàng năm.
Caustic soda được sử dụng trong các ngành công nghiệp dược phẩm, hóa chất, thực phẩm, mỹ phẩm và dệt may. Caustic soda được sử dụng trong sản xuất phenol tổng hợp, glycerin, thuốc nhuộm hữu cơ và thuốc. Hợp chất này có thể vô hiệu hóa các thành phần có trong không khí có hại cho cơ thể con người. Vì vậy, dung dịch natri hydroxit thường được sử dụng để khử trùng mặt bằng.
Trong công nghiệp thực phẩm, natri hydroxit được sử dụng làm chất điều chỉnh độ axit giúp ngăn ngừa sự vón cục và đóng bánh. Phụ gia thực phẩm E524 duy trì tính nhất quán cần thiết của sản phẩm trong sản xuất bơ thực vật, sô cô la, kem, bơ, caramel, thạch và mứt.
Trước khi nướng, đồ nướng được xử lý bằng dung dịch xút để có được lớp vỏ giòn màu nâu sẫm. Ngoài ra, phụ gia thực phẩm E524 còn được dùng để tinh chế dầu thực vật.
Tác hại của natri hydroxit
Caustic soda là một chất độc hại có tác dụng phá hủy màng nhầy và da. Vết bỏng natri hydroxit lành rất chậm, để lại sẹo. Sự tiếp xúc của chất này với mắt thường dẫn đến mất thị lực. Nếu chất kiềm dính vào da, hãy rửa sạch vùng bị ảnh hưởng bằng dòng nước. Nếu nuốt phải, xút sẽ gây bỏng thanh quản, khoang miệng, dạ dày và thực quản.
Tất cả các công việc với natri hydroxit phải được thực hiện bằng kính an toàn và quần áo bảo hộ.