Домой Регистрация
Приветствуем вас, Гость



Форма входа

Население


Вступайте в нашу группу Вконтакте! :)




ПОИСК


Опросник
Используете ли вы афоризмы и цитаты в своей речи?
Проголосовало 514 человек


Едкий натрий что это такое


Формула едкого натра, химические свойства и область применения

Гидроксид натрия имеет большое значение для промышленности, этим и обусловлено его широкое распространение. Каустик, или едкий натр, применяется практически во всех областях жизни человека — от химического производства до пищевой отрасли. Несмотря на свои разъедающие свойства, эта щелочь зарегистрирована как пищевая добавка Е524. Это не означает, что она вообще не несет вред для здоровья, хотя в минимальных дозах каустическая сода неопасна.

Гидроксид натрия крайне опасен в превышающих норму дозировках

История открытия и происхождения вещества

В древности это вещество добывали из природных озер, об этом даже имеются упоминания в Библии. Конечно, тогда еще была неизвестна его формула, а также все свойства, но по описанию похоже, что это был именно каустик.

В древнеримских и древнегреческих письменных источниках известных ученых и философов того времени содержатся сведения о веществе nitrum. Оно имело вид больших твердых кусков белого либо черного цвета и их промежуточных оттенков. Дело в том, что в природных условиях каустическая сода чаще всего загрязнена углем, а в то время еще не было придумано методик очистки. Но даже такую форму активно применяли для очищения домашней утвари, посуды и других предметов быта.Вещество натрий было упомянуто ещё во времена древнего Рима под названием nitrum

В IV веке до нашей эры начали производить мыло, используя при этом натриевую щелочь. Спектр добычи этого вещества несколько расширился, и теперь едкий натр выделяли из пепла растения Salsola Soda. Мыло использовалось преимущественно для стирки белья, а позже, когда в арабских странах в него додумались добавлять ароматические масла, его начали применять в косметологии.

С этого момента мыловарение стало активно развиваться, а его технологии — совершенствоваться. Но всегда и везде каустик являлся неотъемлемым ингредиентом любого хорошего мыла.

Только в XVII веке ученый Дюамель дю Монсо отграничил натриевую щелочь от других химических соединений, с которыми ранее ее объединяли — двууглекислый натрий, гидроксид калия, а также карбонаты натрия и калия. Он разделил их по свойствам и дал им названия, которыми химики пользуются и по сей день.

Химические и физические свойства

Формула каустической соды — NaOH.

Едкий натрий имеет кристаллическую структуру

Едкий натр имеет вид кристаллического порошка белого цвета. Кристаллы твердые, не крошатся, легко растворимы в воде. Имеют сильную щелочную реакцию — ph23. Для сравнения, уровень кислотно-щелочного баланса пищевой соды — 8. Как видно из формулы, едкий натрий состоит из молекул водорода, кислорода и натрия, которые полностью диссоциируют в воде, благодаря чему он относится к сильным химическим основаниям.

Физические характеристики натриевой щелочи следующие:

В 100 мл возможно полностью растворить 108,7 г вещества. Процесс идет с выделением большого количества тепловой энергии, что делает его взрывоопасным.

Происходит экзотермическая реакция при контакте гидроксида натрия с водой

Кристаллы гидроксида натрия очень гигроскопичны, способны мгновенно поглощать воду в газообразном состоянии из окружающего воздуха, при этом даже видно, как они «расплываются». Формула водного раствора едкого натра — NaOH·3,5Н2О.

Растворенная щелочь имеет определенную мылкость, если растереть ее пальцами. Это ощущение обусловливается активным омылением кожного жира под ее воздействием. Подобными свойствами обладают также гидроксиды калия, барита, лития, рубидия, цезия и таллия. По этой причине раньше многие из них относились к одному веществу.

Каустик взаимодействует с кислотами и их оксидами, солями и гидроксидами, а также с галогенами, серой и фосфором. С металлами проявляет коррозийно-активные свойства, что позволяет хорошо очищать их поверхность от окислов.

В этом видео рассказано про гидроксид натрия:

Каустик относится ко второму классу опасности, это говорит о том, что он высокоопасен и требует специальных мер предосторожности при перевозке и применении.

Получение различными способами

В лабораторных и промышленных целях каустик получают по-разному, однако есть наиболее популярные методы, которые просты в использовании и позволяют получить качественный продукт.

Диафрагменный метод

Считается наиболее простым с точки зрения организации и используемых материалов для конструкции электролизера. Согласно этому способу соляной раствор подается к аноду через катодную сетку асбестовой диафрагмой. Водород при этом выводится при помощи специальной трубки, не проникая через сетку из-за противотока, благодаря которому получение щелочи отделено от хлора. Выделение кислорода вредит процессу и может привести к разрушению анода.

Диафрагменный процесс является одним из самых распространенных методов синтеза гидроксида натрия

Полученный в результате реакции раствор щелочи выпаривают, избавляют от примесей, выпадающих в осадок, и доводят до кристаллизации. Хлор, выделенный во время реакции, сжижается либо используется в производстве хлорсодержащих продуктов. Диафрагменный метод ценится за простоту и незатратность, поэтому до сих пор широко применяется для получения каустика.

Мембранное производство

Этот метод считается самым эффективным, но его довольно сложно организовать. Процессы сходны с диафрагменным методом, однако вместо проницаемой диафрагмы анод отделен от катода плотной мембраной, через которую не могут проходить анионы, в то время как катионы свободно просачиваются. В таком случае производство получается более чистым, с минимальным количеством побочных продуктов и примесей. Еще одной особенностью является наличие двух потов, а не одного, как в диафрагменном синтезе.

Несмотря на сложность мембранного производства, с помощью него можно получить более чистую щелочь

Солевой раствор точно так же проникает к аноду, а к катоду подается деионизированная вода. В результате из катодного пространства вытекает щелочь и водород почти без примесей, а кроме того, практически не требующие выпаривания, так как находятся в приемлемой концентрации.

Мембранные системы довольно сложны и требуют тщательнейшей предварительной очистки подающихся растворов из-за уязвимости катионообменных мембран к примесям и дороговизны материала, из которого они изготовлены. К тому же необходимо устанавливать системы управления и контроля за процессом, что само по себе сложно и затратно.

Мембранный процесс производства крайне затратен и сложно устроен, поэтому применяется редко
Использование жидкого ртутного катода

Электролиз с использованием ртути позволяет получить гораздо более чистый продукт, чем при диафрагменном методе. Кроме того, если сравнивать с мембранным способом получения каустика, то ртутный намного проще.

Установка состоит из следующих компонентов:

Катодом является непрерывный ртутный поток, подаваемый насосом, аноды чаще всего делают из графита или угля. Параллельно со ртутным потоком через электролизер проходит раствор поваренной соли.

Ртуть крайне дорога в стоимости и сильно вредит окружающей среде, поэтому ртутный методпочти не используется для производства щелочи

На аноде идет процесс оксигенации ионов хлора из солевого раствора выделением хлора. Хлор с отработанным анолитом выводится, хлор извлекают, а анолит донасыщают и освобождают от примесей, после чего снова подают в электролизер.

На катоде образуется слабый раствор натрия в ртути — амальгама натрия. Далее амальгама поступает в разлагатель вместе с высоко очищенной водой. Там амальгама натрия практически полностью разлагается водой в результате самопроизвольно протекающего химического процесса. В итоге образуется каустический раствор, водород и ртуть.

В результате ртутного метода раствор натра почти не содержит примесей и считается высококачественным. Очищенная от натрия ртуть направляется обратно на электролиз, водород подлежит очистке.

Однако ввиду высокой стоимости ртути и неэкологичности метода использование ртутного катода постепенно вытесняется другими способами получения натриевой щелочи, в частности, мембранным способом.

Применение натриевой щелочи

Ежегодно в мире синтезируется более 58 миллионов тонн едкого натра, что обусловлено широким спектром отраслей, в которых он используется.

  1. В химическом производстве каустик незаменим при травлении алюминия, нейтрализации сильных кислот и их оксидов, а также для омыливания жиров, синтезирования эфиров, получения волокон и выделения чистых металлов и других химических соединений.
  2. В бумажной промышленности натр применяется для качественной обработки целлюлозы, в частности для избавления от древесного лигнина.
  3. Хозяйственная деятельность также не обходится без этого вещества, так как практически все чистящие и моющие средства — порошки, шампуни, мыла, гели и так далее — имеют в своем составе этот ингредиент, и, собственно, именно благодаря ему и появляется так называемый мыльный эффект. Также гранулы и гель с содержанием натра используют как растворитель засоров в трубах.

    Благодаря каустической соде легко можно прочистить засоры в трубах

  4. Производство дизельного биотоплива. Для его синтеза используется растительное сырье масличных культур — рапсовое, соевое, льняное и другие — 9 частей, спирт — 1 часть, и едкий натр в качестве катализатора. В результате получается легковоспламеняемый эфир с высоким цетановым числом (аналог октанового числа бензина). Как побочный продукт производства образуется глицерин, также применяемый во многих областях промышленности.
  5. В пищевой отрасли каустик участвует в приготовлении кондитерских и хлебобулочных изделий, консервировании маслин, производстве мороженого, шоколада и конфет.
  6. Табачная и ликеро-водочная промышленность также широко применяет натр для производства своей продукции.
  7. В медицине — при синтезировании лекарств и наркотических веществ. Косметологией натриевая щелочь используется для удаления таких доброкачественных новообразований, как бородавки, папилломы и родинки.
  8. Кроме того, гидроксид натрия применяется в текстильной промышленности и производстве матового стекла (при воздействии разогретого основания на обычное стекло происходит выщелачивание силикатов, и поверхность стекла становится матовой).

Таким образом, неудивительно, что синтез этого вещества во всем мире так популярен, ведь каустик востребован практически во всех отраслях промышленности.

Опасность и меры предосторожности

При попадании на кожу, слизистые оболочки и внутрь человеческого тела каустическая сода способна вызвать тяжелые химические ожоги, которые могут нанести непоправимый вред организму — некротические поражения тканей, потеря участков кожного покрова, атрофию зрительного нерва, некоторых функций вплоть до летального исхода в зависимости от степени поражения и своевременности оказания квалифицированной медицинской помощи. Ожоги щелочью даже опаснее кислотных воздействий — разъедание трудно остановить, а еще сложнее избавиться от последствий и вернуть все в норму.

Обязательно придерживайтесь техники безопасности про работе с щелочью

Если раствор едкой соды попал на кожу или слизистые оболочки, требуется срочно промыть пораженный участок слабым раствором уксуса, а после — чистой проточной водой.

Кроме повреждения тканей тела, едкий натр растворяет все органические вещества. При выбросе его в окружающую среду без предварительной нейтрализации может надолго загрязнить почву и выжечь на ней все живое, в том числе растения на поверхности и живые организмы в толще грунта. То же касается и попадания в природные водоемы, где его раствор хоть и слабеет, но все же вызывает гибель рыбы и всей водной экосистемы в окрестностях выброса.

В промышленных масштабах каустик нейтрализуют кислотой. Химическая реакция, возникающая при соединении этих веществ, способствует образованию соли и воды: NaOH + HCl = NaCl + h3O.

Так же поступают и с другими опасными гидроксидами, например, едким калием (h3SO4 + KOH = h3O + KSO4).

Это интересно: кальцинированная сода инструкция по применению.

Во время любого взаимодействия обязательно нужно учитывать свойства едкого натра и использовать средства для защиты:

Кроме того, необходимо учитывать, что гидроксид натрия, находящийся в воздухе, не должен превышать концентрацию в 0,5 мг/м³.

Таким образом, едкий каустик является не только очень ценным для промышленности, но и крайне опасным веществом. Поэтому любое использование его в производстве или дома должно предусматривать обязательную защиту организма от его вредного воздействия. Кроме того, очень важно правильно дозировать этот гидроксид во избежание ожогов и отравления.

Едкий натр - это... Что такое Едкий натр?

Гидроксид натрия лат. Natrii hydroxidum; другие названия — каустическая сода, каустик, едкий натр, едкая щёлочь. Самая распространенная щёлочь, химическая формула NaOH. В год в мире производится и потребляется более 57 миллионов тонн едкой щёлочи. Гидроксид натрия также используется для мойки пресс-форм автопокрышек, называется Mold Cleaner фирмы «NALCO». Интересна история тривиальных названий как гидроксида натрия, так и других щелочей, название «едкая щёлочь» обусловлено свойством разьедать кожу, бумагу, стекло и вызывать сильные ожоги. До XVII века, щёлочью (фр. alkali) называли также карбонаты натрия и калия. В 1736 французский учёный А. Л. Дюамель дю Монсо впервые различил эти вещества: гидроксид натрия стали называть каустической содой, карбонат натрия — кальцинированной содой (по растению Salsola Soda, из золы которого её добывали), а карбонат калия — поташем. В настоящее время содой принято называть натриевые соли угольной кислоты. В английском и французском языках слово sodium означает натрий, potassium — калий.

Физические свойства

Гидроксид натрия

Термодинамика растворов

ΔH0 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; ΔH0обр −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·3,5Н2О (температура плавления 15,5 °C);

Химические свойства

Гидроксид натрия (едкая щёлочь)— сильное химическое основание (к сильным основаниям относят гидроксиды, молекулы которых полностью диссоциируют в воде), к ним относят гидроксиды щелочных и щёлочно-земельных металлов подгрупп Iа и IIа периодической системы Д. И. Менделеева, KOH (едкий калий), Ba(OH)2 (едкий барит), LiOH, RbOH, CsOH. Щёлочность (основность) определяется валентностью металла, радиусом внешней электронной оболочки и электрохимической активностью: чем больше радиус электронной оболочки (увеличивается с порядковым номером), тем легче металл отдает электроны, и тем выше его электрохимическая активность и тем левее располагается элемент в ряду электрохимической активности металлов, в котором за ноль принята активность водорода.

Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13). Основными методами определения щелочей в растворах являются реакции на гидроксильную группу (OH-), (c фенолфталеином — малиновое окрашивание и метиловым оранжевым (метилоранжем) — жёлтое окрашивание). Чем больше гидроксилов находится в растворе, тем сильнее щелочь и тем интенсивнее окраска индикатора.

Гидроксид натрия вступает в реакции:

1.Нейтрализации с различными веществами в любых агрегатных состояниях, от растворов и газов до твердых веществ:

NaOH + HCl → NaCl + h3O

(в целом такую реакцию можно представить простым ионным уравнением, реакция протекает с выделением тепла (экзотермическая реакция): OH- + h4O+ → 2h3O.)

ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + h3O

так и с растворами:

ZnO + 2NaOH(раствор) + h3O → Na2[Zn(OH)4](раствор)+h3

(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.)

2NaOH + CO2 → NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + h3O

2Na+ + CO3- + H+ + OH- → NaHCO3 + Na+ + OH- → Na2CO3 + h3O

SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + h3O

(1) h3S + 2NaOH = Na2S + 2h3O (при избытке NaOH)

(2) h3S + NaOH = NaHS + h3O (кислая соль, при отношении 1:1)

2. Обмена с солями в растворе:

2NaOH +CuSO4 → Cu (OH)2↓ + Na2SO4,

2Na+ + 2OH- + Cu2+ + SO42- → Cu(OH)2↓+ Na2SO4

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.

6NaOH + Al2(SO4)3 → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4.

6Na+ + 6OH- + 2Al3+ + SO42- → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4.

3. С неметаллами:

например, с фосфором — с образованием гипофосфита натрия:

4Р + 3NaOH + 3Н2О → РН3 + 3NaН2РО2.

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3h3O

2NaOH + Cl2 → NaClO + NaCl + h3O(дисмутация хлора)

2Na+ + 2OH- + 2Cl- → 2Na+ + 2O2- + 2H+ + 2Cl- → NaClO + NaCl + h3O

6NaOH + 3I2 → NaIO3 + 5NaI + 3h3O

4. С металлами: Гидроксид натрия вступает в реакцию с алюминием, цинком, титаном. Он не реагирует с железом и медью (металлами, которые имеют низкий электрохимический потенциал). Алюминий легко растворяется в едкой щёлочи с образованием хорошо растворимого комплекса — тетрагидроксиалюмината натрия и водорода:

2Al0 + 2NaOH + 6h3O → 3h3↑ + 2Na[Al(OH)4]

2Al0 + 2Na+ + 8OH- + 6H+ → 3h3↑ + 2Na+[Al3+(OH)-4]-

5. С эфирами, амидами и алкилгалогенидами (гидролиз):

Гидролиз эфиров

(C17h45COO)3C3H5 + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3C17h45COONa

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.

6. С многоатомными спиртами — с образованием алкоголятов:

HO-Ch3-Ch3ОН + 2NaOH → NaO-Ch3-Ch3-ONa + 2Н2O

7. Со стеклом: в результате длительного воздействия горячей гидроокиси натрия поверхность стекла становится матовой (выщелачивание силикатов):

SiO2 + 4NaOH → (2Na2O)·SiO2 + 2h3O.

Качественное определение ионов натрия возможно несколькими способами

Ионы натрия придают пламени жёлтую окраску

1. По цвету пламени горелки — ионы натрия придают пламени жёлтую окраску:

2. С использованием специфических реакций на ионы натрия:

Реагент Фторид аммония Нитрит цезия-калия-висмута Ацетат магния Ацетат цинка Пикро-

лоновая кислота

Диокси-

винная кислота

Бромбензол-

сульфокислота

Цвет осадка
белый бледно-жёлтый жёлто-зеленый желто-зеленый белый белый бледно-жёлтый

Способы получения

Промышленные способы получения

В промышленном масштабе гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (каменная соль NaCl) с одновременным получением водорода и хлора:

2NaCl + 2h3О = h3↑ + Cl2↑ + 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 ртутным 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 h3O + 2,8 МДж = 1,00 Cl2 + 1,10 NaOH + 0,03 h3,

Основные показатели различных методов производства даны в таблице:

Показатель на 1 тонну NaOH Ртутный метод Диафрагменный метод Мембранный метод Выход хлора % Электроэнергия (кВт·ч) Концентрация NaOH Чистота хлора Чистота водорода Массовая доля O2 в хлоре, % Массовая доля Cl- в NaOH, %
97 96 98,5
3 150 3 260 2 520
50 12 35
99,2 98 99,3
99,9 99,9 99,9
0,1 1—2 0,3
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 [1]. 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 = Cl20, h3O − 2e − 1/2 О2 = h3↑.

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 ртутного 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 = Cl20↑,

который отводится из электролизёра, а на ртутном катоде образуется слабый раствор натрия в ртути, так называемая амальгама:

Na+ + е = Na0 nNa+ + nHg- = Na + Hg

Амальгама 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 + Н20 = NaOH + 1/2Н2↑ + Hg

Полученный 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:

Na2C03 + Са (ОН)2 = 2NaOH + CaC03

В 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:

Na2C03 + Fe203 = Na20 • Fe203 + C02 (1) Na20 • Fe203 -f h30 = 2 NaOH + Fe2O3 (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 Fe2O3, 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 В России согласно ГОСТ 2263-79 производятся следующие марки натра едкого:

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 Массовая доля гидроксида натрия, %, не менее
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 Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок
98,5 94,0 42,0 45,5 43,0 46,0 44,0
Показатели российского рынка жидкого натра едкого в 2005—2006 г. Показатели российского рынка твердого натра едкого в 2005—2006 г.

Применение

Биодизельное топливо

Треска Lutefisk на праздновании Дня Конституции Норвегии

Немецкий рогалик

Едкий натр применяется в огромном множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

Меры предосторожности при обращении с гидроксидом натрия

Гидроксид натрия — едкое и коррозионноактивное вещество. Оно относится к веществам второго класса опасности. Поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьезные химические ожоги. При контакте слизистых поверхностей с едкой щелочью необходимо промыть пораженный участок струей воды, а при попадании на кожу слабым раствором уксусной кислоты. При работе с едким натрием рекомендуется следующие защитные средства: химические брызгозащитные очки для защиты глаз, резиновые перчатки или перчатки с прорезиненной поверхностью для защиты рук, для защиты тела, химически-стойкая одежда пропитанная винилом или прорезиненные костюмы.

ПДК гидроксида натрия в воздухе 0,5 мг/м³.

Литература

Wikimedia Foundation. 2010.

Что такое каустическая сода: свойства и способы применения

Широкое применение каустической соды в быту и промышленности объясняется способностью этой щелочи нейтрализовать органические загрязнения, растворять жиры и пробки из грязи. Выбор чистящих средств в хозяйственных магазинах огромный, но для очистки залежей жира и грязи или устранения аварийного засора в трубах, хозяйки и сантехники со стажем выбирают старое средство — едкий натр.

Что такое каустическая сода

Едкий натр, гидроксид натрия, каустик — это названия одной и той же щелочи. Каустическая сода, химическая формула которой NaOH, в отличие от карбоната натрия (кальцинированной соды) и карбоната калия (поташа) очень активна  — высокая концентрация вызывает ожоги, разъедает вещества органического происхождения. Одна из самых сильных щелочей представляет собой твердое вещество белого цвета, без выраженного запаха. NaOH легко растворяется в воде и впитывает влагу из воздуха с выделением большого количества теплоты. Транспортируют щелочь в водонепроницаемых мешках или в виде раствора.

Каустическая сода обладает набором специфических свойств:

Каустическая сода часто применяется в быту

Промышленное производство каустической соды началось в середине XVIII в., тогда применяли аммиачный и известковый методы, второй был более распространен до ХХ века. На рубеже XIX-XX вв. изобрели электрохимический способ, посредством которого и сейчас получают большую часть каустика. Лидерами производства сейчас являются Китай, США и страны Евросоюза. Выпуск гидроксида натрия отстает от мировых показателей, но потребности внутреннего рынка он удовлетворяет.

Применение в быту

Пользоваться содой легко, а результат появляется быстро, поэтому щелочь применяют всякий раз, когда нужно пробить засор в канализационных трубах, отстирать сложные пятна, отмыть кухонную утварь или духовку. Едкий натр находит применение во многих случаях и помогает поддерживать чистоту в доме, уберечь сад и огород вредителей, прочистить канализационные трубы.

На нашем сайте есть статьи о применении в быту пищевой соды – как очистить чайник от накипи, как отмыть микроволновку.

В сельском хозяйстве

Для сада и огорода используют и пищевую соду. Вот информация для дачников.

Устранение накипи и нагара с посуды

Отмыть несколько слоев жира с духовки и решетки на газовой плите, отмыть кафель, чтобы он сиял, как новый, подарить новую жизнь старым сковородкам и кастрюлькам совсем не сложно. Поскольку все эти загрязнения имеют органическое происхождение, едкий натр самое простое решение проблемы.

Важно! Не используйте каустик для чистки алюминиевой и тефлоновой посуды — вещество разрушает эти материалы.

Натрите кусок хозяйственного мыла, смешайте его с 200 г каустика и силикатным клеем (150 г). Растворите смесь в 10 литрах воды в металлической, лучше эмалированной, емкости. Погрузите посуду и держите на тихом огне около 2 часов. После обработки очищенную утварь нужно хорошо сполоснуть под проточной водой. Для посуды из стекла достаточно 10 минут кипячения.

Также на нашем сайте есть статья о чистке стиральной машины пищевой содой и уксусом.

После обработки каустической содой кастрюли будут как новые

Изготовление домашнего мыла и моющих средств

Домашнее мыловарение приобрело масштабы повального увлечения, полезное хобби позволяет проявить творческие способности и приготовить мыло с учетом личных потребностей. Туалетное мыло состоит из NaOH, воды, растительных и эфирных масел. Вы можете добавить больше жира, если у вас сухая кожа, придать мылу любой аромат и цвет — в ходе экспериментов вы найдете собственный рецепт. Технология производства мыла состоит из нескольких этапов:

  1. Каустическую соду соедините с водой.
  2. Добавьте жир (растительное масло).
  3. Введите несколько капель эфирного масла или смесь нескольких запахов.

Чтобы избежать ожогов, обращайтесь со щелочью осторожно и держите под рукой уксус на случай, если сода попадет на кожу. Просушите кусок мыла несколько недель перед использованием, тогда едкий натр утратит опасные для кожи свойства.

Мыловарение для многих стало увлекательным хобби

Важно! Чем больше жира вы добавите в мыло, тем полнее прореагирует (погасится) сода, и тем меньшей будет вероятность, что вы пересушите кожу.

Каустическая сода для самодельного мыла должна быть очищенной. Купить сырье можно в специализированных магазинах для мыловаров.

Едкий натр используют для стирки одежды, им можно отстирать даже следы мазута, а обыкновенные жирные пятна удаляются с гарантией 99,9%. Растворите NaOH, в воде из расчета 1 столовая ложка щелочи на литр воды. Замочите на пару часов и прополощите в большом объеме горячей воды. Постельное белье также можно отбелить в водном растворе едкого натра, но время воздействия сокращается до 1-1,5 часов.

Внимание! Метод не подходит для натуральных тканей — каустик растворяет органику, поэтому шерсть и шелк могут распасться на волокна.

Гель для стирки:

Средство, аналогичное CALGON для стиральной машины:

Каустическая сода хорошо отмывает полы. Разбавьте в 5 литрах воды 3-4 столовых ложки порошка, протрите пол раствором и смойте его чистой водой.

Нет каустической соды? Используйте пищевую! Мы писали, как отмыть ванну содой и как почистить ковер содой и уксусом.

Устранение засоров

Едкий натр и уксус — самые доступные средства устранения засоров в канализационных трубах. Гидроксид натрия активно разрушает органические отложения, волосы и шерсть животных, и прочий мусор, забивающий трубы. Действие продолжается даже после ликвидации грязевой пробки, попутно очищаются шероховатости и налет на внутренней поверхности труб.

Совет. Соду можно использовать профилактически, так как серьезные засоры формируются не за один день. Очищайте трубы слабым раствором каустика раз в месяц во избежание аварийных ситуаций.

Если засор уже образовался, прочистить трубы поможет щелочь в любой форме, но наиболее эффективен порошок. Вам потребуются: резиновые перчатки, пластиковое ведро, совок, защитные очки и маска-респиратор.

Каустическая сода поможет справиться с засорами в трубах
  1. Наденьте резиновые перчатки и очки.
  2. Совком насыпьте в ведро от 2 до 5 кг каустической соды, залейте водой и размешайте. Реакция будет сопровождаться нагреванием до 60оС — ведро должно быть прочным, а действия осторожными.
  3. После полного растворения вылейте раствор в канализацию. Как правило, для устранения серьезных засоров в многоквартирном доме достаточно 4-5 литров и 2-3 часов.
  4. Промойте сток кипятком и поработайте вантузом.

Совет. Не готовьте больше раствора, чем собираетесь использовать, так как хранить его можно только одну неделю в крепкой эмалированной канистре. Пластиковые емкости для хранения щелочи не подходят.

Каустик разъедает эмаль раковин и ванн — старайтесь свести к минимум контакт раствора с этими поверхностями. Если сток засорен землей, эффект от применения будет небольшим.

Если нет каустической соды, для прочистки труб можно использовать соду и уксус. Как это сделать, можно узнать из этой статьи.

Чистка выгребных ям

Заиливание выгребной ямы — проблема, знакомая дачникам и домовладельцам. Выгребные ямы бывают простыми, герметичными и септиками, и все они рано или поздно требуют очистки. Каустическая сода — простой, результативный и дешевый способ:

Работать с каустиком нужно в резиновых перчатках, маске-респираторе и защитных очках.

Каустическая сода в других сферах

Использование в ветеринарии

В ветеринарии используются бактерицидные свойства щелочи. Вещество проникает на глубину до 10 см и дезинфицирует покрытия помещений для животных. 20-процентный раствор уничтожает споры сибирской язвы, 10-процентный — туберкулезную палочку, для обезвреживания стафилококков достаточно всего шести минут.

При обработке горячими растворами следует хорошо проветривать помещения. В коровниках, свинарниках, овчарнях и т. п. большая концентрация аммиака, который в соединении с испарениями соды становится ядом.

Едкий натр традиционно применяют как универсальное дезинфицирующее средство в горячем трехпроцентном растворе (70оС) при эпидемиях вирусных и бактериальных болезней.

Применение в промышленности

Больше информации о средстве

Где купить каустическую соду

Едкий натр — товар широкого потребления. Купить его можно в отделе хозяйственного магазина, торгующем инвентарем и товарами для садоводов, или в торговых точках со строительными материалами.

Работать с каустической содой в домашних условиях не очень удобно, особенно если есть маленькие дети и животные. Несмотря на это, традиция применения в быту сохраняется, что можно объяснить эффективностью и дешевизной средства. Пользуясь щелочью, будьте осторожны, тогда каустик станет вашим надежным помощником в поддержании чистоты.

Работая с каустической содой соблюдайте меры предосторожности – резиновые перчатки обязательны

Правила безопасности

Щелочь обладает свойствами, требующими осторожности. При работе с едким веществом соблюдайте правила, позволяющие избежать отравления каустической содой и ожогов:

Что делать при ожоге каустиком

Ожоги NaOH опасны и случаются они нередко. При попадании концентрированной щелочи на открытые участки тела вещество проникает глубоко под кожу и может вызвать некроз тканей. Попадание в глаза чревато утратой зрения.

Первая помощь при ожоге слизистой оболочки или кожи каустиком — немедленное промывание в большом количестве проточной воды и обработка пораженного участка борной кислотой. Если щелочь попала в глаза, необходимо срочно промыть их под струей холодной воды и как можно скорее обратиться к врачу.

Видео: каустическая сода в мыле

Каустическая сода — свойства и применение в быту

Главная › Хозяйство ›

Самый распространенный способ применения каустической соды в быту — обработка канализационных труб. Популярность это вещество заслужило благодаря способности растворять жировые отложения разного рода.

Фото: Depositphotos.com. Автор: photo25th.

По сравнению с пищевой содой, состав гидроксида натрия более агрессивный, поэтому необходимо знать, как правильно его использовать.

Что это

Это интересно. Каустическая сода — первая по объёмам потребления щёлочь в мире. В бытовых целях ее начали применять еще в VII веке: в арабских странах она служила одним из главных компонентов для изготовления мыла.

Химическая формула каустика (NaOH) указывает на то, что он образуется в результате реакции натрия с кислородом и водородом.

Вещество представляет собой твёрдые белые гранулы или хлопья. Отличается способностью легко растворяться в воде, процесс сопровождается выделением большого количества тепла.

Едкая щёлочь широко применяется как для домашних, так и для промышленных нужд.

В чём опасность

По европейской классификации каустическая сода входит во вторую группу по уровню опасности и характеризуется как едкое или разъедающее вещество.

Она способна:

Важно. Если не оказать своевременную помощь, попадание едкой щёлочи на слизистые оболочки или кожу может стать причиной необратимых последствий, например слепоты.

Чтобы избежать негативного влияния вещества на организм, необходимо обезопасить себя.

Правила безопасного использования

Как обработать ожог

Внимание! Если едкий натр попал в глаза, их необходимо промыть прохладной водой в течение нескольких минут.

Первая помощь при повреждении кожного покрова включает несколько пунктов:

  1. Смывание щёлочи. Процедуру необходимо проводить не менее 20 минут. Для очищения можно использовать только воду. Влажные салфетки или смоченное полотенце не подходят, так как они могут стать причиной более глубокого проникновения реагента в кожную структуру.
  2. Нейтрализация действия щёлочи. На этом этапе повреждённое место обрабатывают водным раствором уксуса или лимонного сока.
  3. Ослабление болевых ощущений. Для реализации этого пункта на место ожога накладывают повязку, пропитанную холодной водой, или принимают обезболивающее лекарство.
Внимание! Если повреждённая кожа покрылась волдырями, следует незамедлительно вызвать скорую помощь.

Область применения едкого натрия

В промышленных масштабах едкую щёлочь используют для:

В домашних условиях каустическую соду применяют в основном для чистки канализации и выгребных ям.

Обработка труб

При помощи едкого натра можно самостоятельно прочистить канализацию в ванной комнате или туалете.

Совет. Каустическую соду не стоит применять для кухонных труб, так как, вступив в реакцию со скопившимися там жирными веществами, она может спровоцировать уплотнение засора. Для очищения используют раствор или порошок гидроксида натрия. Второй вариант более безопасный в применении. Порошок засыпают в канализационное отверстие, соблюдая все меры предосторожности, туда же заливают стакан теплой воды и оставляют на 2–3 часа. По прошествии этого времени промывают трубу.

Еще один вариант применения — нейтрализация действия кислотных средств.

Кислоты эффективно удаляют жировые отложения любого типа, поэтому их часто используют для очистки канализационных труб. Однако со временем они провоцируют появление коррозии металла. Обработка едким натром помогает остановить этот процесс.

Выгребные ямы

Каустическую соду относят к щадящим веществам для очистки выгребных ям, но ее применение возможно только при соблюдении всех условий:

  1. Септики должны быть герметичными, так как вещество, вступив в реакцию, может нанести вред грунту и окружающей среде.
  2. Во избежание взрывоопасной ситуации система вентиляции должна работать без перебоев.
  3. Нельзя начинать уборку без защитного костюма, перчаток, очков.

Сточные ямы очищают при помощи раствора едкой щёлочи.

Указанную в инструкцию порцию соды разводят в холодной воде, постоянно помешивая. На пике своей активности состав находится около четырёх минут, поэтому средство сразу же используют по назначению.

Нагар и накипь

Нередко можно увидеть, что гидроксид натрия рекомендуют как эффективное домашнее средство для очистки посуды от накипи и нагара.

Каустическая сода действительно способна справиться с этими проблемами благодаря способности легко убирать даже застарелый налёт.

Примерно половину стакана едкой щёлочи разводят в тазике с холодной водой, погружают туда посуду и оставляют на 5–15 минут в зависимости от степени загрязнения. При необходимости повторяют процедуру.

Современные очищающие средства справляются с нагаром и накипью ничуть не хуже, чем едкий натрий, но не требуют тщательно придерживаться правил личной безопасности.

Поэтому каустическую соду целесообразно использовать только тогда, когда другие методы оказались неэффективными.

Изготовление мыла

Гидроксид натрия используют для изготовления домашнего мыла уже не одно десятилетие.

В последние годы к такому методу стремительно возвращается популярность. Связано это с тем, что мыло, созданное на основе едкого натра, прекрасно справляется со сложными и застарелыми пятнами.

Чтобы приготовить 1,5 л такого продукта, потребуется:

Работать над изготовлением мыла необходимо в защитных перчатках, очках, респираторе и закрытой одежде. Желательно в хорошо проветриваемом помещении.

  1. Соду засыпают в воду, осторожно размешивая лопаточкой до полного растворения.
  2. Получившуюся массу постепенно вводят в подогретое масло.
  3. Взбивают миксером до тех пор, пока консистенция не будет напоминать густую сметану. Этот процесс может занять около 40 минут.
  4. Мылом заполняют обезжиренные формочки, дают ему 3–4 дня на застывание, затем извлекают.
  5. Для созревания ему требуется около 20 суток. По истечении этого срока можно начинать использовать.

Где купить

Каустическую соду можно приобрести в хозяйственных магазинах. Иногда она встречается в отделах, специализирующихся на продаже товаров для мыловаров. Также ее можно найти в интернете: на сайтах, специализирующихся на поставках едкого натра. Цена за килограмм обычно не превышает 100 рублей.

Гидроксид натрия часто входит в состав многокомпонентных средств, предназначенных для очистки посуды, выгребных ям и канализационных труб. Найти их можно в отделах, предлагающих бытовую химию. Такие средства предназначены для домашнего использования, поэтому относительно безопасны. К тому же их эффективность выше, чем у обычной едкой щёлочи, из-за включения дополнительных ингредиентов.

Каустическая сода способна справиться со сложными загрязнениями посуды, облегчить процесс очистки канализации и сточных ям, но применять ее можно только при условии тщательного соблюдения мер предосторожности.

Попадание этого вещества на слизистые оболочки или кожный покров при отсутствии своевременной помощи грозит необратимыми последствиями. Поэтому для домашнего использования лучше выбирать более безопасные варианты.

Полезное видео

Посмотрите, как легко с помощью данного вещества можно почистить сковородку с нагаром.

Каустическая сода — свойства и применение в быту Ссылка на основную публикацию

Гидроксид натрия - это... Что такое Гидроксид натрия?

Гидроксид натрия (лат. Natrii hydroxidum; другие названия — каустическая сода, каустик, едкий натр, едкая щёлочь) — самая распространённая щёлочь, химическая формула NaOH. В год в мире производится и потребляется более 57 миллионов тонн едкого натра.

Интересна история тривиальных названий как гидроксида натрия, так и других щелочей, название «едкая щёлочь» обусловлено свойством разъедать кожу, бумагу, и другие органические вещества, вызывая сильные ожоги. До XVII века щёлочью (фр. alkali) называли также карбонаты натрия и калия. В 1736 французский учёный А. Л. Дюамель дю Монсо впервые различил эти вещества: гидроксид натрия стали называть каустической содой, карбонат натрия — кальцинированной содой (по растению Salsola Soda, из золы которого её добывали), а карбонат калия — поташем. В настоящее время содой принято называть натриевые соли угольной кислоты. В английском и французском языках слово sodium означает натрий, potassium — калий.

Гидрат окиси натрия NaOH - белое твердое вещество. Если оставить кусок едкого натра на воздухе, то он вскоре расплывается, так как притягивает влагу из воздуха. Едкий натр хорошо растворяется в воде, при этом выделяется большое количество теплоты. Раствор едкого натра мылок на ощупь.

Термодинамика растворов

ΔH0 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; ΔH0обр −425,6 кДж/моль), в интервале от −28 до −24 °C — гептагидрат, от −24 до −17,7 °C — пентагидрат, от −17,7 до −5,4 °C — 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·3,5Н2О (температура плавления 15,5 °C);

Химические свойства

Гидроксид натрия (едкая щёлочь) — сильное химическое основание (к сильным основаниям относят гидроксиды, молекулы которых полностью диссоциируют в воде), к ним относят гидроксиды щелочных и щёлочно-земельных металлов подгрупп Iа и IIа периодической системы Д. И. Менделеева, KOH (едкое кали), Ba(OH)2 (едкий барит), LiOH, RbOH, CsOH. Щёлочность (основность) определяется валентностью металла, радиусом внешней электронной оболочки и электрохимической активностью: чем больше радиус электронной оболочки (увеличивается с порядковым номером), тем легче металл отдает электроны, и тем выше его электрохимическая активность и тем левее располагается элемент в электрохимическом ряду активности металлов, в котором за ноль принята активность водорода.

Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13). Основными методами определения щелочей в растворах являются реакции на гидроксид-ион (OH−), (c фенолфталеином — малиновое окрашивание и метиловым оранжевым (метилоранжем) — жёлтое окрашивание). Чем больше гидроксид-ионов находится в растворе, тем сильнее щёлочь и тем интенсивнее окраска индикатора.

Гидроксид натрия вступает в реакции:

1.Нейтрализации с различными веществами в любых агрегатных состояниях, от растворов и газов до твёрдых веществ:

NaOH + HCl → NaCl + h3O

(1) h3S + 2NaOH = Na2S + 2h3O (при избытке NaOH)

(2) h3S + NaOH = NaHS + h3O (кислая соль, при отношении 1:1)

(в целом такую реакцию можно представить простым ионным уравнением, реакция протекает с выделением тепла (экзотермическая реакция): OH− + h4O+ → 2h3O.)

ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + h3O

так и с растворами:

ZnO + 2NaOH(раствор) + h3O → Na2[Zn(OH)4](раствор)

(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.)

Al(OH)3 + 3NaOH = Na3[Al(OH)6]

2. Обмена с солями в растворе:

2NaOH +CuSO4 → Cu (OH)2↓ + Na2SO4,

2Na+ + 2OH− + Cu2+ + SO42− → Cu(OH)2↓+ Na2SO4

Гидроксид натрия используется для осаждения гидроксидов металлов. К примеру, так получают гелеобразный гидроксид алюминия, действуя гидроксидом натрия на сульфат алюминия в водном растворе, при этом избегая избытка щёлочи и растворения осадка. Его и используют, в частности, для очистки воды от мелких взвесей.

6NaOH + Al2(SO4)3 → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4.

6Na+ + 6OH− + 2Al3+ + SO42− → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4.

3. С неметаллами:

например, с фосфором — с образованием гипофосфита натрия:

4Р + 3NaOH + 3Н2О → РН3 + 3Nah3РО2.

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3h3O

2NaOH + Cl2 → NaClO + NaCl + h3O(дисмутация хлора)

2Na+ + 2OH− + 2Cl− → 2Na+ + 2O2− + 2H+ + 2Cl− → NaClO + NaCl + h3O

6NaOH + 3I2 → NaIO3 + 5NaI + 3h3O

4. С металлами: Гидроксид натрия вступает в реакцию с алюминием, цинком, титаном. Он не реагирует с железом и медью (металлами, которые имеют низкий электрохимический потенциал). Алюминий легко растворяется в едкой щёлочи с образованием хорошо растворимого комплекса — тетрагидроксиалюмината натрия и водорода:

2Al0 + 2NaOH + 6h3O → 3h3↑ + 2Na[Al(OH)4]

2Al0 + 2Na+ + 8OH− + 6H+ → 3h3↑ + 2Na+[Al3+(OH)−4]−

5. С эфирами, амидами и алкилгалогенидами (гидролиз):

Гидролиз эфиров

с жирами (омыление), такая реакция необратима, так как получающаяся кислота со щёлочью образует мыло и глицерин. Глицерин впоследствии извлекается из подмыльных щёлоков путём вакуум-выпарки и дополнительной дистилляционной очистки полученных продуктов. Этот способ получения мыла был известен на Ближнем Востоке с VII века:

(C17h45COO)3C3H5 + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3C17h45COONa

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.

6. С многоатомными спиртами — с образованием алкоголятов:

HO-Ch3-Ch3ОН + 2NaOH → NaO-Ch3-Ch3-ONa + 2Н2O

7. Со стеклом: в результате длительного воздействия горячей гидроокиси натрия поверхность стекла становится матовой (выщелачивание силикатов):

SiO2 + 4NaOH → (2Na2O)·SiO2 + 2h3O.

Качественное определение ионов натрия

Ионы натрия придают пламени жёлтую окраску
  1. По цвету пламени горелки — ионы натрия придают пламени жёлтую окраску
  2. С использованием специфических реакций на ионы натрия
Реагент Фторид аммония Нитрит цезия-калия-висмута Ацетат магния Ацетат цинка Пикро-

лоновая кислота

Диокси-

винная кислота

Бромбензол-

сульфокислота

Ацетат уранила-цинка Цвет осадка
белый бледно-жёлтый жёлто-зелёный желто-зелёный белый белый бледно-жёлтый зеленовато-жёлтый

Методы получения

Гидроксид натрия может получаться в промышленности химическими и электрохимическими методами.

Химические методы получения гидроксида натрия

К химическим методам получения гидроксида натрия относятся известковый и ферритный.

Химические методы получения гидроксида натрия имеют существенные недостатки: расходуется большое количество энергоносителей, получаемый едкий натр сильно загрязнен примесями.

В настоящее время эти методы почти полностью вытеснены электрохимическими методами производства.

Известковый метод

Известковый метод получения гидроксида натрия заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при температуре около 80°С. Этот процесс называется каустификацией; он проходит по реакции:

Na2CО3 + Са (ОН)2 = 2NaOH + CaCО3

В результате реакции получается раствор гидроксида натрия и осадок карбоната кальция. Карбонат кальция отделяется от раствора, который упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % масс. NaOH. Затем NaOH плавят и разливают в железные барабаны, где он застывает.

Ферритный метод

Ферритный метод получения гидроксида натрия состоит из двух этапов:

  1. Na2CО3 + Fe2О3 = 2NaFeО2 + CО2
  2. 2NaFeО2 + xh3О = 2NaOH + Fe2O3*xh3О

Реакция 1 представляет собой 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 Fe2O3*xh3О, который после отделения его от раствора возвращается в процесс. Получаемый раствор щелочи содержит около 400 г/л NaOH. Его упаривают до получения продукта, содержащего около 92 % масс. NaOH, а затем получают твердый продукт в виде гранул или хлопьев.

Электрохимические методы получения гидроксида натрия

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 + 2h3О ±2е- → h3↑ + Cl2↑ + 2NaOH

Едкая щёлочь и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них — электролиз с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы), третий — электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод).

В мировой производственной практике используются все три метода получения хлора и каустика с явной тенденцией к увеличению доли мембранного электролиза.

Показатель на 1 тонну NaOH Ртутный метод Диафрагменный метод Мембранный метод Выход хлора % Электроэнергия (кВт·ч) Концентрация NaOH Чистота хлора Чистота водорода Массовая доля O2 в хлоре, % Массовая доля Cl− в NaOH, %
99 96 98,5
3 150 3 260 2 520
50 12 35
99,2 98 99,3
99,9 99,9 99,9
0,1 1—2 0,3
0,003 1—1,2 0,005

В России приблизительно 35 % от всего выпускаемого каустика вырабатывается электролизом с ртутным катодом и 65 % — электролизом с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы).

Диафрагменный метод
Схема старинного диафрагменного электролизера для получения хлора и щелоков: А — анод, В — изоляторы, С — катод, D — пространство заполненное газами (над анодом — хлор, над катодом — водород), М — диафрагма

Наиболее простым, из электрохимических методов, в плане организации процесса и конструкционных материалов для электролизера, является диафрагменный метод получения гидроксида натрия.

Раствор соли в диафрагменном электролизере непрерывно подается в анодное пространство и протекает через, как правило, нанесённую на стальную катодную сетку асбестовую диафрагму, в которую, иногда, добавляют небольшое количество полимерных волокон.

Во многих конструкциях электролизеров катод полностью погружен под слой анолита (электролита из анодного пространства), а выделяющийся на катодной сетке водород отводится из под катода при помощи газоотводных труб, не проникая через диафрагму в анодное пространство благодаря противотоку.

Противоток — очень важная особенность устройства диафрагменного электролизера. Именно благодаря противоточному потоку направленному из анодного пространства в катодное через пористую диафрагму становится возможным раздельное получение щелоков и хлора. Противоточный поток рассчитывается так, чтобы противодействовать диффузии и миграции OH- ионов в анодное пространство. Если величина противотока недостаточна, тогда в анодном пространстве в больших количествах начинает образовываться гипохлорит-ион (ClO-), который, затем, может окисляться на аноде до хлорат-иона ClO3-. Образование хлорат-иона серьезно снижает выход по току хлора и является основным побочным процессом в этом методе получения гидроксида натрия. Так же вредит и выделение кислорода, которое к тому же, ведет к разрушению анодов и, если они из углеродных материалов, попадания в хлор примесей фосгена.

Анод: 2Cl− — 2е− → Cl2↑ — основной процесс 2h3O — 2e- → O2↑+4H+ 6СlО- + 3Н2О — 6е- → 2СlО3- + 4Сl- + 1,5O2↑ + 6Н+ Катод: 2h3O + 2e− → h3↑ + 2OH− — основной процесс СlО- + Н2О + 2е- → Сl- + 2ОН- СlО3- + 3Н2O + 6е- → Сl- + 6OН-

В качестве анода в диафрагменных электролизерах может использоваться графитовый или угольный электроды. На сегодня их в основном заменили титановые аноды с окисно-рутениево-титановым покрытием (аноды ОРТА) или другие малорасходуемые.

На следующей стадии электролитический щёлок упаривают и доводят содержание в нём NaOH до товарной концентрации 42—50 % масс. в соответствии со стандартом.

Поваренная соль, сульфат натрия и другие примеси при повышении их концентрации в растворе выше их предела растворимости выпадают в осадок. Раствор едкой щёлочи декантируют от осадка и передают в качестве готового продукта на склад или продолжают стадию упаривания для получения твёрдого продукта, с последующим плавлением, чешуированием или грануляцией.

Обратную, то есть кристаллизовавшуюся в осадок поваренную соль возвращают назад в процесс, приготавливая из неё так называемый обратный рассол. От неё, во избежание накапливания примесей в растворах, перед приготовлением обратного рассола отделяют примеси.

Убыль анолита восполняют добавкой свежего рассола, получаемого подземным выщелачиванием соляных пластов, минеральных рассолов типа бишофита, предварительно очищенного от примесей или растворением 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.

Благодаря относительной простоте и дешевизне диафрагменный метод получения гидроксида натрия до сих пор широко используется в промышленности.

Мембранный метод

Мембранный метод производства гидроксида натрия наиболее энергоэффективен, однако сложен в организации и эксплуатации.

С точки зрения электрохимических процессов мембранный метод подобен диафрагменному, но анодное и катодное пространства полностью разделены непроницаемой для анионов катионообменной мембраной. Благодаря этому свойству становится возможным получение более чистых, чем в случае с диафрагменного метода, щелоков. Поэтому в мембранном электролизере, в отличие от диафрагменного, не один поток, а два.

В анодное пространство поступает, как и в диафрагменном методе, поток раствора соли. А в катодное — деионизированная вода. Из катодного пространства вытекает поток обедненного анолита, содержащего так же примеси гипохлорит- и хлорат-ионов и хлор, а из анодного — щелока и водород, практически не содержащие примесей и близкие к товарной концентрации, что уменьшает затраты энергии на их упаривание и очистку.

Щелочь, получаемая с помощью мембранного электролиза, практически не уступает по качеству получаемой при помощи метода с использованием ртутного катода и постепенно заменяет щелочь, получаемую ртутным методом.

Однако, питающий раствор соли (как свежий так и оборотный) и вода предварительно максимально очищается от любых примесей. Такая тщательная очистка определяется высокой стоимость полимерных катионообменных мембран и их уязвимость к примесям в питающем растворе.

Кроме того, ограниченная геометрическая форма а также низкая механическая прочность и термическая стойкость ионообменных мембран во многом определяют сравнительно сложные конструкции установок мембранного электролиза. По той же причине мембранные установки требуют наиболее сложных систем автоматического контроля и управления.

Схема мембранного электролизера.
Ртутный метод с жидким катодом

В ряду электрохимических методов получения щелоков самым эффективным способом является электролиз с ртутным катодом. Щелока, полученные при электролизе с жидким ртутным катодом, значительно чище полученных диафрагменным способом (Для некоторых производств это критично. Например, в производстве искусственных волокон можно применять только высокочистый каустик.), а по сравнению с мембранным методом организация процесса при получении щелочи ртутным методом гораздо проще.

Схема ртутного электролизера.

Установка для ртутного электролиза состоит из электролизёра, разлагателя амальгамы и ртутного насоса, объединённых между собой ртутепроводящими коммуникациями.

Катодом электролизёра служит поток ртути, прокачиваемой насосом. Аноды — графитовые, угольные или малоизнашивающиеся (ОРТА, ТДМА или другие). Вместе с ртутью через электролизёр непрерывно течёт поток питающего поваренной соли.

На аноде происходит окисление ионов хлора из электролита, и выделяется хлор:

2Cl− — 2е− → Cl20↑ — основной процесс 2h3O — 2e- → O2↑+4H+ 6СlО- + 3Н2О — 6е- → 2СlО3- + 4Сl- + 1,5O2↑ + 6Н+

Хлор и анолит отводится из электролизёра. Анолит, выходящий из электролизера, донасыщают свежим галитом, извлекают из него примеси, внесённые с ним, а также вымываемые из анодов и конструкционных материалов, и возвращают на электролиз. Перед донасыщением из анолита извлекают растворённый в нём хлор.

На катоде восстанавливаются ионы натрия, которые образуют слабый раствор натрия в ртути (амальгаму натрия):

Na+ + е = Na0 nNa+ + nHg− = Na + Hg

Амальгама непрерывно перетекает из электролизёра в разлагатель амальгамы. В разлагатель также непрерывно подаётся высоко очищенная вода. В нём амальгама натрия в результате самопроизвольного химического процесса почти полностью разлагается водой с образованием ртути, раствора каустика и водорода:

Na + Hg + Н2O = NaOH + 1/2Н2↑ + Hg

Полученный таким образом раствор каустика, являющийся товарным продуктом, практически не содержит примесей. Ртуть почти полностью освобождается от натрия и возвращается в электролизер. Водород отводится на очистку.

Однако, полная очистка раствора щелочи от остатков ртути практически не возможна[источник не указан 108 дней], поэтому этот метод сопряжен с утечками металлической ртути и её паров.

Растущие требования к экологической безопасности производств и дороговизна металлической ртути ведут к постепенному вытеснению ртутного метода методами получения щелочи с твердым катодом, в особенности мембранным методом.

Лабораторные методы получения

В лаборатории гидроксид натрия иногда получают химическими способами, но чаще используется небольшой электролизер диафрагменного или мембранного типа.

Рынок каустической соды

Мировое производство натра едкого, 2005 год В России согласно ГОСТ 2263-79 производятся следующие марки натра едкого:

ТР — твёрдый ртутный (чешуированный);

ТД — твёрдый 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 Массовая доля гидроксида натрия, %, не менее
Чешуированная масса белого цвета. Допускается слабая окраска Плавленая масса белого цвета. Допускается слабая окраска Бесцветная прозрачная жидкость Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок
98,5 94,0 42,0 45,5 43,0 46,0 44,0
Показатели российского рынка жидкого натра едкого в 2005—2006 г. Показатели российского рынка твердого натра едкого в 2005—2006 г.

Применение

Биодизельное топливо Получение биодизеля

Едкий натр применяется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

Меры предосторожности при обращении с гидроксидом натрия

Химический ожог в результате действия раствора гидроксида натрия. Фотография сделана через 44 часа после воздействия.

Гидроксид натрия — едкое и коррозионноактивное вещество. Оно относится к веществам второго класса опасности. Поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьёзные химические ожоги. Попадание в глаза вызывает необратимые изменения зрительного нерва (атрофию), и, как следствие, потерю зрения[источник не указан 261 день]. При контакте слизистых поверхностей с едкой щёлочью необходимо промыть поражённый участок струей воды, а при попадании на кожу слабым раствором уксусной кислоты. При работе с едким натрием рекомендуется следующие защитные средства: химические брызгозащитные очки для защиты глаз, резиновые перчатки или перчатки с прорезиненной поверхностью для защиты рук, для защиты тела — химически-стойкая одежда пропитанная винилом или прорезиненные костюмы.

ПДК гидроксида натрия в воздухе 0,5 мг/м³.

Литература

Натр едкий - это... Что такое Натр едкий?

Гидроксид натрия лат. Natrii hydroxidum; другие названия — каустическая сода, каустик, едкий натр, едкая щёлочь. Самая распространенная щёлочь, химическая формула NaOH. В год в мире производится и потребляется более 57 миллионов тонн едкой щёлочи. Гидроксид натрия также используется для мойки пресс-форм автопокрышек, называется Mold Cleaner фирмы «NALCO». Интересна история тривиальных названий как гидроксида натрия, так и других щелочей, название «едкая щёлочь» обусловлено свойством разьедать кожу, бумагу, стекло и вызывать сильные ожоги. До XVII века, щёлочью (фр. alkali) называли также карбонаты натрия и калия. В 1736 французский учёный А. Л. Дюамель дю Монсо впервые различил эти вещества: гидроксид натрия стали называть каустической содой, карбонат натрия — кальцинированной содой (по растению Salsola Soda, из золы которого её добывали), а карбонат калия — поташем. В настоящее время содой принято называть натриевые соли угольной кислоты. В английском и французском языках слово sodium означает натрий, potassium — калий.

Физические свойства

Гидроксид натрия

Термодинамика растворов

ΔH0 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; ΔH0обр −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·3,5Н2О (температура плавления 15,5 °C);

Химические свойства

Гидроксид натрия (едкая щёлочь)— сильное химическое основание (к сильным основаниям относят гидроксиды, молекулы которых полностью диссоциируют в воде), к ним относят гидроксиды щелочных и щёлочно-земельных металлов подгрупп Iа и IIа периодической системы Д. И. Менделеева, KOH (едкий калий), Ba(OH)2 (едкий барит), LiOH, RbOH, CsOH. Щёлочность (основность) определяется валентностью металла, радиусом внешней электронной оболочки и электрохимической активностью: чем больше радиус электронной оболочки (увеличивается с порядковым номером), тем легче металл отдает электроны, и тем выше его электрохимическая активность и тем левее располагается элемент в ряду электрохимической активности металлов, в котором за ноль принята активность водорода.

Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13). Основными методами определения щелочей в растворах являются реакции на гидроксильную группу (OH-), (c фенолфталеином — малиновое окрашивание и метиловым оранжевым (метилоранжем) — жёлтое окрашивание). Чем больше гидроксилов находится в растворе, тем сильнее щелочь и тем интенсивнее окраска индикатора.

Гидроксид натрия вступает в реакции:

1.Нейтрализации с различными веществами в любых агрегатных состояниях, от растворов и газов до твердых веществ:

NaOH + HCl → NaCl + h3O

(в целом такую реакцию можно представить простым ионным уравнением, реакция протекает с выделением тепла (экзотермическая реакция): OH- + h4O+ → 2h3O.)

ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + h3O

так и с растворами:

ZnO + 2NaOH(раствор) + h3O → Na2[Zn(OH)4](раствор)+h3

(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.)

2NaOH + CO2 → NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + h3O

2Na+ + CO3- + H+ + OH- → NaHCO3 + Na+ + OH- → Na2CO3 + h3O

SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + h3O

(1) h3S + 2NaOH = Na2S + 2h3O (при избытке NaOH)

(2) h3S + NaOH = NaHS + h3O (кислая соль, при отношении 1:1)

2. Обмена с солями в растворе:

2NaOH +CuSO4 → Cu (OH)2↓ + Na2SO4,

2Na+ + 2OH- + Cu2+ + SO42- → Cu(OH)2↓+ Na2SO4

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.

6NaOH + Al2(SO4)3 → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4.

6Na+ + 6OH- + 2Al3+ + SO42- → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4.

3. С неметаллами:

например, с фосфором — с образованием гипофосфита натрия:

4Р + 3NaOH + 3Н2О → РН3 + 3NaН2РО2.

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3h3O

2NaOH + Cl2 → NaClO + NaCl + h3O(дисмутация хлора)

2Na+ + 2OH- + 2Cl- → 2Na+ + 2O2- + 2H+ + 2Cl- → NaClO + NaCl + h3O

6NaOH + 3I2 → NaIO3 + 5NaI + 3h3O

4. С металлами: Гидроксид натрия вступает в реакцию с алюминием, цинком, титаном. Он не реагирует с железом и медью (металлами, которые имеют низкий электрохимический потенциал). Алюминий легко растворяется в едкой щёлочи с образованием хорошо растворимого комплекса — тетрагидроксиалюмината натрия и водорода:

2Al0 + 2NaOH + 6h3O → 3h3↑ + 2Na[Al(OH)4]

2Al0 + 2Na+ + 8OH- + 6H+ → 3h3↑ + 2Na+[Al3+(OH)-4]-

5. С эфирами, амидами и алкилгалогенидами (гидролиз):

Гидролиз эфиров

(C17h45COO)3C3H5 + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3C17h45COONa

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.

6. С многоатомными спиртами — с образованием алкоголятов:

HO-Ch3-Ch3ОН + 2NaOH → NaO-Ch3-Ch3-ONa + 2Н2O

7. Со стеклом: в результате длительного воздействия горячей гидроокиси натрия поверхность стекла становится матовой (выщелачивание силикатов):

SiO2 + 4NaOH → (2Na2O)·SiO2 + 2h3O.

Качественное определение ионов натрия возможно несколькими способами

Ионы натрия придают пламени жёлтую окраску

1. По цвету пламени горелки — ионы натрия придают пламени жёлтую окраску:

2. С использованием специфических реакций на ионы натрия:

Реагент Фторид аммония Нитрит цезия-калия-висмута Ацетат магния Ацетат цинка Пикро-

лоновая кислота

Диокси-

винная кислота

Бромбензол-

сульфокислота

Цвет осадка
белый бледно-жёлтый жёлто-зеленый желто-зеленый белый белый бледно-жёлтый

Способы получения

Промышленные способы получения

В промышленном масштабе гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (каменная соль NaCl) с одновременным получением водорода и хлора:

2NaCl + 2h3О = h3↑ + Cl2↑ + 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 ртутным 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 h3O + 2,8 МДж = 1,00 Cl2 + 1,10 NaOH + 0,03 h3,

Основные показатели различных методов производства даны в таблице:

Показатель на 1 тонну NaOH Ртутный метод Диафрагменный метод Мембранный метод Выход хлора % Электроэнергия (кВт·ч) Концентрация NaOH Чистота хлора Чистота водорода Массовая доля O2 в хлоре, % Массовая доля Cl- в NaOH, %
97 96 98,5
3 150 3 260 2 520
50 12 35
99,2 98 99,3
99,9 99,9 99,9
0,1 1—2 0,3
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 [1]. 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 = Cl20, h3O − 2e − 1/2 О2 = h3↑.

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 ртутного 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 = Cl20↑,

который отводится из электролизёра, а на ртутном катоде образуется слабый раствор натрия в ртути, так называемая амальгама:

Na+ + е = Na0 nNa+ + nHg- = Na + Hg

Амальгама 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 + Н20 = NaOH + 1/2Н2↑ + Hg

Полученный 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:

Na2C03 + Са (ОН)2 = 2NaOH + CaC03

В 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:

Na2C03 + Fe203 = Na20 • Fe203 + C02 (1) Na20 • Fe203 -f h30 = 2 NaOH + Fe2O3 (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 Fe2O3, 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 В России согласно ГОСТ 2263-79 производятся следующие марки натра едкого:

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 Массовая доля гидроксида натрия, %, не менее
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 Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок
98,5 94,0 42,0 45,5 43,0 46,0 44,0
Показатели российского рынка жидкого натра едкого в 2005—2006 г. Показатели российского рынка твердого натра едкого в 2005—2006 г.

Применение

Биодизельное топливо

Треска Lutefisk на праздновании Дня Конституции Норвегии

Немецкий рогалик

Едкий натр применяется в огромном множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

Меры предосторожности при обращении с гидроксидом натрия

Гидроксид натрия — едкое и коррозионноактивное вещество. Оно относится к веществам второго класса опасности. Поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьезные химические ожоги. При контакте слизистых поверхностей с едкой щелочью необходимо промыть пораженный участок струей воды, а при попадании на кожу слабым раствором уксусной кислоты. При работе с едким натрием рекомендуется следующие защитные средства: химические брызгозащитные очки для защиты глаз, резиновые перчатки или перчатки с прорезиненной поверхностью для защиты рук, для защиты тела, химически-стойкая одежда пропитанная винилом или прорезиненные костюмы.

ПДК гидроксида натрия в воздухе 0,5 мг/м³.

Литература

Wikimedia Foundation. 2010.


Смотрите также




© 2012 - 2020 "Познавательный портал yznai-ka.ru!". Содержание, карта сайта.