1. Термодинамика растворов [ ред. | ред. код ]
2. Ртутный процесс [ ред. | ред. код ]
3. Диафрагменные процесс [ ред. | ред. код ]
4. Мембранный процесс [ ред. | ред. код ]
5. Получение твердого NaOH [ ред. | ред. код ]
6. марки [ ред. | ред. код ]

гидроксид натрия Название по IUPAC Натрий гидроксид Другие названия едкий натр, едкий натрий, гидроокись натрия, натриевый луг, каустик, каустическая сода идентификаторы номер CAS 1310-73-2 номер EINECS 215-185-5 DrugBank 11151 KEGG D01169 и C12569 ChEBI 32145 RTECS WB4900000 SMILES [OH -]. [Na +] [1] InChI 1S / Na.H2O / h; 1H2 / q + 1, / p-1 номер Гмелина 68430 Свойства молекулярная формула NaOH молярная масса 39,997 г / моль Внешний вид белые кристаллы запах без запаха плотность 2,13 г / см³ [2]
1,77 г / см³ (350 ° C, жидкость) Тпл 323 ° C [2] Ткип 1388 ° C [2] растворимость ( вода ) 100 г / 100 г H2O Термохимия теплоемкость , C op 3,24 Дж / (моль · K) Связанные вещества Другие анионы оксид натрия , хлорид натрия другие катионы гидроксид калия Если не указано иное, данные приведены для веществ в стандартном состоянии (за 25 ° C, 100 кПа) Инструкция по использованию шаблона Примечания карточки

Гидроксид натрия, натрий гидроксид - неорганическое соединение, гидроксид состава Na O H . Представляет собой белые, непрозрачные и очень гигроскопичны кристаллы. Вещество хорошо растворимый в воде при соединении с водой выделяется большое количество тепла.

проявляет сильные щелочные свойства. значение pH 1% -го водного раствора составляет 13.

Гидроксид натрия является токсическим соединением, может также вызвать коррозию металлов. Вещество применяется в производстве многочисленных продуктов, в частности, поверхностно-активных веществ , бумаги , косметики , лекарственных средств .

Гидроксид натрия NaOH - белое твердое вещество. Оставлен на воздухе едкий натрий вскоре расплывается, так как притягивает влагу из воздуха. Вещество хорошо растворяется в воде, при этом выделяется большое количество теплоты.

Растворимость NaOH в воде Температура, ° C: 0 10 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100 растворимость,% [3] 30 39 46 50 53 58 63 71 74 76 76 79

растворимость в метаноле составляет 23,6 г / л (при 28 ° C), в этаноле - 14,7 г / л (28 ° C).

Раствор едкого натра ошибкой на ощупь.

Термодинамика растворов [ ред. | ред. код ]

энтальпия растворения для бесконечно разбавленного водного раствора составляет -44,45 кДж / моль.

Из водных растворов кристаллизуются гидраты :

• при 12,3-61,8 ° C - моногидрат NaOH · H2O ( сингониях ромбическая, температура плавления 65,1 ° C; плотность 1,829 г / см; ΔH0утв -425,6 кДж / моль)
• в интервале -28 ... -24 ° C - гептагидрат NaOH · 7H2O;
• от -24 до -17,7 ° C - пентагидрат NaOH · 5H2O;
• от -17,7 до -5,4 ° C - тетрагидрат NaOH · 4H2O (α-модификация);
• от -8,8 до 15,6 ° C - NaOH · 3,5Н2О (температура плавления 15,5 ° C).
• от 0 ° C до 12,3 ° C - дигидрат NaOH · 2H2O;

Исторически первым методом получения гидроксида натрия было взаимодействие соды Na2CO3 и гашеной извести Ca (OH) 2 в водном растворе:

N a 2 CO 3 + C a (OH) 2 → 2 N a OH + C a CO 3 ↓ {\ displaystyle \ mathrm {Na_ {2} CO_ {3} + Ca (OH) _ {2} \ rightarrow 2NaOH + CaCO_ {3} \ downarrow}}

Проведению реакции способствует перемешивание и высокая температура, поэтому ее осуществляли в стальных реакторах с мешалками. После получения продуктов, от продуктов отделяли растворим карбонат кальция и выпаривали остаточный раствор гидроксида натрия при 180 ° C в чугунных емкостях без доступа воздуха. Таким образом можно было получить раствор концентрацией до 95%.

В 1892 году независимо друг от друга американский ученый Гамильтон Кастнер и австриец Карл Кельнер открыли способ получения гидроксида электролизом хлорида натрия , Который широко распространен в промышленности. Ход реакций можно описать суммарным уравнением:

2 N a C l + 2 H 2 O → 2 N a OH + H 2 ↑ + C l 2 ↑ {\ displaystyle \ mathrm {2NaCl + 2H_ {2} O \ rightarrow 2NaOH + H_ {2} \ uparrow + Cl_ { 2} \ uparrow}}

Этот метод и по сей день является основным промышленным способом добывания NaOH, однако некоторые условия проведения синтеза испытывали модификаций. В частности, для предотвращения протекания реакций между продуктами и исходными веществами различные этапы взаимодействия проводят в отдельных реакторах или разграничиваются. По этому критерию различают три основных метода: ртутный, диафрагменные и мембранный.

Ртутный процесс [ ред. | ред. код ]

В оригинальном методе синтеза NaOH в качестве катода используется ртутный электрод . Попадая на катод, ионы натрия образуют там жидкие амальгамы переменного состава NaHgn:

N a + + e - + H g n → N a H g n {\ displaystyle \ mathrm {Na ^ {+} + e ^ {-} + Hg_ {n} \ rightarrow NaHg_ {n}}}

Амальгамы выделяются из реакционной системы и переводятся в другую, где происходит разложение амальгамы водой с образованием гидроксида натрия:

2 N a H gn + 2 H 2 O → 2 N a OH + H 2 ↑ + 2 H gn {\ displaystyle \ mathrm {2NaHg_ {n} + 2H_ {2} O \ rightarrow 2NaOH + H_ {2} \ uparrow + 2Hg_ {n}}}

По этому методу образуется раствор NaOH концентрацией 50-73% и практически чистый от загрязняющих примесей (хлора, хлорида натрия). Образована в результате разложения ртуть возвращается в электрод.

На аноде ( графитовом или другому) происходит окисление хлорид-ионов с образованием свободного хлора

2 C l - - 2 e - → C l 2 {\ displaystyle \ mathrm {2Cl ^ {-} - 2e ^ {-} \ rightarrow Cl_ {2}}}

Кроме этого, имеют место также побочные реакции: окисление гидроксид-иона и электрохимическое образования хлорат-иона . гидролиза полученного хлора могут образовываться и незначительные количества гипохлорит-ионов .

Диафрагменные процесс [ ред. | ред. код ]

В диафрагменного методе пространство между катодом и анодом разъединен перегородкой, которая не пропускает растворы и газы, однако не препятствует прохождению электрического тока и миграции ионов . Обычно, как такие перегородки используется асбестовая ткань, пористые цементы , фарфор тому подобное.

В анодный пространство подается раствор NaCl: на аноде (графитовом или титановом с оксидными покрытием или покрытием платиновыми металлами ( магнетитовые имеют слишком большой сопротивление и перенапряжение выделения хлора, поэтому в промышленности широко не используются)) восстанавливаются хлорид-ионы, а катионы Na + (и, частично, анионы Cl-) мигрируют сквозь диафрагму к катодной пространства. Там катионы не сообщающихся с гидроксид-ионами , Образованными восстановлением воды на железном или медном катоде:

2 H 2 O + 2 e - → H 2 ↑ + 2 O H - {\ displaystyle \ mathrm {2H_ {2} O + 2e ^ {-} \ rightarrow H_ {2} \ uparrow + 2OH ^ {-}}} N a + + O H - ⇄ N a O H {\ displaystyle \ mathrm {Na ^ {+} + OH ^ {-} \ rightleftarrows NaOH}}

С катодной пространства в результате выделяется смесь гидроксида и хлорида натрия с содержанием NaOH 10-15% (и около 18% NaCl). Путем испарения удается увеличить концентрацию гидроксида до 50%, но содержание хлорида все равно остается существенным. Для выделения хлорида из смеси, ее обрабатывают жидким аммиаком с образованием легковиддилюваного хлорида аммония (Однако, этот способ является малораспространенным за высокой стоимости его проведения). Также применяется метод, который заключается в охлаждении смеси и выделении кристаллов гидрата NaOH · 3,5H2O, которые в дальнейшем дополнительно дегидратують .

Хотя магнетитовые не используются в промышленности их, в модифицированном виде можно изготовить и использовать в домашних условиях при наличии листового титана и концентрированной серной кислоты (Для протравливания оксидного слоя): часть титанового электрода которая в будущем должна быть погружена в хлоридный раствор протравливается в концентрированной серной кислоте несколько минут и без смывания кислоты погружается в раствор сульфата железа или соли Мора как катод (анод логично делать железным - тогда состав электролита оставаться малозминним). После гальванического покрытия титана железом электрод видпалюеться на воздухе для закрепления связи титана с железом и перевода железа в магнетит . С непротравленого аноду магнетитовые слой в процессе работы быстро осыплется. Угольные аноды достаточно быстро рассыпаются.

Мембранный процесс [ ред. | ред. код ]

Этот способ был разработан в 1970-х годах компанией «DuPont» и считается наиболее совершенным из существующих. В мембранном процессе в реакторе устанавливается катионообменная мембрана , Которая является проницаемой для ионов Na +, движущихся в катодный пространство, и подавляет миграцию гидроксид-ионов, которые мигрируют в обратном направлении - таким образом в катодном пространстве увеличивается концентрация составляющих NaOH. Экономически выгодной для синтеза считается концентрация 30-35%, а новейшие мембраны позволяют увеличить это значение до 50%.

По этому методу хлорид натрия теоретически не образуется, но проникновение хлорид-ионов через мембрану все же может иметь место.

Катионпровидни мембраны используются в литий-полимерных аккумуляторах . Это сополимеры с тетрафлуоретиленом, технологически изготовлены из нескольких несимметрично расположенных слоев слоев. Внешний вид - тефлоновая пленка.

Получение твердого NaOH [ ред. | ред. код ]

Твердый NaOH (каустическая сода) получают выпариванием его раствора к содержимому воды меньше 0,5-1,5%. Сначала 50% -ный раствор выпаривают в вакууме до концентрации 60%, а концентрацию 99% достигают с применением теплоносителей (смесь NaNO2 , NaNO3 , KNO3 ) При температуре выше 400 ° C: раствор подается насосом в разогретую камеру для испарения, где отделяется остальные воды.

Выпаривания раствора NaOH проводят в железных, никелевых, кобальтовых или серебряных емкостях. Стекло, фарфор, платина в присутствии кислорода расплавом разрушаются.

марки [ ред. | ред. код ]

Гидроксид натрия выпускается в двух видах: твердом и жидком. Твердая гранулированная каустическая сода представляет собой белую твердую массу с размером чешуек 0,5-2 см. Редкий раствор каустической соды - бесцветный. Коммерчески важны растворы гидроксида натрия с концентрацией 50%.

Технический едкий натр выпускают следующих марок:

• ТР - твердый ртутный;
• ТД - твердый диафрагменный (плавленый)
• РР - раствор ртутный;
• РХ - раствор химический;
• РД - раствор диафрагменный.

Гидроксид натрия активно поглощает влагу из воздуха, образуя гидраты различного состава, которые разлагаются при нагревании:

N a O H + H 2 O → N a O H ⋅ H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {NaOH + H_ {2} O \ rightarrow NaOH \ cdot H_ {2} O}} N a OH ⋅ H 2 O → 100 - 400 o CN a OH + H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {NaOH \ cdot H_ {2} O {\ xrightarrow {100-400 ^ {o} C}} NaOH + H_ {2} O}}

В растворах соединение хорошо распадается :

N a O H ⇆ N a + + O H - {\ displaystyle \ mathrm {NaOH \ leftrightarrows Na ^ {+} + OH ^ {-}}}

Проявляя сильные щелочные свойства, гидроксид натрия легко взаимодействует с кислотами , кислотными и амфотерными оксидами и гидроксидами :

N a O H + H C l → N a C l + H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {NaOH + HCl \ rightarrow NaCl + H_ {2} O}} 2 N a OH + H 2 SO 4 → N a 2 SO 4 + 2 H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {2NaOH + H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow Na_ {2} SO_ {4} + 2H_ {2 } O}} N a O H + C O 2 → N a H C O 3 {\ displaystyle \ mathrm {NaOH + CO_ {2} \ rightarrow NaHCO_ {3}}} 2 N a OH (conc.) + CO 2 → N a 2 CO 3 + H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {2NaOH _ {(conc.)} + CO_ {2} \ rightarrow Na_ {2} CO_ {3} + H_ {2} O}} 4 N a OH (conc.) + S i O 2 → τ N a 4 S i O 4 + 2 H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {4NaOH _ {(conc.)} + SiO_ {2} {\ xrightarrow {\ tau}} Na_ {4} SiO_ {4} + 2H_ {2} O}} 2 N a OH + A l 2 O 3 → 900 - 1000 o C 2 N a A l O 2 + H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {2NaOH + Al_ {2} O_ {3} {\ xrightarrow {900-1000 ^ {o} C}} 2NaAlO_ {2} + H_ {2} O}} 2 N a OH (conc.) + Z n (OH) 2 → N a 2 [Z n (OH) 4] {\ displaystyle \ mathrm {2NaOH _ {(conc.)} + Zn (OH) _ {2} \ rightarrow Na_ {2} [Zn (OH) _ {4}]}}

NaOH легко взаимодействует с галогенами , А при высоких температурах - также и с металлами :

6 N a OH + 4 F 2 → OF 2 ↑ + O 2 ↑ + 6 N a F + 3 H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {6NaOH + 4F_ {2} \ rightarrow OF_ {2} \ uparrow + O_ {2 } \ uparrow + 6NaF + 3H_ {2} O}} 2 N a O H + B r 2 → N a B r O + N a B r + H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {2NaOH + Br_ {2} \ rightarrow NaBrO + NaBr + H_ {2} O}} 6 N a OH + 3 B r 2 → t N a B r O 3 + 5 N a B r + 3 H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {6NaOH + 3Br_ {2} {\ xrightarrow {t}} NaBrO_ {3 } + 5NaBr + 3H_ {2} O}} 24 N a OH (conc.) + 7 C l 2 + I 2 → 2 N a 5 IO 6 + 14 N a C l + 12 H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {24NaOH _ {(conc.)} + 7Cl_ { 2} + I_ {2} \ rightarrow 2Na_ {5} IO_ {6} + 14NaCl + 12H_ {2} O}} 2 N a OH + 2 N a → 600 o C 2 N a 2 O + H 2 ↑ {\ displaystyle \ mathrm {2NaOH + 2Na {\ xrightarrow {600 ^ {o} C}} 2Na_ {2} O + H_ { 2} \ uparrow}} 4 N a OH + 3 C a → 600 o C 2 N a + N a 2 O + 3 C a O + 2 H 2 ↑ {\ displaystyle \ mathrm {4NaOH + 3Ca {\ xrightarrow {600 ^ {o} C} } 2Na + Na_ {2} O + 3CaO + 2H_ {2} \ uparrow}} 2 N a OH + 2 A l + 2 H 2 O → 400 - 500 o C 2 N a A l O 2 + 3 H 2 ↑ {\ displaystyle \ mathrm {2NaOH + 2Al + 2H_ {2} O {\ xrightarrow { 400-500 ^ {o} C}} 2NaAlO_ {2} + 3H_ {2} \ uparrow}} 2 N a OH + Z n + 2 H 2 O → N a 2 [Z n (OH) 4] + H 2 {\ displaystyle \ mathrm {2NaOH + Zn + 2H_ {2} O \ rightarrow Na_ {2} [Zn (OH) _ {4}] + H_ {2}}}

При взаимодействии с солями , Являющихся производными слабых основ , Образуются соответствующие гидроксиды:

N a OH + F e I 2 → N 2 F e (OH) 2 ↓ + 2 N a I {\ displaystyle \ mathrm {NaOH + FeI_ {2} {\ xrightarrow {N_ {2}}} Fe (OH) _ {2} \ downarrow + 2NaI}} 3 N a O H + A l C l 3 → A l (O H) 3 + 3 N a C l {\ displaystyle \ mathrm {3NaOH + AlCl_ {3} \ rightarrow Al (OH) _ {3} + 3NaCl}} 2 N a OH + 2 A g NO 3 → A g 2 O ↓ + 2 N a NO 3 + H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {2NaOH + 2AgNO_ {3} \ rightarrow Ag_ {2} O \ downarrow + 2NaNO_ { 3} + H_ {2} O}}

реагируя с монооксидом углерода , синтезируется формиат натрия :

N a O H + C O → H C O O N a {\ displaystyle \ mathrm {NaOH + CO \ rightarrow HCOONa}}

Сода каустическая пожаро- и взрывобезопасная. Едкая, коррозионно активное вещество. По степени воздействия на организм относится к веществам 2-го класса опасности. Как твердое вещество, так и концентрированные его растворы вызывают очень сильные ожоги . Попадание щелочи в глаза может привести к тяжелым заболеваниям и даже к потере зрения . При попадании на кожу, слизистые оболочки, глаза образуются сильные химические ожоги. При попадании на кожу - промыть слабым раствором уксусной кислоты.

При работе используют защитные средства: защитные очки, резиновые перчатки, прорезиненный химостойких одежду.

Гидроксид натрия применяется во многих отраслях промышленности и в быту:

• Каустик применяется в целлюлозно-бумажной промышленности для делигнификации ( сульфатный процесс ) Целлюлозы, в производстве бумаги , Картона, искусственных волокон, древесно-волоконных плит.
• для омыления жиров при производстве мыла , шампуня и других моющих средств. В последнее время продукты на основе гидроксида натрия (с добавлением гидроксида калия, нагретые до 50-60 градусов Цельсия, применяются в сфере промышленной мойки для очистки изделий из нержавеющей стали от жира и других масляных веществ, а также остатков механической обработки.
• В химических отраслях промышленности - для нейтрализации кислот и кислотных оксидов, как реагент или катализатор в химических реакциях, в химическом анализе для титрования, для травления алюминия и в производстве чистых металлов, в нефтепереработке - для производства масел.
• Для изготовления биодизельного топлива - которое получают из растительных масел и используют для замены обычного дизельного топлива. Для получения биодизеля в девяти массовых единиц растительного масла добавляют одну массовую единицу спирта (то есть придерживается пропорция 9: 1), а также щелочной катализатор (NaOH). Полученный эфир (главным образом линолевой кислоты ) Отличается превосходной воспламеняемости, что обеспечивается высоким цетановым числом. Если для минерального дизтоплива характерен показатель в 50-52%, то метиловый эфир соответственно 56-58% цетана. Сырьем для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: рапсовое , соевое и другие, кроме, в составе которых высокое содержание пальмитиновой кислоты (пальмовое масло). При ее производстве в процессе этерификации также образуется глицерин используемый в пищевой, косметической и бумажной промышленности, или перерабатывается в Эпихлоргидрин по методом Сольве .
• Как агент для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей . Гидроксид натрия дезагрегуе засорения и способствует легкому продвижению его далее по трубе.
• В гражданской обороне для дегазации и нейтрализации ядовитых веществ, в том числе зарина , В ребризером (изолирующих дыхательных аппаратах (ИДА), для очистки выдыхаемого воздуха, от углекислого газа .
• Гидроксид натрия также используется для мойки пресс-форм автопокрышек.
• В приготовлении пищи: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожуры, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, покраске карамели, для размягчения маслин и предоставления им черной окраски, при производстве хлебобулочных изделий. зарегистрировано как пищевую добавку E524.
• В косметологии для удаления ороговевших участков кожи: бородавок, папиллом.

1. ↑ SODIUM HYDROXIDE
2. ↑ а б в При давлении 101,3 кПа
3. ↑ Значение растворимости в процентах рассчитывается как отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора

• CRC Handbook of Chemistry and Physics / DR Lide. - 86th. - Boca Raton (FL): CRC Press, 2005. - 2656 p. - ISBN 0-8493-0486-5 . (Англ.)
• Myers Richard L. The 100 Most Important Chemical Compounds. - Westport, CT: Greenwood Press, 2007. - 326 p. - ISBN 978-0-313-33758-1 . (Англ.)
• Kurt C., Bittner J. Sodium Hydroxide // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. - 6th. - Weinheim: Wiley-VCH, 2005. - 12 p. - DOI : 10.1002 / 14356007.a24_345.pub2 . (Англ.)
• Schmittinger P., Florkiewicz T., Curlin LC Chlorine // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. - 6th. - Weinheim: Wiley-VCH, 2005. - P. 8-57. - DOI : 10.1002 / 14356007.a06_399.pub3 . (Англ.)
• Малая горная энциклопедия : В 3 т. / Под ред. В. С. Белецкого . -: Восточный издательский дом , 2004-2013.
• Рипан Г., Четяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / В. И. Спицын. - «Мир», 1971. - Т. 1. - 561 с. (Рус.)
• Лидин Р. А., Молочко В.А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Г. А. Лидин. - 3-е. -: Химия, 2000. - 480 с. - ISBN 5-7245-1163-0 . (Рус.)