Natrio hidroksidas. Natrio hidroksidas: savybės, paruošimas ir taikymas Natrio hidroksido agregatinė būsena

Su cheminiu junginiu, vadinamu kaustine soda, žmogus susiduria kasdien. Natrio hidroksidas, kurio cheminė formulė žymima NaOH, priklauso šarminių ir stiprių šarmų, pavojingų žmogaus odai ir gleivinėms, kategorijai. Tuo pačiu metu jis aktyviai naudojamas maisto pramonėje, kosmetologijoje ir farmacijoje. Joks asmens priežiūros produktas neapsieina be šio junginio. Dėl cheminių medžiagos savybių ji tapo populiariausia rūgštingumą reguliuojančia ir konsistencijos priemone.

Kas yra natrio hidroksidas

Šis junginys yra šarminis šarmas, naudojamas ne tik maisto, farmacijos ir kosmetikos srityse, bet ir chemijos pramonėje. Natrio hidroksidas arba kaustinė soda yra šiek tiek slidžių, kietų, gelsvų arba baltų granulių pavidalu. Su stipriu NaOH koncentracija ardo organinius junginius, todėl gali nudeginti. Naudojamas kaip maisto priedas E524, būtinas produktų konsistencijai palaikyti.

Formulė

Medžiagos cheminė formulė yra NaOH. Junginys sąveikauja su įvairiomis bet kokios agregacijos būsenos medžiagomis, jas neutralizuodamas, su rūgštimis, sudarydamas druską ir vandenį. Reaguojant su atmosferos oksidais ir hidroksidais susidaro tetrahidroksocinkatas arba alkoholiatas. Kaustinė soda naudojama metalams nusodinti. Pavyzdžiui, reaguojant su aliuminio sulfatu, susidaro jo hidroksidas. Nuosėdos netirpsta ir nesusidaro perteklinis šarmas. Tai tiesa, kai vanduo valomas iš mažų suspensijų.

Savybės

Junginys tirpsta vandenyje. Techninis natrio hidroksidas yra vandeninis natrio hidroksido tirpalasšarmams atspariame sandariame inde. Sąveikaujant su vandeniu, šarmas išskiria daug šilumos. Medžiaga turi šias savybes:

• pirminio lydymo metu sunaikina stiklą, porcelianą;
• sąveika su amoniaku sukelia gaisro pavojų;
• verda 1390°C temperatūroje, lydosi, jei temperatūra pasiekia 318°C;
• netirpus eteriuose, acetone;
• labai higroskopiškas (sugeria vandens garus iš oro), todėl natrio šarmą reikia laikyti sausoje vietoje ir sandarioje pakuotėje;
• tirpsta metanolyje, glicerine, etanolyje;
• smarkiai sąveikauja su metalais – alavu, aliuminio hidroksidu, švinu, cinku, susidaro vandenilis – sprogūs degūs nuodai;
• sugeria anglies dioksidą iš oro.

Kvitas

Kaustinės sodos randama brucito mineralas. Antras pagal dydį telkinys yra sutelktas Rusijoje. Hidroksidas, dėka Nicolas Leblanc tyrimų, atliktų 1787 m., yra gaunamas sintezės būdu iš natrio chlorido. Vėliau elektrolizė tapo populiariu kasybos metodu. Nuo 1882 m. mokslininkai sukūrė feritinį hidroksido gavimo metodą laboratorijoje naudojant kalcinuotą karbonatą. Elektrocheminis metodas dabar yra populiariausias: natrio jonai sudaro šarminio gyvsidabrio tirpalą – amalgamą, kuri ištirpsta vandenyje.

Natrio hidroksido panaudojimas

Nėra įprastesnio šarmo nei kaustinė soda. Kasmet sunaudojama apie 57 mln.t.Kaustinis natris naudojamas vaistų gamyboje, fenolio, organinių dažikliai, glicerinas. Kita taikymo sritis yra patalpų dezinfekcija dėl cheminio junginio gebėjimo neutralizuoti žmonėms kenksmingas medžiagas ore. Hidroksidai taip pat plačiai naudojami gaminių formai palaikyti (maisto pramonėje).

Pramonėje

Natrio hidroksidas yra stipri cheminių reakcijų bazė ir dėl jo aktyviai naudojamas įvairiose pramonės šakose savybių:

• Celiuliozės pramonė - pašalinti sulfatą iš medienos pluošto minkštinimui (delignifikacijai). Tai būtina kartono, popieriaus, dirbtinio pluošto gamyboje.
• Chemijos pramonė – naudojama alyvų gamybai, medžiagų neutralizavimui rūgščioje aplinkoje, aliuminio ėsdinimui, grynų metalų gamybai.
• Natrio hidroksidas naudojamas biodyzelinui iš augalinių aliejų gaminti, reakcijos metu susidaro glicerolis.
• Mišinys naudojamas automobilių padangų formoms plauti.
• Civilinėje gynyboje įprasta, kai ore neutralizuojamos sveikatai pavojingos medžiagos, degazuojamos.
• Naudojamas neteisėtai narkotikų, tokių kaip metamfetaminas, gamybai.

Maisto papildas

Kaustinė soda nulupa daržoves ir vaisius. Karamelės spalvai suteikti naudojama medžiaga. Kaip maisto priedas E524 (rūgštingumą reguliuojančių medžiagų klasė, lipnumą stabdančios medžiagos kartu su natrio karbonatu) naudojamas kakavos, ledų, sviesto, margarino, šokolado, gaiviųjų gėrimų gamyboje. Alyvuogės ir juodosios alyvuogės suminkštėja ir pajuoduoja.

Maisto produktai – riestainiai ir vokiški pusgaminiai (pretzels) – apdorojami kaustiniu tirpalu, kad būtų traški plutelė. Skandinavijos virtuvėje yra žuvies patiekalas - liutefisk. Paruošimo technologija apima džiovintų menkių mirkymą hidroksido tirpale 5-6 dienas, kol gaunama želė konsistencija. Maisto pramonėje soda padeda rafinuoti augalinį aliejų.

Skalbimo priemonių gamyboje

Riebalų sąveikos galimybė šarminėse medžiagose buvo pastebėta jau seniai. Nuo VII amžiaus arabai įvaldė kieto muilo gamybą naudojant kaustinę sodą ir aromatinius aliejus. Ši technologija išliko ta pati. Kaustinė soda dedama į šampūnus, ploviklius, asmens priežiūros priemones. Kosmetikos pramonė naudoja Na hidroksidą, gamindama riebalus mažinančius muilus, nagų lako valiklius ir kremus.

Namie

Pagrindinis naudojimo būdas yra gelio pavidalo hidroksidas arba jo granulės. Įeina į kanalizacijos, šildymo sistemų užsikimšimo šalinimo priemones. Nešvarumai ištirpsta, išskaidomi ir teka toliau vamzdžiu. Nerūdijančio plieno gaminiai išvalytas nuo aliejų naudojant kaustinę sodą, pakaitintą iki 50-60°C, pridedant kalio hidroksido. Kosmetologijoje jo pagrindu pagamintas gelis suminkština keratinizuotą odą, papilomas, karpas.

Natrio hidroksidas medicinoje

Junginys dedamas į vaistus nuo padidėjusio skrandžio rūgštingumo, kad būtų stiprus vidurius laisvinantis poveikis. Ši priemonė veda prie padidėjusi žarnyno peristaltika. Medžiagos naudojimas atkuria rūgščių ir šarmų pusiausvyrą. Jis naudojamas medicinoje, siekiant raminamojo poveikio, tinka vandens valymui nuo nešvarumų. Dėl natrio chlorido kraujo plazmos osmosinio slėgio rodikliai išlieka pastovūs. Nepainiokite su soda, valgomąja druska.

Natrio hidroksido žala

Medžiaga priklauso antrajai pavojingumo klasei. Dėl hidroksido gebėjimo ėsdinti organinius junginius, šarminę medžiagą reikia naudoti laikantis visų atsargumo priemonių. Jei šarmo patenka ant gleivinių ir odos, tai sukelia stiprius nudegimus, o sąveika su akimis sukelia optinė atrofija. Hidroksidui neutralizuoti ant odos naudojamas silpnas acto tirpalas ir didelis kiekis tekančio vandens.

Vaizdo įrašas

Natrio hidroksidas (maisto priedas E524, kaustinė soda, natrio hidroksidas, kaustinė soda) yra gelsva arba balta kieta sulydyta masė. Pagal savo chemines savybes natrio hidroksidas yra stiprus šarmas.

Bendrosios natrio hidroksido savybės

Kaustinė soda paprastai yra skaidraus, bespalvio tirpalo arba pastos pavidalu.

Kaustinė soda labai gerai tirpsta vandenyje, išskirdama šilumą. Sąveikaujant su oru ši medžiaga susilieja, todėl parduodama hermetiškai uždarytoje talpykloje. Natūraliomis sąlygomis natrio hidroksidas yra mineralinio brucito dalis. Natrio hidroksido virimo temperatūra yra 1390 ° C, lydymosi temperatūra yra 322 ° C.

Natrio hidroksido gavimas

1787 m. gydytojas Nicolas Leblanc sukūrė patogų natrio hidroksido gavimo iš natrio chlorido metodą. Vėliau Leblanc metodas buvo pakeistas elektrolitiniu kaustinės sodos gamybos metodu. 1882 m. buvo sukurtas feritinis natrio hidroksido gamybos metodas, pagrįstas natrio karbonato naudojimu.

Šiuo metu natrio hidroksidas dažniausiai gaunamas elektrolizės būdu druskos tirpaluose. Feritinis kaustinės sodos gamybos metodas dabar naudojamas retai.

Natrio hidroksido panaudojimas

Natrio hidroksidas yra neįtikėtinai populiarus ir plačiai naudojamas cheminis junginys. Kasmet pagaminama apie septyniasdešimt milijonų tonų kaustinės sodos.

Kaustinė soda naudojama farmacijos, chemijos, maisto, kosmetikos ir tekstilės pramonėje. Kaustinė soda naudojama sintetinio fenolio, glicerino, organinių dažiklių ir vaistų gamyboje. Šis junginys gali neutralizuoti ore esančius kenksmingus žmogaus organizmui komponentus. Todėl patalpų dezinfekcijai dažnai naudojami natrio hidroksido tirpalai.

Maisto pramonėje natrio hidroksidas naudojamas kaip rūgštingumą reguliuojanti medžiaga, apsauganti nuo sulipimo ir sulipimo. Maisto priedas E524 palaiko reikiamą produktų konsistenciją gaminant margariną, šokoladą, ledus, sviestą, karamelę, želė, uogienę.

Kepiniai prieš kepdami apdorojami kaustinės sodos tirpalu, kad susidarytų tamsiai ruda traški plutelė. Be to, maisto priedas E524 naudojamas augaliniam aliejui rafinuoti.

Natrio hidroksido žala

Kaustinė soda yra toksiška medžiaga, ardanti gleivinę ir odą. Natrio hidroksido nudegimai gyja labai lėtai, paliekant randus. Patekimas į akis dažniausiai sukelia regėjimo praradimą. Jei šarmo pateko ant odos, nuplaukite paveiktą vietą vandens srove. Nurijus, kaustinė soda sukelia gerklų, burnos ertmės, skrandžio ir stemplės nudegimus.

Visi darbai su natrio hidroksidu turi būti atliekami su apsauginiais akiniais ir kombinezonu.

Kaustinė soda– labiausiai paplitęs šarmas, kurio gamybos ir suvartojimo apimtys per metus siekia iki 57 mln.
Grynas natrio hidroksidas NaOH yra balta, nepermatoma masė, godžiai sugerianti vandens garus ir anglies dioksidą iš oro.
Yra dvi bevandenio natrio hidroksido modifikacijos – α-NaOH su rombiniais kristalais ir β-NaOH su kubiniais kristalais. Su vandeniu NaOH sudaro kristalinių hidratų seriją: NaOH * H 2 O, kur n \u003d 1, 2, 2,5, 3,5, 4, 5,25 ir 7.
Lydymosi temperatūra = 323 gr. C, virimo temperatūra = 1403 gr. SU.
Tankis = 2,02 g/cm 3 .

Vandeniniai NaOH tirpalai turi stiprią šarminę reakciją (pH 1% tirpalo = 13).
Tai labai stipri cheminė bazė, įsitraukia į tipinėms bazėms būdingas reakcijas.

Sąveikauja su įvairiomis medžiagomis bet kokioje agregacijos būsenoje, nuo tirpalų ir dujų iki kietų medžiagų. neutralizacijos reakcijos. Jis reaguoja su rūgštimis, su amfoteriniais oksidais (tirpoje ir lydalo pavidalu), su rūgščių oksidais - susidaro druskos.

Pavyzdžiui:
2NaOH + 2HCl = 2NaCl + H2O
ZnO + 2NaOH (lydas) = ​​Na 2 ZnO 2 + H 2 O
ZnO + 2NaOH (tirpalas) + H 2 O = Na 2 + H 2
2NaOH + CO 2 \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O (su NaOH pertekliumi)
Sąveika su rūgščių oksidais naudojama pramoninėms emisijoms valyti nuo rūgščių dujų (pavyzdžiui, CO 2 , SO 2 ir H 2 S).

Kaip stiprus šarmas NaOH išstumia silpnesnes bazes iš druskų:
2NaOH + CoCl2 = 2NaCl + Co(OH) 2

Ši savybė naudojama metalų hidroksidams nusodinti kaustine soda.
Pavyzdžiui, tokiu būdu vanduo išvalomas iš mažų suspensijų (gelio pavidalo aliuminio hidroksidas gaunamas veikiant natrio hidroksidu aliuminio sulfatą vandeniniame tirpale).
6NaOH + Al 2 (SO 4) 3 \u003d 2Al (OH) 3 + 3Na 2 SO 4.

Natrio hidroksidas taip pat reaguoja su nemetalai:
3S + 6NaOH → 2Na 2S + Na2SO3 + 3H 2O
2NaOH + Cl 2 \u003d NaClO + NaCl + H 2 O

ir metalai(turintis didelį elektrocheminį potencialą):
2Al + 2NaOH + 6H 2O = 3H2 + 2Na

Taigi alkoholiai sudaro alkoholatus:
HO-CH2-CH2OH + 2NaOH → NaO-CH2-CH2-ONa + 2H2O

Dalyvauja reakcijose hidrolizė(reakcija su esteriais, amidais ir alkilhalogenidais):
ROOR 1 + NaOH = ROONa + R 1 OH (eteris + natrio hidroksidas = natrio karboksilatas + alkoholis)

Ši šarmo savybė plačiai naudojama pramonėje, kieto muilo gamyboje (natrio hidroksido sąveikos su muilu atveju muilinimas) reakcija yra negrįžtama):
(C 17 H 35 COO) 3 C 3 H 5 + 3 NaOH \u003d C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa

Produktas yra labai agresyvus! Jis sunaikina stiklą ir porcelianą sąveikaudamas su juose esančiu silicio dioksidu ( silikato išplovimas): 2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O, taip pat organinės kilmės medžiagos (popierius, oda ir kt.).

Pavojaus klasė
Kaustinė soda yra ėsdinanti medžiaga. Chemiškai nudegina odą, o ilgalaikis poveikis gali sukelti opas ir egzemą. Stiprus poveikis gleivinėms. Pavojinga kaustinės sodos patekimas į akis. Didžiausia leistina koncentracija kaustinės sodos aerozolis gamybinių patalpų darbo zonos ore (MPC) - 0,5 mg/m3.
Kaustinė soda yra atspari ugniai ir sprogimui, priklauso 2-osios pavojingumo klasės pavojingoms medžiagoms pagal GOST 12.1.007.

Pakavimas, transportavimas, sandėliavimas
Techninė kaustinė soda gabenama geležinkelių, kelių, vandens transportu dengtose transporto priemonėse supakuota į pakuotę ir nefasuota geležinkelių bei kelių cisternose pagal šiai transporto rūšiai galiojančias krovinių vežimo taisykles.

Geležinkeliu prekė gabenama statinėse, statinėse, dėžėse vienam automobilio kroviniui.
Techninė kaustinė soda, skirta medicinos pramonei ir dirbtinio pluošto gamybai, vartotojui pageidaujant, gabenama geležinkelio cisternose su vartotojui ar gamintojui priklausančiais nerūdijančio plieno arba guminiais katilais.
Talpyklos pripildomos kaustinės sodos iki pilnos talpos, atsižvelgiant į gaminio tūrinį plėtimąsi su galimu temperatūrų skirtumu trasoje.
Prieš užpildant bakus natrio hidroksido tirpalo likučiais, turi būti ištirta, ar likutis atitinka šio standarto reikalavimus. Jeigu likučių analizė atitinka šio standarto reikalavimus, tai bakas pripildomas produkto; jei likučių analizė neatitinka šio standarto reikalavimų, tada likučiai pašalinami ir bakas išplaunamas.

Techninė kaustinė soda, supakuota į specializuotus konteinerius, gabenama tik kelių transportu.

Gaminys, supakuotas į statines, statines ir dėžes, gabenamas supakuotas pagal GOST 26663, GOST 24957, GOST 21650, GOST 21140, ant padėklų pagal GOST 9557 ir GOST 26381.

Techninės kaustinės sodos tirpalas laikomas uždaruose induose, pagamintuose iš šarmams atsparios medžiagos.
Supakuota prekė laikoma nešildomuose sandėliuose.

Taikymas
Kaustinė soda yra plačiai naudojama įvairiose pramonės šakose ir namų reikmėms.
- Chemijos ir naftos chemijos pramonėje (jos sudaro apie 57% viso Rusijos suvartojamo NaOH) - rūgščių ir rūgščių oksidų neutralizavimui, kaip reagentas ar katalizatorius cheminėse reakcijose, atliekant cheminę analizę titruojant, ėsdinant aliuminį. ir grynų metalų gamyboje, naftos perdirbime – alyvų gamybai.
- Kaustinė medžiaga naudojama celiuliozės ir popieriaus pramonėje celiuliozės delignifikacijai (sulfatavimo procesui), popieriaus, kartono, dirbtinio pluošto, medienos plaušo plokščių gamyboje.
- Riebalams muilinti gaminant muilą, šampūną ir kitus ploviklius.
- Gaminant biodyzeliną, gautą iš augalinių aliejų ir naudojamą pakeisti įprastą dyzelinį kurą.
- Kaip kanalizacijos vamzdžių užsikimšimų tirpinimo priemonė, sausų granulių pavidalu arba kaip gelio dalis. Natrio hidroksidas išskaido užsikimšimą ir palengvina jo judėjimą toliau vamzdžiu.
- Toksiškų medžiagų, įskaitant zariną, degazavimas ir neutralizavimas rekvėpatoriuose (izoliuotas kvėpavimo aparatas (IDA), skirtas iškvėptam orui valyti nuo anglies dioksido).
- Maisto pramonėje: vaisiams ir daržovėms plauti ir lupti, šokolado ir kakavos, gėrimų, ledų, karamelės dažų gamyboje, alyvuogių minkštinimui ir kepinių gamyboje. Registruotas kaip maisto priedas E524.
- Spalvotojoje metalurgijoje, energetikoje, tekstilės pramonėje, kaučiukui regeneruoti.

GAVIMAS

XIX amžiaus pradžioje kaustinės sodos (NaOH) gamyba buvo glaudžiai susijusi su sodos pelenų gamybos raida. Tokį ryšį lėmė tai, kad sodos pelenai buvo žaliava cheminiam NaOH gavimo metodui, kuris buvo kaustizuotas kalkių pienu sodos tirpalo pavidalu. XIX amžiaus pabaigoje pradėjo sparčiai vystytis elektrocheminiai NaOH gavimo būdai, elektrolizės būdu iš vandeninių NaCl tirpalų. Elektrocheminiu gamybos būdu, kartu su NaOH, gaunamas chloras, plačiai naudojamas sunkiosios organinės sintezės pramonėje ir kitose pramonės šakose, o tai paaiškina sparčią NaOH elektrocheminės gamybos plėtrą.

Šiandien kaustinė soda gaminama arba elektrolizuojant natrio chlorido (NaCl) tirpalą, kad susidarytų natrio hidroksidas ir chloras, arba, rečiau, taikant senesnį procesą, pagrįstą sodos tirpalo sąveika su gesintomis kalkėmis. Didelis kiekis pasaulyje pagamintos sodos yra naudojamas kaustinės sodos gamybai.

Sodos pelenų tirpalo sąveika su gesintomis kalkėmis. Kaustinė soda gaunama iš sodos pelenų partijoje arba nuolatinėje gamykloje. Procesas paprastai atliekamas esant vidutinei temperatūrai reaktoriuose su maišytuvais. Kaustinės sodos susidarymo reakcija yra mainų reakcija tarp natrio karbonato ir kalcio hidroksido:
Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 + 2NaOH
Kalcio karbonatas nusėda, o natrio hidroksido tirpalas išleidžiamas į kolektorių.

elektrolizės metodai. Pramoniniu mastu natrio hidroksidas gaunamas elektrolizuojant halito (akmens druskos NaCl) tirpalus kartu gaminant vandenilį ir chlorą:
2NaCl + 2H 2O \u003d H2 + Cl2 + 2NaOH

Kai elektrolizuojamas koncentruotas natrio chlorido tirpalas, susidaro chloras ir natrio hidroksidas, tačiau jie reaguoja vienas su kitu ir susidaro natrio hipochloritas – baliklis. Šis produktas, savo ruožtu, ypač rūgštiniuose tirpaluose aukštesnėje temperatūroje, elektrolizės kameroje oksiduojamas iki natrio perchlorato. Norint išvengti šių nepageidaujamų reakcijų, elektrolitinis chloras turi būti erdviškai atskirtas nuo natrio hidroksido.

Daugumoje pramonės įmonių, naudojamų elektrolitinės kaustinės sodos gamybai, tai atliekama naudojant diafragmą ( diafragmos metodas) šalia anodo, kuriame susidaro chloras. Yra dviejų tipų įrengimai: su panardinta arba nepanardinta diafragma. Instaliacijos kamera su panardinta diafragma yra visiškai užpildyta elektrolitu. Sūrymas patenka į anodo skyrių, kur iš jo išsiskiria chloras, o kaustinės sodos tirpalas užpildo katodo skyrių. Nepanardintos diafragmos įrenginyje kaustinės sodos tirpalas pašalinamas iš katodo skyriaus, kai jis susidaro, todėl kamera yra tuščia. Kai kuriuose nepanardinamuose diafragmos įrenginiuose garai spaudžiami į tuščią katodo skyrių, kad būtų lengviau pašalinti kaustinę sodą ir pakelti temperatūrą.

Diafragminiai augalai gamina tirpalą, kuriame yra ir kaustinės sodos, ir druskos. Didžioji dalis druskos kristalizuojasi, kai kaustinės sodos koncentracija tirpale pasiekia standartinę 50%. Šiame „standartiniame“ elektrolizės tirpale yra 1% natrio chlorido. Elektrolizės produktas tinka daugeliui pritaikymų, pavyzdžiui, muilo ir valymo priemonių gamybai. Tačiau dirbtinio pluošto ir plėvelės gamybai reikalinga labai išgryninta kaustinė soda, kurioje yra mažiau nei 1 % natrio chlorido (druskos). „Standartinis“ skystas šarmas gali būti tinkamai išvalytas kristalizacijos ir nusodinimo metodais.

Membraninis metodas- panašus į diafragmą, tačiau anodo ir katodo tarpus skiria katijonų mainų membrana. Membraninė elektrolizė suteikia gryniausią šarmą.

Nuolatinis chloro ir kaustinės medžiagos atskyrimas taip pat gali būti atliekamas gyvsidabrio katodo bloke ( gyvsidabrio elektrolizė). Metalinis natris sudaro amalgamą su gyvsidabriu, kuris išleidžiamas į antrąją kamerą, kur išsiskiria natris ir reaguoja su vandeniu, sudarydamas šarmą ir vandenilį. Nors sūrymo koncentracija ir grynumas yra svarbesni gyvsidabrio katodo, o ne diafragmos gamyklai, pirmoji gamina kaustinę soda, tinkančią dirbtinio pluošto gamybai. Jo koncentracija tirpale yra 50–70%. Didesnę gyvsidabrio katodo įrenginio kainą pateisina nauda.

Literatūra:
GOST 2263-79: Techninė kaustinė soda. Specifikacijos. - M., IPK Standartų leidykla, 2001; Populiari cheminių elementų biblioteka. - M., Nauka, 1977; Neorganinių medžiagų ir mineralinių trąšų technologija: paskaitų kursas. - NovSU Chemijos ir ekologijos katedra, 2007 m.; Bendrosios chemijos pagrindai, t. 3, B. V. Nekrasovas. - M., Chemija, 1970; Bendroji cheminė technologija. Furmer I. E., Zaicevas V. N. - M., Aukštoji mokykla, 1978 m

Įvadas

Atėjote į parduotuvę, norėdami nusipirkti muilo be kvapo. Natūralu, kad norėdami suprasti, kurie šio asortimento produktai turi kvapą, o kurie ne, imate kiekvieną muilo buteliuką ir perskaitote jo sudėtį bei savybes. Galiausiai išsirinko tinkamą, tačiau žvelgdami į įvairias muilo kompozicijas pastebėjo keistą tendenciją – beveik ant visų buteliukų buvo parašyta: „Muilo struktūroje yra natrio hidroksido“. Tai yra įprasta daugelio žmonių pažinties su natrio hidroksidu istorija. Kažkokia pusė žmonių „nusispjaus ir pamirš“, o kai kurie norės apie jį sužinoti daugiau. Taigi jiems šiandien aš jums pasakysiu, kokia tai medžiaga.

Apibrėžimas

Natrio hidroksidas (formulė NaOH) yra labiausiai paplitęs šarmas pasaulyje. Nuoroda: šarmas yra bazė, kuri gerai tirpsta vandenyje.

vardas

Įvairiuose šaltiniuose jis gali būti vadinamas natrio hidroksidu, kaustine soda, šarmu, kaustine soda arba kaustiniu šarmu. Nors pavadinimas „šarminis šarmas“ gali būti taikomas visoms šios grupės medžiagoms. Tik XVIII amžiuje jiems buvo suteikti atskiri vardai. Taip pat yra „apverstas“ dabar aprašomos medžiagos pavadinimas – natrio hidroksidas, dažniausiai naudojamas ukrainiečių vertimuose.

Savybės

Kaip jau sakiau, natrio hidroksidas labai gerai tirpsta vandenyje. Įdėjus nors nedidelį jo gabalėlį į stiklinę vandens, po kelių sekundžių jis užsidegs ir šnypšdamas „lėks“ ir „šokins“ palei paviršių (nuotr.). Ir tai tęsis tol, kol jis visiškai ištirps. Jei pasibaigus reakcijai pamirkysite ranką į gautą tirpalą, jis bus muiluotas liesti. Norint sužinoti, kokio stiprumo šarmas, į jį nuleidžiami indikatoriai – fenolftaleinas arba metilo apelsinas. Jame esantis fenolftaleinas įgauna tamsiai raudoną spalvą, o metiloranžinė – geltoną. Natrio hidroksidas, kaip ir visi šarmai, turi hidroksido jonų. Kuo jų daugiau tirpale, tuo ryškesnė indikatorių spalva ir stipresnis šarmas.

Kvitas

Natrio hidroksidą galima gauti dviem būdais: cheminiu ir elektrocheminiu. Panagrinėkime kiekvieną iš jų išsamiau.

Taikymas

Celiuliozės delignifikacija, kartono, popieriaus, medienos plaušų plokščių ir dirbtinio pluošto gamyba neapsieina be natrio hidroksido. O kai reaguoja su riebalais, gaunamas muilas, šampūnai ir kiti plovikliai. Chemijoje jis naudojamas kaip reagentas arba katalizatorius daugelyje reakcijų. Natrio hidroksidas taip pat žinomas kaip maisto priedas E524. Ir tai ne visos jo taikymo sritys.

Išvada

Dabar jūs žinote viską apie natrio hidroksidą. Kaip matote, žmogui tai duoda daug naudos – tiek pramonėje, tiek kasdieniame gyvenime.

Vienas iš svarbiausių cheminių junginių, kasmet susintetinamas didžiulėmis partijomis, yra šarminis natrio hidroksidas. Tokį populiarumą ji pelnė dėl savo savybių. kurio formulė yra NaOH, turi didelę pramoninę reikšmę žmogui. Panagrinėkime šią medžiagą išsamiau.

Materijos atradimo istorija

Pirmą kartą apie junginį, savo savybėmis primenantį kaustinę sodą, pirmą kartą paminėta senovėje. Net Biblijoje yra informacijos apie medžiagą neterį, išgautą iš Egipto ežerų. Tikėtina, kad tai buvo kaustinė soda.

Aristotelis, Platonas ir kiti senovės graikų bei romėnų filosofai ir mokslininkai taip pat mini medžiagą nitrumą, kuri buvo išgaunama iš natūralių rezervuarų ir parduodama didelių skirtingų spalvų gabalėlių (juodos, pilkos, baltos) pavidalu. Juk tuo metu apie valymo būdus nieko nebuvo žinoma, todėl nebuvo įmanoma atskirti junginio nuo jį teršiančios anglies.

385 m. pr. Kr. buvo naudojamas muilas. Procesas buvo pagrįstas kaustine soda. Jo formulė, žinoma, dar nebuvo žinoma, tačiau tai nesutrukdė išgauti iš Solyanka genties augalų pelenų, iš ežerų ir naudoti namų apyvokos daiktams valyti, drabužiams skalbti, įvairiam muilui virti.

Kiek vėliau arabai išmoko į produktą dėti eterinių aliejų ir aromatinių medžiagų. Tada muilas tapo gražus ir maloniai kvepiantis. Prasidėjo aktyvi muilo gamybos procesų ir technologijų plėtra.

Iki XVII amžiaus kaustinė soda, kurios savybės buvo naudojamos be galo, kaip cheminis junginys liko neištirtas. Jis buvo derinamas su tokiomis medžiagomis kaip soda, natrio hidroksidas. Visi jie buvo vadinami šarminiais šarmais.

Vėliau mokslininkas Duhamelis du Monso sugebėjo įrodyti šių medžiagų skirtumą ir suskirstė jas į šarmus ir druskas. Nuo tada kaustinė soda gavo savo tikrąjį ir pastovų pavadinimą iki šių dienų.

Vardų sinonimai

Reikėtų pažymėti, kad šios medžiagos pavadinimas nėra tas pats ir turi keletą sinonimų. Iš viso yra 6 skirtingi variantai:

• natrio hidroksidas;
• kaustinė soda;
• kaustinė soda;
• natrio šarmas;
• kaustinė;
• šarminis šarmas.

Šis junginys paprastiems žmonėms ir pramonėje vadinamas kaustine soda. Cheminėje sintezėje teisingiau sakyti natrio šarmas arba kaustinė soda. Formulė nesikeičia. Labiausiai paplitęs pavadinimas yra kaustinis. Teisingas pavadinimas sisteminės medžiagų nomenklatūros požiūriu yra natrio hidroksidas.

Cheminė formulė ir molekulės struktūra

Jei vertinsime šią medžiagą chemijos požiūriu, tada ją sudarys du jonai: natrio katijonas (Na +) ir hidroksido anijonas (OH -). Asocijuodami vienas su kitu dėl skirtingai įkrautų dalelių elektrostatinės traukos šie jonai sudaro kaustinę soda. Empirinė formulė bus NaOH.

Hidrokso grupė susidaro tarp deguonies ir vandenilio, o su natriu ją palaiko joninė jungtis. Tirpale šarmas visiškai disocijuoja į jonus, būdamas stiprus elektrolitas.

Laboratorinis gavimo būdas

Pramoniniai ir laboratoriniai kaustinės sodos gamybos metodai yra glaudžiai susiję. Jis dažnai gaunamas nedideliais kiekiais cheminiais ir elektrocheminiais metodais mažesnėse gamyklose nei pramoninėse patalpose. O tonos medžiagų yra pagaminamos tais pačiais būdais didžiulėse elektrolizatorių kolonėlėse.

Yra keli pagrindiniai kaustinės medžiagos sintezės laboratorijoje metodai.

1. ferito metodas. Jį sudaro du pagrindiniai etapai: pirmasis etapas yra sukepinimas, veikiant aukštos temperatūros natrio karbonatu ir geležies oksidu (III). Dėl to susidaro natrio feritas (NaFeO 2). Antrame etape jis yra veikiamas vandens ir suyra, kad susidarytų natrio hidroksidas ir geležies bei vandens mišinys (Fe 2 O 3 *H 2 O). Gautas natrio hidroksido tirpalas išgarinamas iki baltų kristalų arba dribsnių. Jo grynumas yra maždaug 92%.
2. kalkių metodas. Jį sudaro natrio karbonato ir kalcio hidroksido sąveikos reakcija su kalcio karbonato ir šarmo susidarymu. Reakcija vykdoma 80 apie C temperatūroje. Kadangi susidariusi druska nusėda, ji lengvai atsiskiria. Likęs tirpalas išgarinamas ir gaunamas natrio šarmas.
3. Diafragmos ir membranos gavimo būdas. Remiantis elektrolizatoriaus įrenginio veikimu. Jis tiekiamas su valgomosios druskos (NaCL) tirpalu, kuris yra elektrolizuojamas ir susidaro laisvas dujinis chloras ir norimas kaustinis produktas. Skirtumas tarp šių metodų yra tas, kad taikant diafragmos metodą pagrindinė įrenginio konstrukcinė dalis yra asbesto diafragma (katodas). Taikant membraninį metodą katodo ir anodo tarpai atskiriami specialia membrana.

Taigi natrio hidroksidas gaunamas laboratorijoje, pasirenkant finansiškai naudingiausią variantą. Tai taip pat paprastai yra mažiau energijos reikalaujanti.

Sintezė pramonėje

Kaip pramonėje gaunama tokia medžiaga kaip kaustinė soda? Skysta ir kieta kaustinė medžiaga dažniausiai ekstrahuojama elektrocheminiu būdu. Jis pagrįstas natūralaus mineralinio halito tirpalo elektrolize, kurio didžiąją dalį sudaro valgomoji druska.

Pagrindinis šios sintezės bruožas yra tas, kad šalutiniai produktai kartu su kaustine soda yra dujinis chloras ir vandenilis. Procesas atliekamas vienu iš trijų variantų:

• diafragmos elektrolizė ant kieto katodo;
• su skystu gyvsidabrio katodu;
• membrana su kietu katodu.

Didžioji dauguma pasaulyje gaminamos kaustinės medžiagos vis dar susidaro membraniniu metodu. Gautas šarmas turi gana aukštą grynumo lygį.

Naudojimo sritys

Yra nemažai pramonės šakų, kuriose kaustinė soda yra aktuali. Taikymas pagrįstas jo cheminėmis ir fizinėmis savybėmis, todėl šis junginys yra būtinas daugelyje sintezių ir procesų.

Yra keletas pagrindinių sričių, kuriose natrio hidroksidas yra nepakeičiamas elementas.

1. Cheminė gamyba (esterių, muilų, riebalų sintezė, pluoštų gavimas, rafinuotiems produktams gauti, kaip daugelio procesų katalizatorius; yra pagrindinė medžiaga rūgščių ir jas atitinkančių oksidų neutralizavimui; analitinėje chemijoje ji naudojama titravimui; taip pat naudojama gauti grynų metalų, daug druskų, kitų bazių ir organinių junginių).
2. Gaminant popierių, skirtą medienos plaušienos perdirbimui (atsikratant medienos medžiagos lignino).
3. Kaustinė soda taip pat yra nepakeičiama žmogaus ekonominėje veikloje. Labai svarbu naudoti daugybę ploviklių ir jo pagrindu pagamintų valymo priemonių. Muilo gaminimas, šampūnų gavimas – visa tai neapsieina be kaustinės sodos.
4. Būtinas biokuro sintezei.
5. Jis naudojamas nacionaliniu mastu degazuoti ir neutralizuoti organizmus veikiančias medžiagas.
6. Vaistų ir vaistų gamyba.
7. Maisto pramonė - konditerijos gaminiai, šokoladas, kakava, ledai, saldainių dažymas, alyvuogės, kepiniai.
8. Kosmetologijoje pašalinių darinių (apgamų, papilomų, karpų) šalinimui.
9. Jis naudojamas alkoholinių gėrimų ir tabako gamyklose.
10. tekstilės pramonėje.
11. Stiklo gamyba: spalvoto, paprasto, optinio ir kt.

Akivaizdu, kad natrio hidroksidas yra labai svarbi ir naudinga žmogaus veikloje medžiaga. Visiškai ne veltui jo kasmet pasaulyje susintetinama tonomis – 57 mln. ir daugiau.

Fizinės savybės

Balta miltelių pavidalo medžiaga, kartais bespalvė. Jis gali būti smulkiai kristalinių miltelių arba dribsnių pavidalo. Dažniau didelių kristalų pavidalu. Lydymosi temperatūra gana žema - 65,1 o C. Labai greitai sugeria drėgmę ir pereina į hidratuotą formą NaOH 3,5H 2 O. Lydymosi temperatūra šiuo atveju dar žemesnė, tik 15,5 o C. Alkoholiuose tirpsta beveik neribotai. , vanduo. Jaučiasi ir kietas, ir skystas muilas.

Labai pavojinga koncentruota ir atskiesta forma. Jis gali pažeisti visas akies membranas iki regos nervų. Patekimas į akis gali sukelti aklumą. Todėl darbas su šiuo junginiu yra itin pavojingas ir reikalauja apsauginių priemonių.

Cheminės savybės

Kaustinė soda pasižymi lygiai tokiomis pat savybėmis kaip ir visi šarmai: sąveikauja su oksidais, amfoteriniais oksidais ir hidroksidais, druskomis. Iš nemetalų jis reaguoja su siera, fosforu ir halogenais. Taip pat gali reaguoti su metalais.

Organinėje chemijoje natrio hidroksidas reaguoja su amidais, eteriais ir halogenais pakeistais alkanais.

Laikymo sąlygos

Natrio hidroksido saugojimas atliekamas tam tikromis sąlygomis. Taip yra todėl, kad jis yra labai reaktyvus, ypač kai patalpoje drėgna. Pagrindinės sąlygos yra tokios.

1. Laikyti atokiai nuo šildymo prietaisų.
2. Hermetiškai uždarytos ir sandarios pakuotės, kurios nepraleidžia drėgmės.
3. Sausas kristalinis šarmas laikomas specialios sudėties maišeliuose (tankus polietilenas), skystas - tamsaus stiklo inde su šlifuotais kamščiais. Jei jo kiekis didelis ir jį reikia transportuoti, tada kaustinės sodos tirpalas dedamas į specialius plieninius indus ir kanistrus.

Šią medžiagą galima gabenti bet kokiu žinomu būdu, laikantis saugos taisyklių, išskyrus gabenimą oru.

Skystas natrio šarmas

Be kristalinio, yra ir vandeninis kaustinės sodos tirpalas. Jo formulė tokia pati kaip ir kieto. Chemiškai tirpalai yra labiau pritaikomi ir patogesni naudoti. Todėl šioje formoje kaustinė medžiaga naudojama dažniau.

Kaustinės sodos tirpalas, kurio formulė yra NaOH, tinka visose aukščiau nurodytose srityse. Tai nepatogu tik transportuojant, nes geriau gabenti sausą šarmą. Visomis kitomis savybėmis jis niekuo nenusileidžia kristalams, o kai kuriomis juos pranoksta.