Каустическая сода
- самая распространённая щёлочь, объемы производства и потребления которой в год составляют до 57 миллионов.
Чистый гидроксид натрия NаОН представляет собой белую непрозрачную массу, жадно поглощающую из воздуха водяные пары и углекислый газ.
Существуют две модификации безводного едкого натра –α-NаОН с ромбической формой кристаллов и β-NаОН с кристаллами кубической формы. С водой NаОН образует ряд кристаллогидратов: NaOH*H 2 O, где n = 1, 2, 2,5, 3,5, 4, 5,25 и 7.
Температура плавления = 323 гр. С, температура кипения = 1403 гр. С.
Плотность = 2,02 г/см 3 .
Этот вопрос - прекрасная возможность поговорить о государственных символах, ионных связях и многоступенчатых реакциях. Во-первых, эта форма не обязательно говорит нам, какие молекулы взаимодействуют друг с другом. Является ли одна молекула углекислого газа сталкивающейся с одной молекулой гидроксида натрия, чтобы сделать молекулу бикарбоната натрия? В последовательности происходят две разные реакции.
Во-вторых, государственные символы сообщают нам важную информацию об условиях реакции. Символ государства говорит нам, что реакция протекает в водных условиях. Это означает, что реагенты растворяются в воде, что может оказать значительное влияние на поведение реагентов.
Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13).
Это очень сильное химическое основание
, вступает в реакции, характерные для типичных оснований.
Взаимодействует с различными веществами в любых агрегатных состояниях, от растворов и газов до твердых веществ - реакции нейтрализации . Вступает в реакции с кислотами, с амфотерными оксидами (в растворе и расплаве), с кислотными оксидами - с образованием солей.
Водные условия также означают, что ионные соединения разделяются на их составляющие ионы. Как вы могли заметить, это означает, что наше решение содержит молекулы углекислоты и ионов гидроксида. Происходит реакция нейтрализации. Это похоже на то, как мы явно не включаем воду в одноэтапное уравнение, потому что у нас будет одинаковое количество воды по каждой стороне уравнения.
Таким образом, мы перешли полный круг из одного сводного уравнения в две связанные реакции, снова к сводному уравнению. И кислота, и база сильны, поэтому расчет кривой титрования и точки эквивалентности довольно прост. Однако само титрование не так просто. Гидроксид натрия легко адсорбирует углекислый газ из атмосферы, и присутствие угольной кислоты мешает обнаружению конечной точки. Титрование - как описано - позволяет определить начальное количество гидроксида натрия, то есть игнорировать присутствие двуокиси углерода.
Например:
2NaOH + 2HCl = 2NaCl + H 2 O
ZnO + 2NaOH (расплав) = Na 2 ZnO 2 + H 2 O
ZnO + 2NaOH (раствор) + H 2 O = Na 2 + H 2
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O (при избытке NaOH)
Взаимодействие с кислотными оксидами используется для очистки промышленных выбросов от кислотных газов (например: CO 2 , SO 2 и H 2 S).
Как сильная щелочь NaOH вытесняет более слабые основания из солей:
2NaOH + CoCl 2 = 2NaCl + Co(OH) 2
Вред гидроксида натрия
Это простая реакция нейтрализации. Если гидроксид натрия загрязнен карбонатом натрия, что не является редкостью, то добавленный титрант сначала реагирует с более слабыми основаниями гидроксида и поздних протонатов - карбонатом. Если на этом этапе цвет раствора меняется на желтый, мы должны охладить его и снова титровать.
Общие свойства гидроксида натрия
В зависимости от количества присутствующих карбонатов, возможно, придется повторять процедуру более одного раза. Для проведения титрования нам понадобится титант - 2 М или 1 М раствор соляной кислоты, индикатор - метиловый оранжевый и некоторое количество дистиллированной воды для разбавления образца гидроксида натрия.
Это свойство применяют для осаждения гидроксидов металлов едким натром.
Например, таким образом очищают воду от мелких взвесей (получают гелеобразный гидроксид алюминия, действуя гидроксидом натрия на сульфат алюминия в водном растворе).
6NaOH + Al 2 (SO 4) 3 = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 .
Также гидроксид натрия вступает в реакции с неметаллами
:
3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O
2NaOH + Cl 2 = NaClO + NaCl + H 2 O
Повторяйте титрование и кипячение до желтого цвета после охлаждения раствора не возвращается.
- Пилите аликвоту раствора гидроксида натрия в 250 мл колбу Эрленмейера.
- Добавить около 70 мл дистиллированной воды.
- Добавить 1-2 капли раствора метилового оранжевого цвета.
- Титрат с раствором соляной кислоты до первого изменения цвета.
- Нагреть раствор до кипения для удаления растворенного диоксида углерода.
Загрузите определение файла реакции концентрации гидроксида натрия, откройте его со свободной пробной версией калькулятора стехиометрии. Прочитайте количество молей и массы гидроксида натрия в титровальном образце в выходной рамке. Отметим, что присутствие карбонатов - в то же время препятствует обнаружению конечной точки - не мешает определению исходного количества гидроксида натрия. Однако, если мы хотим определить количество гидроксида натрия, которое еще не было нейтрализовано диоксидом углерода, мы должны титрование решения по двум индикаторам, это так называемый метод Вардера, который мы обсудим отдельно.
и металлами
(имеющими высокий электрохимический потенциал):
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 3H 2 + 2Na
Со спиртами
образует алкоголяты:
HO-CH 2 -CH 2 ОН + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2Н 2 O
Участвует в реакциях гидролиза
(взаимодействие с эфирами, амидами и алкилгалогенидами):
ROOR 1 + NaOH = ROONa + R 1 OH (эфир + гидроксид натрия = карбоксилат натрия + спирт)
Двуокись углерода препятствует определению, как описано выше. Во время нагревания, если раствору дают кипеть слишком энергично, он может разбрызгиваться, а часть гидроксида натрия может быть потеряна. Титрование - как описано - не позволяет определить количество гидроксида натрия, которое еще не реагирует с углеродным диксодом.
Информация, обозначенная как архивированная в Интернете для целей консультаций, исследований и ведения записей. Информация не была изменена или обновлена с момента ее архивирования. Веб-страницы, заархивированные в Интернете, не подпадают под действие правил, применяемых к веб-сайтам правительства Канады. Свяжитесь с нами для этого. Поскольку способ установления, толкования и применения пределов воздействия может варьироваться, получить подробную информацию, относящуюся к каждой юрисдикции.
Это свойство щелочи широко применяется в промышленности, при получении твердого мыла (в случае взаимодействия гидроксида натрия с мылом (омыление
) реакция необратима):
(C 17 H 35 COO) 3 C 3 H 5 + 3NaOH = C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa
Продукт очень агрессивен! Он разрушает стекло и фарфор за счет взаимодействия с содержащимся в них диоксидом кремния (выщелачивание силикатов ): 2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O, а также материалы органического происхождения (бумагу, кожу и пр).
Прежде чем обращаться с ним, крайне важно, чтобы были установлены технические средства контроля и соблюдались требования к защитному оборудованию и мерам личной гигиены. Те, кто работает с этим химическим веществом, должны быть надлежащим образом обучены их опасностям и их безопасному использованию.
Используйте минимально возможные количества в хорошо проветриваемом помещении вдали от хранилища. Немедленно сообщайте об утечках, разливах или сбоях в технических средствах контроля. Перед обращением осмотрите контейнеры на наличие повреждений или утечек. Используйте тип контейнеров, рекомендованных производителем. Любой незащищенный человек должен избегать контакта с этим химическим веществом, включая загрязненное оборудование. Не используйте с несовместимыми материалами, такими как сильные кислоты, нитроароматики, нитропарафины или органогалогены и металлы, такие как алюминий, цинк и олово.
Класс опасности
Едкий натр представляет собой едкое вещество. При попадании на кожу вызывает химические ожоги, а при длительном воздействии может вызывать язвы и экземы. Сильно действует на слизистые оболочки. Опасно попадание едкого натра в глаза. Предельно допустимая концентрация
аэрозоля едкого натра в воздухе рабочей зоны производственных помещений (ПДК) - 0,5 мг/м3.
Каустическая сода пожаро- и взрывобезопасна, относится к вредным веществам 2-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007.
Применение гидроксида натрия
Защитите от случайного контакта с водой. Никогда не добавляйте воду в коррозию. Всегда добавляйте коррозионные вещества в воду. При смешивании с водой медленно перемешивайте, добавляя небольшие количества. Используйте холодную воду, чтобы избежать чрезмерного нагрева.
При передаче используйте антикоррозийное оборудование. Никогда не заливайте жидкости, впрыскивая давление воздуха или инертный газ в оригинальные контейнеры. Тщательно переносите в прочные контейнеры из совместимых материалов. Никогда не возвращайте загрязненный материал в его оригинальный контейнер.
Упаковка, транспортировка, хранение
Технический едкий натр транспортируют железнодорожным, автомобильным, водным транспортом в крытых транспортных средствах в упаковке и наливом в железнодорожных и автомобильных цистернах в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта.
Железнодорожным транспортом продукт перевозят в бочках, барабанах, ящиках повагонно.
Технический едкий натр, предназначенный для медицинской промышленности и производства искусственного волокна, по требованию потребителя транспортируют в железнодорожных цистернах с котлами из нержавеющей стали или гуммированными, принадлежащих потребителю или изготовителю.
Цистерны заполняют едким натром до полной вместимости с учетом объемного расширения продукта при возможном перепаде температур в пути следования.
Перед заливом цистерн с остатком раствора едкого натра должен быть проведен анализ остатка на соответствие требованиям настоящего стандарта. Если анализ остатка соответствует требованиям настоящего стандарта, то цистерну заполняют продуктом; если анализ остатка не соответствует требованиям настоящего стандарта, то остаток удаляют, а цистерну промывают.
Получение гидроксида натрия
Когда они не используются, держите контейнеры закрытыми. Пустые контейнеры могут содержать опасные отходы. При наличии аварийного оборудования. Соблюдайте меры предосторожности при обращении с ними, которые приведены в Паспорте безопасности материала. Положите на практике хороший уход. Дайте техническое обслуживание команде управления. Соблюдайте действующие правила.
Методы инженерного контроля предпочтительны для снижения опасных воздействий. Общие методы включают в себя механическую вентиляцию, закрытые пространства для процессов или персонала, контроль условий процесса и модификацию процессов. Административный контроль и защитное снаряжение для персонала также могут потребоваться.
Технический едкий натр, упакованный в специализированные контейнеры, транспортируют только автомобильным транспортом.
Продукт, упакованный в бочки, барабаны и ящики, транспортируют в пакетированном виде по ГОСТ 26663, ГОСТ 24957, ГОСТ 21650, ГОСТ 21140, на поддонах по ГОСТ 9557 и ГОСТ 26381.
Раствор технического едкого натра хранят в закрытых емкостях из материала, стойкого к щелочам.
Упакованный продукт хранят в складских неотапливаемых помещениях.
Используйте антикоррозионную вентиляционную систему отдельно от других систем вытяжной вентиляции. Выбросы должны поступать непосредственно снаружи. Для контроля пыли и росы в воздухе используйте местную вытяжную вентиляцию и, при необходимости, технологический корпус. Обеспечьте достаточный запасной воздух для компенсации удаления воздуха через вытяжные вентиляционные системы.
Гидроксид натрия в растворе представляет собой белый, без запаха, нелетучий раствор. Он не горит, но он очень реактивен. Он может реагировать бурно с водой и многочисленными обычными материалами, выделяя достаточное количество тепла для воспламенения вблизи горючих материалов. Контакт со многими органическими и неорганическими химическими веществами может привести к возгоранию или взрыву. Реакция с металлами выделяет легковоспламеняющийся водород. Это может вызвать слепоту, постоянные рубцы и смерть.
Применение
Едкий натр находит широкое применение в самых разнообразных отраслях промышленности и для бытовых нужд.
- В химической и нефтехимической промышленности (на их долю приходится около 57% суммарного объема российского потребления NaOH)- 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.
- 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 производстве биодизельного топлива, получаемого из растительных масел и используемого для замены обычного дизельного топлива.
- В качестве агента для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей. Гидроксид натрия дезагрегирует засор и способствует лёгкому продвижению его далее по трубе.
- Дегазации и нейтрализации отравляющих веществ, в том числе зарина, в ребризерах (изолирующих дыхательных аппаратах (ИДА), для очистки выдыхаемого воздуха от углекислого газа.
- В пищевой промышленности: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожицы, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, окрашивания карамели, для размягчения маслин и производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E524.
- В цветной металлургии, энергетике, в текстильной промышленности, для регенерации резины.
Аэрозоли могут вызывать легкие и их последствия могут быть отложены. Основные виды применения гидроксида натрия в химическом производстве: производство бумаги и целлюлозы; в нефтяной и газовой промышленности; производство мыла и моющих средств и других чистящих средств; и целлюлоза, такая как вискозные, целлофановые и целлюлозные эфиры; Мерсеризованный и подрезанный хлопок. Другие виды использования включают очистку воды, пищевую промышленность, газовую чистку, горную промышленность, производство стекла, переработку текстильных изделий, переработку растительного масла, рекультивацию каучука, обработку металлов, обработку алюминия, обезжиривание металлов, средство для удаления краски, дезинфицирующее средство, стабилизатор латексной резины и стабилизацию гипохлорита натрия.
ПОЛУЧЕНИЕ
В начале 19 века производство каустической соды (NаОН) было тесно связано с развитием производства кальцинированной соды. Эта взаимосвязь была обусловлена тем, что сырьем для химического способа получения NаОН служила кальцинированная сода, которая в виде содового раствора каустифицировалась известковым молоком. В конце 19 века стали быстро развиваться электрохимические методы получения NаОН электролизом водных растворов NаСl. При электрохимическом способе получения одновременно с NаОН получают хлор, который находит широкое применение в промышленности тяжелого органического синтеза и в других областях промышленности, что объясняет быстрое развитие электрохимического производства NаОН.
На сегодняшний день каустическую соду получают либо путем электролиза раствора хлорида натрия (NaCl) с образованием гидроксида натрия и хлора, либо, реже, с помощью более старого способа, основанного на взаимодействии раствора кальцинированной соды с гашеной известью. Большое количество производимой в мире кальцинированной соды используется для получения каустической соды.
Взаимодействие раствора кальцинированной соды с гашеной известью.
Каустическую соду получают из кальцинированной на установке периодического или непрерывного действия. Процесс обычно проводят при умеренных температурах в реакторах, оборудованных мешалками. Реакция образования каустической соды представляет собой реакцию обмена между карбонатом натрия и гидроксидом кальция:
Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + 2NaOH
Карбонат кальция выпадает в осадок, а раствор гидроксида натрия отводится в коллектор.
Электролизные методы.
В промышленном масштабе гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (каменная соль NaCl) с одновременным получением водорода и хлора:
2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH
Когда концентрированный раствор хлорида натрия подвергается электролизу, образуются хлор и гидроксид натрия, но они реагируют друг с другом с образованием гипохлорита натрия – отбеливающего вещества. Этот продукт, в свою очередь, особенно в кислых растворах при повышенных температурах, окисляется в электролизной камере до перхлората натрия. Чтобы избежать этих нежелательных реакций, электролизный хлор должен быть пространственно отделен от гидроксида натрия.
В большинстве промышленных установок, используемых для получения электролизной каустической соды, это осуществляется с помощью диафрагмы (диафрагменный метод ), помещенной вблизи анода, на котором образуется хлор. Существуют установки двух типов: с погруженной или непогруженной диафрагмой. Камера установки с погруженной диафрагмой целиком заполняется электролитом. Соляной раствор втекает в анодное отделение, где из него выделяется хлор, а раствор каустической соды заполняет катодное отделение. В установке с непогруженной диафрагмой раствор каустической соды отводится из катодного отделения по мере образования, так что камера оказывается пустой. В некоторых установках с непогруженной диафрагмой в пустое катодное отделение напускается водяной пар, чтобы облегчить удаление каустической соды и поднять температуру.
В диафрагменных установках получается раствор, содержащий как каустическую соду, так и соль. Большая часть соли выкристаллизовывается, когда концентрация каустической соды в растворе доводится до стандартного значения 50%. Такой «стандартный» электролизный раствор содержит 1% хлорида натрия. Продукт электролиза пригоден для многих применений, например для производства мыла и чистящих препаратов. Однако для производства искусственного волокна и пленки требуется каустическая сода высокой степени очистки, содержащая менее 1% хлорида натрия (соли). «Стандартный» жидкий каустик можно надлежащим образом очистить методами кристаллизации и осаждения.
Мембранный метод - аналогичен диафрагменному, но анодное и катодное пространства разделены катионообменной мембраной. Мембранный электролиз обеспечивает получение наиболее чистого каустика.
Непрерывное разделение хлора и каустика можно также осуществить в установке с ртутным катодом (ртутный электролиз ). Металлический натрий образует с ртутью амальгаму, которая отводится во вторую камеру, где натрий выделяется и реагирует с водой, образуя каустик и водород. Хотя концентрация и чистота соляного раствора для установки с ртутным катодом более важны, чем для установки с диафрагмой, в первой получается каустическая сода, пригодная для производства искусственного волокна. Ее концентрация в растворе составляет 50–70%. Более высокие затраты на установку с ртутным катодом оправдываются получаемой выгодой.
Литература:
ГОСТ 2263-79: Натр едкий технический. Технические условия. - М., ИПК Издательство стандартов, 2001; Популярная библиотека химических элементов. - М., Наука, 1977; Технология неорганических веществ и минеральных удобрений: Курс лекций. - Кафедра химии и экологии НовГУ, 2007; Основы общей химии, т. 3, Б. В. Некрасов. - М., Химия, 1970; Общая химическая технология. Фурмер И. Э., Зайцев В. Н. - М., Высшая школа, 1978
Гидроксид натрия (пищевая добавка Е524, едкий натр, гидроокись натрия, каустическая сода) – твердая сплавленная масса желтоватого или белого цвета. По своим химическим свойствам гидроксид натрия относится к сильной щелочи.
Общие свойства гидроксида натрия
Едкий натр обычно выпускается в виде прозрачного бесцветного раствора или в виде пасты.
Каустическая сода отлично растворяется в воде, выделяя тепло. При взаимодействии с воздухом это вещество расплывается, поэтому в продажу оно поступает в герметически закрытой таре. В природных условиях гидроокись натрия входит в состав минерала брусита. Температура кипения гидроокиси натрия составляет 1390 °C, температура плавления – 322 °C.
Получение гидроксида натрия
В 1787 году врач Никола Леблан разработал удобный метол получения гидроксида натрия из хлористого натрия. Позднее метод Леблана был вытеснен электролитическим способом получения едкого натра. В 1882 году был разработан ферритный способ получения гидроксида натрия, основанный на использовании кальцинированной соды.
В настоящее время гидроксид натрия чаще всего получают путем электролиза солевых растворов. Ферритный способ получения каустической соды сейчас используется достаточно редко.
Применение гидроксида натрия
Гидроокись натрия – невероятно популярное и широко используемое химическое соединение. Ежегодно производится около семидесяти миллионов тонн едкого натра.
Каустическая сода используется в фармацевтической, химической, пищевой промышленности, а также в косметической и текстильной. Едкий натр применяют при изготовлении синтетического фенола, глицерина, органических красителей, лекарственных препаратов. Данное соединение может нейтрализовать содержащиеся в воздухе вредные для организма человека компоненты. Поэтому растворы гидроксида натрия нередко используют для дезинфекции помещений.
В пищевой 
промышленности гидроокись натрия используется как регулятор кислотности, препятствующий комкованию и слеживанию. Пищевая добавка Е524 поддерживает необходимую консистенцию продуктов при производстве маргарина, шоколада, мороженого, сливочного масла, карамели, желе, джема.
Хлебобулочные изделия перед выпечкой обрабатывают раствором каустической соды для получения темно-коричневой хрустящей корочки. Кроме того, пищевую добавку Е524 применяют для рафинирования растительного масла.
Вред гидроксида натрия
Едкий натр – токсичное вещество, разрушающее слизистую оболочку и кожные покровы. Ожоги от гидроксида натрия очень медленно заживают, оставляя рубцы. Попадание вещества в глаза чаще всего приводит к потере зрения. При попадании щелочи на кожные покровы следует промыть пораженные области струей воды. При попадании внутрь организма едкий натр вызывает ожоги гортани, полости рта, желудка и пищевода.
Все работы с гидроокисью натрия надо проводить в защитных очках и в спецодежде.
