Какими свойствами обладает гидроксид натрия

Ãèäðîêñèä íàòðèÿ
· Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà
· Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà
· Êà÷åñòâåííîå îïðåäåëåíèå èîíîâ íàòðèÿ
· Ìåòîäû ïîëó÷åíèÿ
· Ðûíîê êàóñòè÷åñêîé ñîäû
· Ïðèìåíåíèå
· Ìåðû ïðåäîñòîðîæíîñòè ïðè îáðàùåíèè ñ ãèäðîêñèäîì íàòðèÿ
· Ëèòåðàòóðà
&middot

Ãèäðîêñèä íàòðèÿ (åäêàÿ ù¸ëî÷ü) — ñèëüíîå õèìè÷åñêîå îñíîâàíèå (ê ñèëüíûì îñíîâàíèÿì îòíîñÿò ãèäðîêñèäû, ìîëåêóëû êîòîðûõ ïîëíîñòüþ äèññîöèèðóþò â âîäå), ê íèì îòíîñÿò ãèäðîêñèäû ùåëî÷íûõ è ù¸ëî÷íîçåìåëüíûõ ìåòàëëîâ ïîäãðóïï Ià è IIà ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû Ä. È. Ìåíäåëååâà, KOH (åäêîå êàëè), Ba(OH)2 (åäêèé áàðèò), LiOH, RbOH, CsOH. Ù¸ëî÷íîñòü (îñíîâíîñòü) îïðåäåëÿåòñÿ âàëåíòíîñòüþ ìåòàëëà, ðàäèóñîì âíåøíåé ýëåêòðîííîé îáîëî÷êè è ýëåêòðîõèìè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ: ÷åì áîëüøå ðàäèóñ ýëåêòðîííîé îáîëî÷êè (óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ïîðÿäêîâûì íîìåðîì), òåì ëåã÷å ìåòàëë îòäà¸ò ýëåêòðîíû, è òåì âûøå åãî ýëåêòðîõèìè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü è òåì ëåâåå ðàñïîëàãàåòñÿ ýëåìåíò â ýëåêòðîõèìè÷åñêîì ðÿäó àêòèâíîñòè ìåòàëëîâ, â êîòîðîì çà íîëü ïðèíÿòà àêòèâíîñòü âîäîðîäà.

Âîäíûå ðàñòâîðû NaOH èìåþò ñèëüíóþ ùåëî÷íóþ ðåàêöèþ (pH 1%-ðàñòâîðà = 13). Îñíîâíûìè ìåòîäàìè îïðåäåëåíèÿ ùåëî÷åé â ðàñòâîðàõ ÿâëÿþòñÿ ðåàêöèè íà ãèäðîêñèä-èîí (OH), (c ôåíîëôòàëåèíî젗 ìàëèíîâîå îêðàøèâàíèå è ìåòèëîâûì îðàíæåâûì (ìåòèëîðàíæåì) — æ¸ëòîå îêðàøèâàíèå). ×åì áîëüøå ãèäðîêñèä-èîíîâ íàõîäèòñÿ â ðàñòâîðå, òåì ñèëüíåå ù¸ëî÷ü è òåì èíòåíñèâíåå îêðàñêà èíäèêàòîðà.

Ãèäðîêñèä íàòðèÿ âñòóïàåò â ðåàêöèè:

1.Íåéòðàëèçàöèè ñ ðàçëè÷íûìè âåùåñòâàìè â ëþáûõ àãðåãàòíûõ ñîñòîÿíèÿõ, îò ðàñòâîðîâ è ãàçîâ äî òâ¸ðäûõ âåùåñòâ:

• c êèñëîòàì蠗 ñ îáðàçîâàíèåì ñîëåé è âîäû:

NaOH + HCl → NaCl + H2O

(1) H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O (ïðè èçáûòêå NaOH)

(2) H2S + NaOH = NaHS + H2O (êèñëàÿ ñîëü, ïðè îòíîøåíèè 1:1)

(â öåëîì òàêóþ ðåàêöèþ ìîæíî ïðåäñòàâèòü ïðîñòûì èîííûì óðàâíåíèåì, ðåàêöèÿ ïðîòåêàåò ñ âûäåëåíèåì òåïëà (ýêçîòåðìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ): OH + H3O+ → 2H2O.)

• ñ àìôîòåðíûìè îêñèäàìè êîòîðûå îáëàäàþò êàê îñíîâíûìè, òàê è êèñëîòíûìè ñâîéñòâàìè, è ñïîñîáíîñòüþ ðåàãèðîâàòü ñ ùåëî÷àìè, êàê ñ òâ¸ðäûìè ïðè ñïëàâëåíèè:

ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O

òàê è ñ ðàñòâîðàìè:

ZnO + 2NaOH(ðàñòâîð) + H2O → Na2[Zn(OH)4](ðàñòâîð)

(Îáðàçóþùèéñÿ àíèîí íàçûâàåòñÿ òåòðàãèäðîêñîöèíêàò-èîíîì, à ñîëü, êîòîðóþ ìîæíî âûäåëèòü èç ðàñòâîðࠗ òåòðàãèäðîêñîöèíêàòîì íàòðèÿ.  àíàëîãè÷íûå ðåàêöèè ãèäðîêñèä íàòðèÿ âñòóïàåò è c äðóãèìè àìôîòåðíûìè îêñèäàìè.)

• Ñ àìôîòåðíûìè ãèäðîêñèäàìè:

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

2. Îáìåíà ñ ñîëÿìè â ðàñòâîðå:

2NaOH +CuSO4 → Cu (OH)2 + Na2SO4,

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

Ãèäðîêñèä íàòðèÿ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îñàæäåíèÿ ãèäðîêñèäîâ ìåòàëëîâ. Ê ïðèìåðó, òàê ïîëó÷àþò ãåëåîáðàçíûé ãèäðîêñèä àëþìèíèÿ, äåéñòâóÿ ãèäðîêñèäîì íàòðèÿ íà ñóëüôàò àëþìèíèÿ â âîäíîì ðàñòâîðå, ïîìèìî ýòîãî èçáåãàÿ èçáûòêà ù¸ëî÷è è ðàñòâîðåíèÿ îñàäêà. Åãî è èñïîëüçóþò, â ÷àñòíîñòè, äëÿ î÷èñòêè âîäû îò ìåëêèõ âçâåñåé.

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

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

3. Ñ íåìåòàëëàìè:

ê ïðèìåðó, ñ ôîñôîðî젗 ñ îáðàçîâàíèåì ãèïîôîñôèòà íàòðèÿ:

4Ð + 3NaOH + 3Í2Î → ÐÍ3 + 3NaH2ÐÎ2.

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

• ñ ãàëîãåíàìè:

2NaOH + Cl2 → NaClO + NaCl + H2O(äèñìóòàöèÿ õëîðà)

2Na+ + 2OH + 2Cl → 2Na+ + 2O2 + 2H+ + 2Cl → NaClO + NaCl + H2O

6NaOH + 3I2 → NaIO3 + 5NaI + 3H2O

4. Ñ ìåòàëëàìè: Ãèäðîêñèä íàòðèÿ âñòóïàåò â ðåàêöèþ ñ àëþìèíèåì, öèíêîì, òèòàíîì. Îí íå ðåàãèðóåò ñ æåëåçîì è ìåäüþ (ìåòàëëàìè, êîòîðûå èìåþò íèçêèé ýëåêòðîõèìè÷åñêèé ïîòåíöèàë). Àëþìèíèé ëåãêî ðàñòâîðÿåòñÿ â åäêîé ù¸ëî÷è ñ îáðàçîâàíèåì õîðîøî ðàñòâîðèìîãî êîìïëåêñࠗ òåòðàãèäðîêñèàëþìèíàòà íàòðèÿ è âîäîðîäà:

2Al0 + 2NaOH + 6H2O → 3H2 + 2Na[Al(OH)4]

2Al0 + 2Na+ + 8OH + 6H+ → 3H2 + 2Na+[Al3+(OH)4]

5. Ñ ýôèðàìè, àìèäàìè è àëêèëãàëîãåíèäàìè (ãèäðîëèç):

ñ æèðàìè (îìûëåíèå), òàêàÿ ðåàêöèÿ íåîáðàòèìà, ïîñêîëüêó ïîëó÷àþùàÿñÿ êèñëîòà ñî ù¸ëî÷üþ îáðàçóåò ìûëî è ãëèöåðèí. Ãëèöåðèí âïîñëåäñòâèè èçâëåêàåòñÿ èç ïîäìûëüíûõ ù¸ëîêîâ ïóò¸ì âàêóóì-âûïàðêè è äîïîëíèòåëüíîé äèñòèëëÿöèîííîé î÷èñòêè ïîëó÷åííûõ ïðîäóêòîâ. Ýòîò ñïîñîá ïîëó÷åíèÿ ìûëà áûë èçâåñòåí íà Áëèæíåì Âîñòîêå ñ VII âåêà:

(C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH → C3H5(OH)3 + 3C17H35COONa

 ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ æèðîâ ñ ãèäðîêñèäîì íàòðèÿ ïîëó÷àþò òâ¸ðäûå ìûëà (îíè èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ïðîèçâîäñòâà êóñêîâîãî ìûëà), à ñ ãèäðîêñèäîì êàëèÿ ëèáî òâ¸ðäûå, ëèáî æèäêèå ìûëà, èñõîäÿ èç ñîñòàâà æèðà.

6. Ñ ìíîãîàòîìíûìè ñïèðòàì蠗 ñ îáðàçîâàíèåì àëêîãîëÿòîâ:

HO-CH2-CH2ÎÍ + 2NaOH → NaO-CH2-CH2-ONa + 2Í2O

7. Ñî ñòåêëîì: â ðåçóëüòàòå äëèòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ ãîðÿ÷åé ãèäðîîêèñè íàòðèÿ ïîâåðõíîñòü ñòåêëà ñòàíîâèòñÿ ìàòîâîé (âûùåëà÷èâàíèå ñèëèêàòîâ):

SiO2 + 4NaOH → (2Na2O)·SiO2 + 2H2O.

Гидроксид натрия, натрий гидроксид — неорганическое соединение, гидроксид состав NaOH. Представляет собой белые, непрозрачные и очень гигроскопичные 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 токсичным соединением, может также вызывать коррозию металлов. Вещество применяется в производстве многочисленных продуктов, в частности, поверхностно-активных веществ, бумаги, косметики, лекарственных средств.

Физические свойства

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

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

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 · H 2 O (сингониях ромбическая, температура плавления 65,1 ° C; плотность 1,829 г / см; ΔH 0утв -425,6 кДж / моль)
• в интервале -28 … -24 ° C — гептагидрат NaOH · 7H 2 O;
• от -24 до -17,7 ° C — пентагидрат NaOH · 5H 2 O;
• от -17,7 до -5,4 ° C — тетрагидрат NaOH · 4H 2 O (α-модификация);
• от -8,8 до 15,6 ° C — NaOH · 3,5Н 2 О (температура плавления 15,5 ° C).
• от 0 ° C до 12,3 ° C — дигидрат NaOH · 2H 2 O;

Получение

Исторически первым методом получения гидроксида натрия было взаимодействие соды Na 2 CO 3 и гашеной водой извести CaO:

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 природе. Течение реакций можно описать суммарным уравнением:

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

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

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

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

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

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

Диафрагменные процесс

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, в качестве таких перегородок используется асбестовая ткань, пористые цементы, фарфор и т.

В анодный пространство подается раствор NaCl: на аноде (графитовом или магнетитовых) восстанавливаются хлорид-ионы, а катионы Na + (и, частично, анионы Cl -) мигрируют сквозь диафрагму к катодной пространства. Там катионы где сочетаются с гидроксид-ионами, образованными восстановлением воды на железном или медном катоде:

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 · 3,5H 2 O, которые в дальнейшем дополнительно дегидратують.

Мембранный процесс

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.

Получение твердого NaOH

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 NaNO 2, NaNO 3, KNO 3) при температуре выше 400 ° C: раствор подается насосом в разогретую камеру для испарения, где отделяется остальные воды.

Марки

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.

Химические свойства

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

В растворах соединение хорошо распадается:

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

NaOH легко взаимодействует с галогенами, а при высоких температурах — также и с металлами:

При взаимодействии с солями, которые являются производными слабых оснований, образуются соответствующие гидроксиды:

Реагируя с монооксидом углерода, синтезируется формиат натрия:

Требования безопасности

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.

Применение

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-волокнистых 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 соблюдается 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 тех, в составе которых высокое содержание пальмитиновой кислоты (пальмовое масло). При ее производстве в процессе этерификации также образуется глицерин который используется в пищевой, косметической и бумажной промышленности, или перерабатывается в Эпихлоргидрин по методу 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 ребризера (изолирующих дыхательных аппаратах (ИДА), для очистки воздуха, выдыхаемого 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 черного окраса, при производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрировано в качестве пищевой добавки E524.
• В косметологии для удаления ороговевших участков кожи: бородавок, папиллом.