С чем взаимодействует раствор гидроксида натрия. Гидроксид натрия

Введение .

Гидроксид натрия или едкий натр (NaOH), хлор, соляная кислота НС1 и водород получают в промышленности в настоящее время методом электролиза раствора хлорида натрия.

Едкий натр или гидроксид натрия - сильная щелочь, называемая в быту каустической содой, применяется в мыловарении, в производстве глинозема - полупродукта для получения металлического алюминия, в лакокра­сочной, нефтеперерабатывающей промышленности, в производстве искусственного шелка, в промышленности органического синтеза и других отраслях народного хозяйства.

При работе с хлором, хлористым водородом, соляной кислотой и едким натром необходимо строго соблюдать правила техники без­опасности: вдыхание хлора вызывает резкий кашель и удушье, вос­паление слизистых оболочек дыхательных путей, отек легких, а в дальнейшем образование в легких воспалительных очагов.

Хлористый водород даже при незначительном содержании его в воздухе вызывает раздражение в носу и гортани, покалывание в груди, хрипоту и удушье. При хроническом отравлении малыми его концентрациями особенно страдают зубы, эмаль которых быстро разрушается.

Отравления соляной кислотой весьма сходны с отравлениями хлором.

Химические способы получения гидроксида натрия.

К химическим способам получения гидроксида натрия относятся из­вестковый и ферритный.

Известковый способ получения гидроксида натрия заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при темпе­ратуре около 80°С. Этот процесс называется каустификацией; он описывается реакцией

Na 2 C0 3 + Са (ОН) 2 = 2NaOH + CaC0 3 (1)

растворосадок

По реакции (1) получается 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:

Na 2 C0 3 + Fe 2 0 3 = Na 2 0 Fe 2 0 3 + C0 2 (2)

феррит натрия

Na 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 = 2 NaOH + Fe 2 O 3 (3)

раствор осадок

реакция (2) показывает процесс спекания кальцинированной соды с окисью железа при температуре 1100-1200°С. При этом об­разуется спек - ферритнатрия и выделяется двуокись углерода. Далее спек обрабатывают (выщелачивают) водой по реакции (3); получается раствор гидроксида натрия и осадок Fe 2 O 3 , 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 и др. В настоящее время эти методы почти полностью вытеснены электрохимическим способом производства.

Понятие об электролизе и электрохимических процессах.

Элек­трохимическими процессами называют химические процессы, про­текающие в водных растворах или расплавах под действием по­стоянного электрического тока.

Растворы и расплавы солей, растворы кислот и щелочей, назы­ваемые электролитами, относятся к проводникам второго рода, в которых перенос электрического тока осуществляется ионами. (В проводниках первого рода, например металлах, ток переносится электронами.) При прохождении электрического тока через элек­тролит на электродах происходит разряд ионов и выделяются соот­ветствующие вещества. Этот процесс называется электролизом. Аппарат, в котором осуществляется электролиз, называется элек­тролизером или электролитической ванной.

Электролиз используется для получения ряда химических про­дуктов- хлора, водорода, кислорода, щелочей и др. Следует отме­тить, что путем электролиза получают химические продукты высо­кой степени чистоты, в ряде случаев недостижимой при химических методах их производства.

К недостаткам электрохимических процессов следует отнести высокий расход энергии при электролизе, что увеличивает стоимость получаемых продуктов. В связи с этим проведение электрохимиче­ских процессов целесообразно только на базе дешевой электриче­ской энергии.

Сырье для получения гидроксида натрия.

Для производства гидроксида натрия, хлора, водорода используют раствор поваренной соли, который подвергают электролизу Поваренная соль встречается в природе в виде подземных залежей каменной соли, в водах озер и морей и в виде естественных рассо­лов или растворов. Залежи каменной соли находятся в Донбассе, на Урале, в Сибири, Закав­казье и других районах. Богаты солью у нас в стране и некоторые озера.

В летнее время происходит испаре­ние воды с поверхности озер, и пова­ренная соль выпадает в виде кристал­лов. Такая соль называется самосадоч­ной. В морской воде содержится до 35 г/л хлорида натрия. В местах с жарким климатом, где происходит ин­тенсивное испарение воды, образуются концентрированные растворы хлорида натрия, из которых он кристалли­зуется. В недрах земли, в пластах соли протекают подземные воды, которые растворяют NaCl и образуют подзем­ные рассолы, выходящие через буровые скважины на поверхность.

Растворы поваренной соли, независимо от пути их получения содержат примеси солей кальция и магния и до того, как они передаются в цеха электролиза, подвер­гаются очистке от этих солей. Очистка необходима потому, что в процессе электролиза могут образовываться плохо растворимые гидроокиси кальция и магния, которые нарушают нормальный ход электролиза.

Очистка рассолов производится раствором соды и известковым молоком. Помимо химической очистки, растворы осво­бождаются от механических примесей отстаиванием и фильтрацией.

Электролиз растворов поваренной соли производится в ваннах с твердым железным (стальным) катодом и с диафрагмами и в ваннах с жидким ртутным катодом. В любом случае промышленные элект­ролизеры, применяемые для оборудования современных крупных хлорных цехов, должны иметь высокую производительность, про­стую конструкцию, быть компактными, работать надежно и устой­чиво.

Электролиз растворов хлористого натрия в ваннах со стальным катодом и графитовым анодом .

Дает возможность получать гидроксид натрия, хлор и водород в одном аппарате (электролизере). При прохождении постоянного электрического тока через водный раствор хлорида натрия можно ожидать выделения хлора:

2CI - - 2е Þ С1 2 (а)

а также кислорода:

20Н - - 2е Þ 1/2О 2 + Н 2 О(б)

H 2 0-2eÞ1/2О 2 + 2H +

Нормальный электродный потенциал разряда ОН - -ионов состав­ляет + 0,41 в, а нормальный электродный потенциал разряда ионов хлора равен + 1,36 в. В нейтральном насыщенном растворе хлористого натрия концентрация гидроксильных ионов около 1 ·10 - 7 г-экв/л. При 25° С равновесный потенциал разряда гидрок­сильных ионов будет

Равновесный потенциал разряда, ионов хлора при концентра­ции NaCI в растворе 4,6 г-экв/л равен

Следовательно, на аноде с малым перенапряжением должен в первую очередь разряжаться кислород.

Однако на графитовых анодах перенапряжение кислорода много выше перенапряжения хлора и поэтому на них будет происходить в основном разряд ионов С1 - с выделением газообразного хлора по реакции (а).

Выделение хлора облегчается при увеличении концентрации NaCI в растворе вследствие уменьшения при этом величины равно­весного потенциала. Это является одной из причин использования при электролизе концентрированных растворов хлорида натрия, содержащих 310-315 г/л.

На катоде в щелочном растворе происходит разряд молекул воды по уравнению

Н 2 0 + е = Н + ОН - (в)

Атомы водорода после рекомбинации выделяются в виде моле­кулярного водорода

2Н Þ Н 2 (г)

Разряд ионов натрия из водных растворов на твердом катоде невозможен вследствие более высокого потенциала их разряда по сравнению с водородом. Поэтому остающиеся в растворе гидроксид - ионы образуют с ионами натрия раствор щелочи.

Процесс разложения NaCI можно выразить таким образом сле­дующими реакциями:

т. е. на аноде идет образование хлора, а у катода - водорода и гидроксида натрия.

При электролизе, наряду с основными, описанными процессами, могут протекать и побочные, один из которых описывается урав­нением (б). Помимо этого, хлор, выделяющийся на аноде, частично растворяется в электролите и гидролизуется по реакции

В случае диффузии щелочи (ионов ОН -) к аноду или смещения катодных и анодных продуктов хлорноватистая и соляная кислоты нейтрализуются щелочью с образованием гипохлорита и хлорида натрия:

НОС1 + NaOH = NaOCl + Н 2 0

НС1 + NaOH = NaCl + Н 2 0

Ионы ClO - на аноде легко окисляются в ClO 3 - . Следовательно, из-за побочных процессов при электролизе будут образовываться гипохлорит, хлорид и хлорат натрия, что приведет к сниже­нию выхода по току и коэффициента использования энергии. В ще­лочной среде облегчается выделение кислорода на аноде, что также будет ухудшать показатели электролиза.

Чтобы уменьшить протекание побочных реакций, следует соз­дать условия, препятствующие смешению катодных и анодных про­дуктов. К ним относятся разделение катодного и анодного пространств диафрагмой и фильтрация электролита через диафрагму в на­правлении, противоположном движению ОН - ионов к аноду. Такие диафрагмы называются фильтрующими диафрагмами и выполняются из асбеста.

У скандинавских народов к рождественскому столу традиционно подают лютефиск. Дословно это название переводится как «рыба в щелочи», что, по сути, точно характеризует блюдо. Лютефиск – это предварительно высушенная рыба, которую несколько дней выдерживают в щелочном растворе, затем вымачивают в , обжаривают и подают к столу. В таком виде рыба приобретает необычную желеобразную консистенцию. В чем секрет? В том, что щелочной раствор скандинавы готовят из каустической соды – того самого агрессивного вещества, который в нашей стране больше знают, как средство для эффективного очищения канализационных труб. Наверное, многие сейчас подумали: «О, ужас! Как они могут это кушать?». Но должны вас еще больше ошеломить. Большинство из нас, если не ежедневно, то регулярно употребляет в пищу, содержащую каустическую соду. Просто в пищевой промышленности она прячется под другим именем – добавка Е524.

Общая характеристика

Научное название добавки Е524 – гидроксид натрия или едкий натр. Это очень агрессивное вещество синтетического происхождения не имеет аналогов в природе. В естественных для себя условиях оно принимает вид белых чешуек или небольших гранул мыльных на ощупь.

В наше время широко используется в разных отраслях жизнедеятельности, в том числе медицине, фармакологии, пищевой индустрии. В сельском хозяйстве, например, каустическую соду используют для проверки коровьего на наличие примесей. Это вещество применяют в производстве разных видов бытовой химии (самые популярные – для прочистки водопроводных и канализационных труб). В косметологии едкий натр добавляют в шампуни, мыло, жидкости для снятия лака, кремы, а также в средства для избавления от ороговевшей кожи. Кроме того, гидроксид натрия – незаменимое вещество в нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности и в производстве дизельного топлива.

В пищевой промышленности гидроксид натрия используют для регуляции кислотности, как стабилизатор и эмульгатор. Несмотря на весьма агрессивные свойства и внушительный список побочных эффектов, каустическая сода в качестве пищевой добавки разрешена во всем мире.

Опасные свойства каустической соды

Каустическая сода – довольно опасное вещество. На коже и слизистых оболочках при контакте с ней образуются глубокие и очень болезненные раны. Очень опасен контакт каустической соды с глазами, так как вызывает атрофию зрительного нерва, что ведет к слепоте. Если случайно вдохнуть порошок едкого натра, начнется приступ сильного кашля, одышка, появится боль в горле и даже возможен отек дыхательных легких. И можно только представить себе, что это вещество способно делать с нашими внутренними органами. Если случайно проглотить каустическую соду, очень быстро в животе появится сильная боль и чувство жжения, возможен анафилактический шок. При малейшем подозрении на отравление гидроксидом натрия важно немедленно вызвать скорую помощь. Участки кожи, пораженные едким натром, следует промыть несильным раствором борной или уксусной кислоты, слизистые оболочки – чистой водой, глаза – сначала обработать очень слабым раствором борной кислоты, а затем водой.

Хоть в пищевой промышленности гидроксид натрия используют в микродозах, но при регулярном употреблении пищи, содержащей Е524, возможны побочные эффекты.

В чем может содержаться

Пищевая добавка Е524 может содержаться в самых разных группах продукции, в которых выполняет самые разные функции. Взять хотя бы джемы и мармелады, в составе которых часто содержится гидроксид натрия. В этой группе продуктов добавка играет роль регулятора и стабилизатора уровня кислотности. Если добавить некоторое количество едкого натра в тесто для выпечки, то готовая продукция получит красивую румяную хрустящую корочку.

Самая известная сдоба, приготовленная с использованием каустической соды – это немецкие рогалики. Черные консервированные получают свой темный цвет и характерную консистенцию также благодаря добавке Е524. В изделиях из , или других видов жиров гидроксид натрия ускоряет расщепление . Эта добавка приходит на помощь и тогда, когда необходимо быстро и без труда очистить плоды от кожицы. Для этого фрукты, ягоды или овощи просто обрабатывают каустической содой. Кроме того, регулятор кислотности Е524 используют в производстве кисломолочной продукции, разных видов сладостей.

Гидроксид натрия – опасное химическое соединение. И хоть в пищевой промышленности Е524 используется в небольших дозах, которые обычно не представляют опасности для человека, излишняя осторожность не повредит. Если не желаете или не можете отказаться от Е-содержащей пищи сами, то постарайтесь хотя бы минимизировать количество «ешек» в рационе маленьких детей. А для этого не забывайте перед покупкой продукта проверять, из чего он состоит.

Гидроксид натрия - это вещество, которое относится к щелочам. У него есть и другие названия: каустическая сода, каустик, едкий натр, едкая щелочь. Представляет собой твердое белое вещество, которое способно поглощать водяной пар и углекислый газ из воздуха. Например, если оставить гидроксид натрия в неприкрытой банке, то вещество быстро впитает в себя пары воды из воздуха и через некоторое время превратится в бесформенную массу. Поэтому гидроксид натрия продается в герметичной вакуумной упаковке.

Также желательно не хранить кристаллы в стекле, поскольку гидроксид натрия способен вступать с ним в реакцию и разъедать его. При растворении гидроксида натрия в воде выделяется большое количество теплоты и раствор нагревается.

При взаимодействии гидроксида натрия с алюминием образуется тетрагидроксоалюминат натрия и водород. С помощью этой реакции получали водород, которым заполняли дирижабли и аэростаты.

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na + 3H₂

При взаимодействии едкого натра с фосфором образуется гипофосфит натрия и фосфин (гидрид фосфора):

4P + 3NaOH + 3H₂O → PH₃ + 3NaH₂PO₂

В взаимодействии гидроксида натрия с серой и галогенами происходит реакция диспропорционирования. Например, с хлором и серой реакции будут протекать следующим образом:

3S + 6NaOH → Na₂­SO₃ + 2Na₂S+ 3H₂O

3Cl₂ + 6NaOH → Na­ClO₃ +5 NaCl + 3H₂O (при нагревании)

Cl₂ + 2NaOH → Na­ClO + NaCl + H₂O (комнатная температура)

При контакте каустической соды с жирами происходит необратимая реакция омыления, благодаря которой производят шампуни, мыло и прочую продукцию.

При взаимодействии с многоатомными спиртами получаются белые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, которые называются алкоголятами :

HOCH₂CH₂OH + 2NаOH → NaOCH₂CH₂ONa + 2H₂O

Гидроксид натрия, или едкий натр - неорганическое соединение, которое относится к классу оснований, или гидроксидов. Также в технике и за рубежом данное вещество называют Тривиальное название - едкий натр - оно получило из-за своего сильного разъедающего действия.

Это твердое кристаллическое вещество белого цвета, обладающее гигроскопичностью, плавящееся при температуре 328 градусов. Натрия гидроксид хорошо растворяется в воде и является сильным электролитом. При диссоциации распадается на катион металла и гидроксид-ионы.

При растворении в воде образует активное вещество - щелочь, - мыльное на ощупь. Данная реакция протекает очень бурно - с разбрызгиванием и выделением тепла. Именно попадание щелочи на кожу и слизистые вызывает сильнейшие химические ожоги, поэтому при работе необходимо быть осторожным и защитить руки и глаза. При попадании данного вещества на эпителий или в глаза, рот, необходимо пораженные места как можно быстрее промыть водой и слабым раствором уксусной (2%) или борной (3%) кислоты, а затем снова водой. После оказания неотложной помощи пострадавшего необходимо показать врачу.

Гидроксид натрия (формула химического соединения - NaOH, струтурная - Na-O-H) - это химически активное вещество, которое может вступать в реакции как с неорганическими, так и с Обнаружить его в водных растворах поможет на гидроксид-ион с различными индикаторами. Так, лакмусовый индикатор становится темно-синим, метилоранжевый - желтым, а фенолфталеин - малиновым, при этом интенсивность окраски будет зависеть от концентрации щелочи.

Гидрксид натрия вступает в такие реакции:

1. нейтрализации с кислотами, и амфотерными соединениями. Результатом данной реакции является образование воды и соли или гидроксокомплека - в случае взаимодействия с амфотерными основаниями и оксидами;

2. обмена с солями;

3. с металлами, которые находятся до водорода в ряду Бекетова и имеют низкий электорхимический потенциал;

4. с неметаллами и галогенами;

4. гидролиза с эфирами;

5. омыления с жирами (образуются мыло и глицерин);

6. взаимодействия со спиртами (образуются вещества алкоголяты).

Также в расплавленном виде едкий натр способен разрушать фарфор и стекло, а при доступе кислорода - благородный металл (платину).

Гидроксид натрия можно получить такими способами:

1. электролиз водного раствора NaCl (диафрагменный и мембранный метод),
2. химический (известковый и ферритный метод).

В последние годы чаще всего применяются методы на основе электролиза, т.к. они выгоднее.

Каустическая сода пользуется большой популярностью и применяется во многих отраслях промышленности - косметической, целлюлозно-бумажной, химической, текстильной, пищевой. Ее используют в качестве добавки Е-524, для дегазации помещений и при получении биодизельного топлива.

Таким образом, гидроксид натрия - это щелочь, которая нашла широкое применение в различных отраслях хозяйственной деятельности человека за счет своей химически активной природы.

Каустическая сода – это щёлочь, получаемая электролизом раствора хлорида натрия. Способна разъедать кожу, оставлять химические ожоги. В быту есть другие названия едкого натра: NaOH, гидроксид натрия, каустик, едкая щёлочь.

Гранулы и кристаллы каустической соды

Формула гидроксида натрия – NaOH.

Атомы натрия, кислорода и водорода.

Состав

Состав каустической соды – это белые твёрдые кристаллы. Они похожи на морскую соль и легко растворяются в воде.

Каустическая сода отличается от пищевой: разные свойства, состав и формула. Щелочная среда NaOH – 13 PH, а у NaHCO 3 – всего 8,5. К тому же, пищевая сода безопасна для использования, в отличие от каустика.

Характеристики

Гидроксид натрия имеет следующие характеристики:

• Молярная масса: 39,997 г/моль;
• Температура кристаллизации (плавления): 318°C;
• Температура кипения: 1388°C;
• Плотность: 2,13 г/см³.

Срок годности каустической соды: 1 год, при соблюдении условий хранения.

Растворимость едкого натра в воде: 108,7 г/100 мл.

Класс опасности каустической соды: 2 – высокоопасное вещество. Это опасный груз при перевозке и требует соблюдения норм безопасности: в твёрдом виде перевозят в специальных мешках, в жидком – в цистернах.

Свойства

Химические и физические свойства гидроксида натрия:

• Поглощает пары из воздуха;
• Даёт обильную пену при растворении в воде и выделяет тепло;
• Реагирует с кислотой и солями тяжёлых металлов, алюминием, цинком, титаном. Также взаимодействует с кислотными оксидами, неметаллами, галогенами, эфирами, амидами.