Как пишется натрий оаш

Гидроксид натрия
Общие
Традиционные названия	едкий натр, каустик, каустическая сода, едкая щелочь
Химическая формула	NaOH
Физические свойства
Молярная масса	39,997 г/моль
Плотность	1,59 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	323 °C
Температура кипения	1403 °C
Химические свойства
Растворимость в воде	108,7 г/100 мл
Безопасность
Токсичность	0 3 1 ALK

Гидроксид натрия (лат. Natrii hydroxidum; другие названия — каустическая сода, каустик, едкий натр, едкая щёлочь) — самая распространённая щёлочь, химическая формула NaOH. В год в мире производится и потребляется более 57 миллионов тонн едкого натра.

Интересна история тривиальных названий как гидроксида натрия, так и других щелочей, название «едкая щёлочь» обусловлено свойством разъедать кожу, бумагу, и другие органические вещества, вызывая сильные ожоги. До XVII века щёлочью (фр. alkali) называли также карбонаты натрия и калия. В 1736 французский учёный А. Л. Дюамель дю Монсо впервые различил эти вещества: гидроксид натрия стали называть каустической содой, карбонат натрия — кальцинированной содой (по растению Salsola Soda, из золы которого её добывали), а карбонат калия — поташем. В настоящее время содой принято называть натриевые соли угольной кислоты. В английском и французском языках слово sodium означает натрий, potassium — калий.

Физические свойства

Гидрат окиси натрия NaOH — белое твердое вещество. Если оставить кусок едкого натра на воздухе, то он вскоре расплывается, так как притягивает влагу из воздуха. Едкий натр хорошо растворяется в воде, при этом выделяется большое количество теплоты. Раствор едкого натра мылок на ощупь.

Термодинамика растворов

ΔH⁰ растворения для бесконечно разбавленного водного раствора −44,45 кДж/моль.

Из водных растворов при 12,3—61,8 °C кристаллизуется моногидрат (сингония ромбическая), температура плавления 65,1 °C; плотность 1,829 г/см³; ΔH⁰_обр −425,6 кДж/моль), в интервале от −28 до −24 °C — гептагидрат, от −24 до −17,7 °C — пентагидрат, от −17,7 до −5,4 °C — тетрагидрат (α-модификация), от −5,4 до 12,3 °C. Растворимость в метаноле 23,6 г/л (t = 28 °C), в этаноле 14,7 г/л (t = 28 °C). NaOH·3,5Н₂О (температура плавления 15,5 °C);

Химические свойства

Гидроксид натрия (едкая щёлочь) — сильное химическое основание (к сильным основаниям относят гидроксиды, молекулы которых полностью диссоциируют в воде), к ним относят гидроксиды щелочных и щёлочно-земельных металлов подгрупп Iа и IIа периодической системы Д. И. Менделеева, KOH (едкое кали), Ba(OH)₂ (едкий барит), LiOH, RbOH, CsOH. Щёлочность (основность) определяется валентностью металла, радиусом внешней электронной оболочки и электрохимической активностью: чем больше радиус электронной оболочки (увеличивается с порядковым номером), тем легче металл отдает электроны, и тем выше его электрохимическая активность и тем левее располагается элемент в электрохимическом ряду активности металлов, в котором за ноль принята активность водорода.

Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13). Основными методами определения щелочей в растворах являются реакции на гидроксид-ион (OH⁻), (c фенолфталеином — малиновое окрашивание и метиловым оранжевым (метилоранжем) — жёлтое окрашивание). Чем больше гидроксид-ионов находится в растворе, тем сильнее щёлочь и тем интенсивнее окраска индикатора.

Гидроксид натрия вступает в реакции:

1.Нейтрализации с различными веществами в любых агрегатных состояниях, от растворов и газов до твёрдых веществ:

• c кислотами — с образованием солей и воды:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

(1) H₂S + 2NaOH = Na₂S + 2H₂O (при избытке NaOH)

(2) H₂S + NaOH = NaHS + H₂O (кислая соль, при отношении 1:1)

(в целом такую реакцию можно представить простым ионным уравнением, реакция протекает с выделением тепла (экзотермическая реакция): OH⁻ + H₃O⁺ → 2H₂O.)

• с амфотерными оксидами которые обладают как основными, так и кислотными свойствами, и способностью реагировать с щелочами, как с твёрдыми при сплавлении:

ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O

так и с растворами:

ZnO + 2NaOH_{(раствор)} + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]_{(раствор)}

(Образующийся анион называется тетрагидроксоцинкат-ионом, а соль, которую можно выделить из раствора — тетрагидроксоцинкатом натрия. В аналогичные реакции гидроксид натрия вступает и c другими амфотерными оксидами.)

• С амфотерными гидроксидами:

Al(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Al(OH)₆]

2. Обмена с солями в растворе:

2NaOH +CuSO₄ → Cu (OH)₂↓ + Na₂SO₄,

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

Гидроксид натрия используется для осаждения гидроксидов металлов. К примеру, так получают гелеобразный гидроксид алюминия, действуя гидроксидом натрия на сульфат алюминия в водном растворе, при этом избегая избытка щёлочи и растворения осадка. Его и используют, в частности, для очистки воды от мелких взвесей.

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

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

3. С неметаллами:

например, с фосфором — с образованием гипофосфита натрия:

4Р + 3NaOH + 3Н₂О → РН₃ + 3NaH₂РО₂.

3S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O

• с галогенами:

2NaOH + Cl₂ → NaClO + NaCl + H₂O(дисмутация хлора)

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

6NaOH + 3I₂ → NaIO₃ + 5NaI + 3H₂O

4. С металлами: Гидроксид натрия вступает в реакцию с алюминием, цинком, титаном. Он не реагирует с железом и медью (металлами, которые имеют низкий электрохимический потенциал). Алюминий легко растворяется в едкой щёлочи с образованием хорошо растворимого комплекса — тетрагидроксиалюмината натрия и водорода:

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

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

5. С эфирами, амидами и алкилгалогенидами (гидролиз):

с жирами (омыление), такая реакция необратима, так как получающаяся кислота со щёлочью образует мыло и глицерин. Глицерин впоследствии извлекается из подмыльных щёлоков путём вакуум-выпарки и дополнительной дистилляционной очистки полученных продуктов. Этот способ получения мыла был известен на Ближнем Востоке с VII века:

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

В результате взаимодействия жиров с гидроксидом натрия получают твёрдые мыла (они используются для производства кускового мыла), а с гидроксидом калия либо твёрдые, либо жидкие мыла, в зависимости от состава жира.

6. С многоатомными спиртами — с образованием алкоголятов:

HO-CH₂-CH₂ОН + 2NaOH → NaO-CH₂-CH₂-ONa + 2Н₂O

7. Со стеклом: в результате длительного воздействия горячей гидроокиси натрия поверхность стекла становится матовой (выщелачивание силикатов):

SiO₂ + 4NaOH → (2Na₂O)·SiO₂ + 2H₂O.

Качественное определение ионов натрия

1. По цвету пламени горелки — ионы натрия придают пламени жёлтую окраску
2. С использованием специфических реакций на ионы натрия

Методы получения

Гидроксид натрия может получаться в промышленности химическими и электрохимическими методами.

Химические методы получения гидроксида натрия

К химическим методам получения гидроксида натрия относятся известковый и ферритный.

Химические методы получения гидроксида натрия имеют существенные недостатки: расходуется большое количество энергоносителей, получаемый едкий натр сильно загрязнен примесями.

В настоящее время эти методы почти полностью вытеснены электрохимическими методами производства.

Известковый метод

Известковый метод получения гидроксида натрия заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при температуре около 80°С. Этот процесс называется каустификацией; он проходит по реакции:

Na₂CО₃ + Са (ОН)₂ = 2NaOH + CaCО₃

В результате реакции получается раствор гидроксида натрия и осадок карбоната кальция. Карбонат кальция отделяется от раствора, который упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % масс. NaOH. Затем NaOH плавят и разливают в железные барабаны, где он застывает.

Ферритный метод

Ферритный метод получения гидроксида натрия состоит из двух этапов:

1. Na₂CО₃ + Fe₂О₃ = 2NaFeО₂ + CО₂
2. 2NaFeО₂ + xH₂О = 2NaOH + Fe₂O₃*xH₂О

Реакция 1 представляет собой процесс спекания кальцинированной соды с окисью железа при температуре 1100—1200°С. При этом образуется спек — феррит натрия и выделяется двуокись углерода. Далее спек обрабатывают (выщелачивают) водой по реакции 2; получается раствор гидроксида натрия и осадок Fe₂O₃*xH₂О, который после отделения его от раствора возвращается в процесс. Получаемый раствор щелочи содержит около 400 г/л NaOH. Его упаривают до получения продукта, содержащего около 92 % масс. NaOH, а затем получают твердый продукт в виде гранул или хлопьев.

Электрохимические методы получения гидроксида натрия

Электрохимически гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (минерала, состоящего в основном из поваренной соли NaCl) с одновременным получением водорода и хлора. Этот процесс можно представить суммарной формулой:

2NaCl + 2H₂О ±2е^— → H₂↑ + Cl₂↑ + 2NaOH

Едкая щёлочь и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них — электролиз с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы), третий — электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод).

В мировой производственной практике используются все три метода получения хлора и каустика с явной тенденцией к увеличению доли мембранного электролиза.

В России приблизительно 35 % от всего выпускаемого каустика вырабатывается электролизом с ртутным катодом и 65 % — электролизом с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы).

Диафрагменный метод

Наиболее простым, из электрохимических методов, в плане организации процесса и конструкционных материалов для электролизера, является диафрагменный метод получения гидроксида натрия.

Раствор соли в диафрагменном электролизере непрерывно подается в анодное пространство и протекает через, как правило, нанесённую на стальную катодную сетку асбестовую диафрагму, в которую, иногда, добавляют небольшое количество полимерных волокон.

Во многих конструкциях электролизеров катод полностью погружен под слой анолита (электролита из анодного пространства), а выделяющийся на катодной сетке водород отводится из под катода при помощи газоотводных труб, не проникая через диафрагму в анодное пространство благодаря противотоку.

Противоток — очень важная особенность устройства диафрагменного электролизера. Именно благодаря противоточному потоку направленному из анодного пространства в катодное через пористую диафрагму становится возможным раздельное получение щелоков и хлора. Противоточный поток рассчитывается так, чтобы противодействовать диффузии и миграции OH^— ионов в анодное пространство. Если величина противотока недостаточна, тогда в анодном пространстве в больших количествах начинает образовываться гипохлорит-ион (ClO^—), который, затем, может окисляться на аноде до хлорат-иона ClO₃^—. Образование хлорат-иона серьезно снижает выход по току хлора и является основным побочным процессом в этом методе получения гидроксида натрия. Так же вредит и выделение кислорода, которое к тому же, ведет к разрушению анодов и, если они из углеродных материалов, попадания в хлор примесей фосгена.

Анод:

2Cl⁻ — 2е⁻ → Cl₂↑ — основной процесс

2H₂O — 2e^— → O₂↑+4H⁺

6СlО^— + 3Н₂О — 6е^— → 2СlО₃^— + 4Сl^— + 1,5O₂↑ + 6Н⁺

Катод:

2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻ — основной процесс

СlО^— + Н₂О + 2е^— → Сl^— + 2ОН^—

СlО₃^— + 3Н₂O + 6е^— → Сl^— + 6OН^—

В качестве анода в диафрагменных электролизерах может использоваться графитовый или угольный электроды. На сегодня их в основном заменили титановые аноды с окисно-рутениево-титановым покрытием (аноды ОРТА) или другие малорасходуемые.

На следующей стадии электролитический щёлок упаривают и доводят содержание в нём NaOH до товарной концентрации 42—50 % масс. в соответствии со стандартом.

Поваренная соль, сульфат натрия и другие примеси при повышении их концентрации в растворе выше их предела растворимости выпадают в осадок. Раствор едкой щёлочи декантируют от осадка и передают в качестве готового продукта на склад или продолжают стадию упаривания для получения твёрдого продукта, с последующим плавлением, чешуированием или грануляцией.

Обратную, то есть кристаллизовавшуюся в осадок поваренную соль возвращают назад в процесс, приготавливая из неё так называемый обратный рассол. От неё, во избежание накапливания примесей в растворах, перед приготовлением обратного рассола отделяют примеси.

Убыль анолита восполняют добавкой свежего рассола, получаемого подземным выщелачиванием соляных пластов, минеральных рассолов типа бишофита, предварительно очищенного от примесей или растворением галита. Свежий рассол перед смешиванием его с обратным рассолом очищают от механических взвесей и значительной части ионов кальция и магния.

Полученный хлор отделяется от паров воды, компримируется и подаётся либо на производство хлорсодержащих продуктов, либо на сжижение.

Благодаря относительной простоте и дешевизне диафрагменный метод получения гидроксида натрия до сих пор широко используется в промышленности.

Мембранный метод

Мембранный метод производства гидроксида натрия наиболее энергоэффективен, однако сложен в организации и эксплуатации.

С точки зрения электрохимических процессов мембранный метод подобен диафрагменному, но анодное и катодное пространства полностью разделены непроницаемой для анионов катионообменной мембраной. Благодаря этому свойству становится возможным получение более чистых, чем в случае с диафрагменного метода, щелоков. Поэтому в мембранном электролизере, в отличие от диафрагменного, не один поток, а два.

В анодное пространство поступает, как и в диафрагменном методе, поток раствора соли. А в катодное — деионизированная вода. Из катодного пространства вытекает поток обедненного анолита, содержащего так же примеси гипохлорит- и хлорат-ионов и хлор, а из анодного — щелока и водород, практически не содержащие примесей и близкие к товарной концентрации, что уменьшает затраты энергии на их упаривание и очистку.

Щелочь, получаемая с помощью мембранного электролиза, практически не уступает по качеству получаемой при помощи метода с использованием ртутного катода и постепенно заменяет щелочь, получаемую ртутным методом.

Однако, питающий раствор соли (как свежий так и оборотный) и вода предварительно максимально очищается от любых примесей. Такая тщательная очистка определяется высокой стоимость полимерных катионообменных мембран и их уязвимость к примесям в питающем растворе.

Кроме того, ограниченная геометрическая форма а также низкая механическая прочность и термическая стойкость ионообменных мембран во многом определяют сравнительно сложные конструкции установок мембранного электролиза. По той же причине мембранные установки требуют наиболее сложных систем автоматического контроля и управления.

Схема мембранного электролизера.

Ртутный метод с жидким катодом

В ряду электрохимических методов получения щелоков самым эффективным способом является электролиз с ртутным катодом. Щелока, полученные при электролизе с жидким ртутным катодом, значительно чище полученных диафрагменным способом (Для некоторых производств это критично. Например, в производстве искусственных волокон можно применять только высокочистый каустик.), а по сравнению с мембранным методом организация процесса при получении щелочи ртутным методом гораздо проще.

Схема ртутного электролизера.

Установка для ртутного электролиза состоит из электролизёра, разлагателя амальгамы и ртутного насоса, объединённых между собой ртутепроводящими коммуникациями.

Катодом электролизёра служит поток ртути, прокачиваемой насосом. Аноды — графитовые, угольные или малоизнашивающиеся (ОРТА, ТДМА или другие). Вместе с ртутью через электролизёр непрерывно течёт поток питающего поваренной соли.

На аноде происходит окисление ионов хлора из электролита, и выделяется хлор:

2Cl⁻ — 2е⁻ → Cl₂⁰↑ — основной процесс

2H₂O — 2e^— → O₂↑+4H⁺

6СlО^— + 3Н₂О — 6е^— → 2СlО₃^— + 4Сl^— + 1,5O₂↑ + 6Н⁺

Хлор и анолит отводится из электролизёра. Анолит, выходящий из электролизера, донасыщают свежим галитом, извлекают из него примеси, внесённые с ним, а также вымываемые из анодов и конструкционных материалов, и возвращают на электролиз. Перед донасыщением из анолита извлекают растворённый в нём хлор.

На катоде восстанавливаются ионы натрия, которые образуют слабый раствор натрия в ртути (амальгаму натрия):

Na⁺ + е = Na⁰

nNa⁺ + nHg⁻ = Na + Hg

Амальгама непрерывно перетекает из электролизёра в разлагатель амальгамы. В разлагатель также непрерывно подаётся высоко очищенная вода. В нём амальгама натрия в результате самопроизвольного химического процесса почти полностью разлагается водой с образованием ртути, раствора каустика и водорода:

Na + Hg + Н₂O = NaOH + 1/2Н₂↑ + Hg

Полученный таким образом раствор каустика, являющийся товарным продуктом, практически не содержит примесей. Ртуть почти полностью освобождается от натрия и возвращается в электролизер. Водород отводится на очистку.

Однако, полная очистка раствора щелочи от остатков ртути практически не возможна^{[источник не указан 108 дней]}, поэтому этот метод сопряжен с утечками металлической ртути и её паров.

Растущие требования к экологической безопасности производств и дороговизна металлической ртути ведут к постепенному вытеснению ртутного метода методами получения щелочи с твердым катодом, в особенности мембранным методом.

Лабораторные методы получения

В лаборатории гидроксид натрия иногда получают химическими способами, но чаще используется небольшой электролизер диафрагменного или мембранного типа.

Рынок каустической соды

Мировое производство натра едкого, 2005 год

В России согласно ГОСТ 2263-79 производятся следующие марки натра едкого:

ТР — твёрдый ртутный (чешуированный);

ТД — твёрдый диафрагменный (плавленый);

РР — раствор ртутный;

РХ — раствор химический;

РД — раствор диафрагменный.

Показатели российского рынка жидкого натра едкого в 2005—2006 г.

Показатели российского рынка твердого натра едкого в 2005—2006 г.

Применение

Едкий натр применяется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

• 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 древности во время стирки в воду добавляли золу, и, по-видимому, хозяйки обратили внимание, что если зола содержит жир, попавший в очаг во время приготовления пищи, то посуда хорошо моется. О профессии мыловара (сапонариуса) впервые упоминает примерно в 385 г. н. э. Теодор Присцианус. Арабы варили мыло из масел и соды с VII века, сегодня мыла производятся тем же способом, что и 10 веков назад. В настоящее 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 окислов, 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 — получаемого из растительных масел и используемого для замены обычного дизельного топлива. Для получения биодизеля к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица спирта (то есть соблюдается соотношение 9 :1), а также щелочной катализатор (NaOH). Полученный эфир (главным образом линолевой кислоты) отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Цетановое число условная количественная характеристика самовоспламеняемости дизельных топлив в цилиндре двигателя (аналог октанового числа для бензинов). Если для минерального дизтоплива характерен показатель в 50-52 %, то метиловый эфир уже изначально соответствует 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 его производстве в процессе этерификации также образуется глицерин который используется в пищевой, косметической и бумажной промышленности, либо перерабатывается в эпихлоргидрин по методу Solvay.
• 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.
• В гражданской обороне для дегазации и нейтрализации отравляющих веществ, в том числе зарина, в ребризерах (изолирующих дыхательных аппаратах (ИДА), для очистки выдыхаемого воздуха от углекислого газа.
• Гидроксид натрия также используется в сочетании с цинком для фокуса. Медную монету кипятят в растворе гидроксида натрия в присутствии гранул металлического цинка, через 45 секунд, цвет копейки станет серебристым. После этого копейку вынимают из раствора и нагревают в пламени горелки, где она, практически моментально становится «золотой». Причины этих изменений заключается в следующем: ионы цинка вступают в реакцию с гидроксидом натрия (в недостатке) с образованием Zn (OH)₄²⁻ — который при нагревании разлагается до металлического цинка и осаждается на поверхность монеты. А при нагревании цинк и медь образуют золотистый сплав — латунь.
• Гидроксид натрия также используется для мойки пресс-форм автопокрышек.
• Гидроксид натрия также используется для нелегального производства метамфетаминов и других наркотических средств.
• В приготовлении пищи: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожицы, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, окрашивания карамели, для размягчения маслин и придания им чёрной окраски, при производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E524.
  Некоторые блюда готовятся с применением каустика:
  • Лютефиск — скандинавское блюдо из рыбы — сушёная треска вымачивается 5-6 дней в едкой щёлочи и приобретает мягкую, желеобразную консистенцию.
  • Брецель — немецкие крендели — перед выпечкой их обрабатывают в растворе едкой щёлочи, которая способствует образованию уникальной хрустящей корочки.
• В косметологии для удаления ороговевших участков кожи: бородавок, папиллом.

Меры предосторожности при обращении с гидроксидом натрия

Гидроксид натрия — едкое и коррозионноактивное вещество. Оно относится к веществам второго класса опасности. Поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьёзные химические ожоги. Попадание в глаза вызывает необратимые изменения зрительного нерва (атрофию), и, как следствие, потерю зрения^{[источник не указан 261 день]}. При контакте слизистых поверхностей с едкой щёлочью необходимо промыть поражённый участок струей воды, а при попадании на кожу слабым раствором уксусной кислоты. При работе с едким натрием рекомендуется следующие защитные средства: химические брызгозащитные очки для защиты глаз, резиновые перчатки или перчатки с прорезиненной поверхностью для защиты рук, для защиты тела — химически-стойкая одежда пропитанная винилом или прорезиненные костюмы.

ПДК гидроксида натрия в воздухе 0,5 мг/м³.

Литература

• Общая химическая технология . Под ред. И. П. Мухленова. Учебник для химико-технологических специальностей вузов. — М.: Высшая школа.
• Основы общей химии, т. 3, Б. В. Некрасов. — М.: Химия, 1970.
• Общая химическая технология. Фурмер И. Э., Зайцев В. Н. — М.: Высшая школа, 1978.
• Приказ Минздрава РФ от 28 марта 2003 г. N 126 «Об утверждении Перечня вредных производственных факторов, при воздействии которых в профилактических целях рекомендуется употребление молока или других равноценных пищевых продуктов».
• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 4 апреля 2003 г. N 32 «О введении в действие Санитарных правил по организации грузовых перевозок на железнодорожном транспорте. СП 2.5.1250-03».
• Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями на 18 декабря 2006 года).
• Приказ МПР РФ от 2 декабря 2002 г. N 786 «Об утверждении федерального классификационного каталога отходов» (с изм. и доп. от 30 июля 2003 г.).
• Постановление Госкомтруда СССР от 25.10.1974 N 298/П-22 «Об утверждении списка производств, цехов, профессий и должностей с вредными условиями труда, работа в которых дает право на дополнительный отпуск и сокращённый рабочий день» (с изменениями на 29 мая 1991 года).
• Постановление Минтруда России от 22.07.1999 N 26 «Об утверждении типовых отраслевых норм бесплатной выдачи специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты работникам химических производств».
• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 30.05.2003 N 116 О введении в действие ГН 2.1.6.1339-03 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест».(с изменениями на 3 ноября 2005 года).

Определение и формула

Формула

NaOH

Альтернативные названия

• едкий натр;
• каустическая сода;
• гидроокись натрия;
• едкая щелочь.

«Едкие» названия гидроксида натрия обуславливаются его способностью повреждать кожу человека, вызывая сильный ожог, а также разъедать бумагу, дерево и др.

Свойства гидроксида натрия

Физические свойства

Едкий натр – белое или желтоватое твердое вещество. Хорошо растворяется в воде, выделяя при этом большое количество тепла. На воздухе теряет свою форму, как бы «расплываясь». Это происходит из-за поглощения им паров воды из воздуха.

Химические свойства

1. Гидроксид натрия реагирует с кислотами, образуя соль и воду (реакция нейтрализации):

2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O

1. Взаимодействует с солями:

2NaOH+CuSO₄=Cu(OH)₂+Na₂SO₄

1. Вступает в реакцию с амфотерными оксидами:

2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O

1. С амфотерными гидроксидами:

3NaOH+Al(OH)₃=Na₃[Al(OH)₆]

1. Характерны реакции с кислотными оксидами:

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

Будучи сильным основанием, едкий натр также способен на реакции с многотомными спиртами, эфирами, некоторыми металлами и неметаллами, галогенами. Также вступает в реакцию со стеклом в результате длительного взаимодействия, поэтому эту щелочь хранить в стеклянной таре не рекомендуется.

Получение

Существуют химические и электрохимические методы получения гидроксида.

Химические методы

Известковый:

Na₂CO₃+Ca(OH)₂=2NaOH+CaCO₃

Ферритный:

Na₂CO₃+Fe₂O₃=2NaFeO₂+CO₂;

2NaFeO₂+nH₂O=2NaOH+Fe₂O₃*nH₂O.

Электрохимические методы

В основе методов – электролиз водного раствора хлорид натрия (поваренной соли). Различают диафрагменный, мембранный и ртутные способы.

В настоящее время химические методы используются мало из-за ряда существенных недостатков: примеси в получаемой щелочи, энергоёмкий процесс. Поэтому в промышленности более предпочтительны электрохимические методы получения едкого натра.

Применение

Гидроксид натрия нашел широкое применение в жизни человека.

• В первую очередь, это его участие в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве бумаги, картона и других изделий.
• Выступает в качестве катализатора или реагента в ряде химических реакций.
• Используется при производстве моющих средств: шампуней, мыла и др.
• Для получения биотоплива гидроксид — главный катализатор реакции.
• Активно применяется для нейтрализации ядовитых газов в военных оборонных комплексах.
• Удаляет засоры в канализационных трубах (входит в состав растворяющих агентов).
• В пищевой промышленности гидроксид зарегистрирован как добавка Е524. Известны некоторые блюда, рецепт которых включает едкую щелочь.
• В медицине, в частности дерматологии, является ключевым компонентом составов, удаляющих ороговевшие участки кожи, папилломы, бородавки, мозоли и др.
• Известно использование едкой щелочи при обработке древесины в деревообрабатывающей промышленности.

Тест по теме «Гидроксид натрия»

Физические свойства

Гидроксид натрия (едкий натр) NaOH — белый, гигроскопичный, плавится и кипит без разложения. Хорошо растворяется в воде.

Относительная молекулярная масса Mr = 40; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,130; t_пл = 321º C; t_кип = 1390º C;

Способы получения

1. Гидроксид натрия получают электролизом раствора хлорида натрия:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

2. При взаимодействии натрия, оксида натрия, гидрида натрия и пероксида натрия с водой также образуется гидроксид натрия:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Na₂O + H₂O → 2NaOH

2NaH + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Na₂O₂ + H₂O → 2NaOH + H₂O₂

3. Карбонат натрия при взаимодействии с гидроксидом кальция образует гидроксид натрия:

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + 2NaOH

Качественная реакция

Качественная реакция на гидроксид натрия — окрашивание  фенолфталеина в малиновый цвет.

Химические свойства

1. Гидроксид натрия реагируют со всеми кислотами (и сильными, и слабыми, и растворимыми, и нерастворимыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов:

3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + H₂O

2NaOH + H₃PO₄ → Na₂HPO₄ + 2H₂O

NaOH + H₃PO₄ → NaH₂PO₄ + H₂O

2. Гидроксид натрия реагирует с кислотными оксидами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов:

2NaOH_{(избыток)}  + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

NaOH + CO_{2 (избыток)}  → NaHCO₃

3. Гидроксид натрия реагирует с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли:

2NaOH + Al₂O₃  → 2NaAlO₂ + H₂O

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

2NaOH + Al₂O₃ + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

4. С кислыми солями гидроксид натрия также может взаимодействовать. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли:

NaOH + NaHCO₃ →  Na₂CO₃  +  H₂O

5. Гидроксид натрия взаимодействует с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).

При этом кремний окисляется до силиката и водорода:

2NaOH + Si + H₂O → Na₂SiO₃ + H₂

Фтор окисляет щелочь. При этом выделяется молекулярный кислород:

4NaOH + 2F₂ → 4NaF + O₂ (OF₂) + 2H₂O

Другие галогены, сера и фосфор — диспропорционируют в растворе гидроксида натрия:

3NaOH +  P₄ +  3H₂O =  3NaH₂PO₂  +  PH₃↑

2NaOH_{(холодный)}  +  Cl₂  = NaClO  +  NaCl  +  H₂O

6NaOH_{(горячий)}  +  3Cl₂  =  NaClO₃  +  5NaCl  +  3H₂O

Сера взаимодействует с гидроксидом натрия только при нагревании:

6NaOH  +  3S  =  2Na₂S   +  Na₂SO₃  +  3H₂O

6. Гидроксид натрия взаимодействует с амфотерными металлами, кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:

2NaOH + Zn → Na₂ZnO₂ + H₂

В растворе образуются комплексная соль и водород:

2NaOH + 2Al  + 6Н₂О = 2Na[Al(OH)₄] + 3Н₂

7. Гидроксид натрия вступает в обменные реакции с растворимыми солями.

Хлорид меди (II) реагирует с гидроксидом натрия с образованием хлорида натрия и осадка гидроксида меди (II):

2NaOH + CuCl₂ = Cu(OH)₂↓+ 2NaCl

Также с гидроксидом натрия взаимодействуют соли аммония.

Например, при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида натрия образуются хлорид натрия, аммиак и вода:

NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl

8. Гидроксид натрия разлагается при нагревании до температуры 600°С:

2NaOH → Na₂O + H₂O

9. Гидроксид натрия проявляет свойства сильного основания. В воде практически полностью  диссоциирует, образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.

NaOH ↔ Na⁺ + OH^—

10. Гидроксид натрия в расплаве подвергается электролизу. При этом на катоде восстанавливается натрий, а на аноде выделяется молекулярный кислород:

4NaOH → 4Na + O₂ + 2H₂O

Гидроксид натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции.

Гидроксид натрия – неорганическое вещество, имеет химическую формулу NaOH.

Краткая характеристика гидроксида натрия

Модификации гидроксида натрия

Физические свойства гидроксида натрия

Получение гидроксида натрия

Химические свойства гидроксида натрия

Химические реакции гидроксида натрия

Применение и использование гидроксида натрия

Краткая характеристика гидроксида натрия:

Гидроксид натрия – неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула гидроксида натрия NaOН.

Обладает высокой гигроскопичностью. На воздухе «расплывается», активно поглощая пары воды из воздуха.

Хорошо растворяется в воде, при этом выделяя большое количество тепловой энергии. Раствор едкого натра мылок на ощупь.

Гидроксид натрия – самая распространённая щёлочь. В год в мире производится и потребляется около 57 миллионов тонн едкого натра.

Гидроксид натрия – едкое, токсическое и коррозионно-активное вещество. Оно относится к веществам второго класса опасности. Поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьёзные химические ожоги.

Модификации гидроксида натрия:

До 299 ^оС гидроксид натрия имеет устойчивую ромбическую модификацию (a = 0,33994 нм, c = 1,1377 нм), выше 299 ^оС – моноклинную.

Физические свойства гидроксида натрия:

* Примечание:

— нет данных.

Получение гидроксида натрия:

Гидроксид натрия получается в результате следующих химических реакций:

1. 1. из оксида натрия (т.н. пиролитический метод):

Пиролитический метод получения гидроксида натрия является наиболее древним и начинается с получения оксида натрия Na₂О путём прокаливания карбоната натрия при температуре 1000 °C либо нагревания до 200 °C гидрокарбоната натрия в целях получения карбоната натрия:

Na₂CO₃ → Na₂O + CO₂ (t  = 1000 ^oC),

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O (t  = 200 ^oC), после чего проводят первую химическую реакцию.

Полученный оксид натрия охлаждают и очень осторожно (реакция происходит с выделением большого количества тепла) добавляют в воду:

Na₂O + H₂O → 2NaOH.

1. 2. путем взаимодействия раствора соды с гашеной известью (т.н. известковый метод, каустификация соды):

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + 2NaOH (t  = 80 ^oC).

Карбонат кальция отделяется от раствора фильтрацией, затем раствор упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % масс. NaOH.

1. 3. ферритным методом:

Fe₂O₃ + Na₂CO₃ → 2NaFeO₂ + CO₂ (t  = 1100-1200 ^oC).

Реакционную смесь спекают.

2NaFeO₂ + (n+1)H₂O → Fe₂O₃•nH₂O + 2NaOH.

Реакция протекает медленно.

Fe₂O₃•nH₂O выпадает в осадок, который после отделения его от раствора возвращается в процесс в первую реакцию.

1. 4. электролизом:

2NaCl + 2H₂O → 2Na₂O + H₂ + Cl₂.

Одновременно получаются также водород и хлор.

Гидроксид натрия, водород и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них – электролиз с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы), третий – электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод).

Химические свойства гидроксида натрия. Химические реакции гидроксида натрия:

Гидроксид натрия – химически активное вещество, сильное химическое основание.

Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13,4).

Химические свойства гидроксида натрия аналогичны свойствам гидроксидов других щелочных металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция гидроксида натрия с серой:

3S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O (t = 50-60 °C).

В результате реакции образуются сульфид натрия, сульфит натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

2. реакция гидроксида натрия с хлором:

2NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O.

В результате реакции образуются хлорид натрия, гипохлорит натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде холодного разбавленного раствора.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими галогенами.

3. реакция гидроксида натрия с алюминием:

2Al + 6NaOH → 2NaAlO₂ + 3H₂ + 2Na₂O (t = 450 °C).

В результате реакции образуются алюминат натрия, водород и оксид натрия.

4. реакция гидроксида натрия с алюминием и водой:

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

В результате реакции образуются тетрагидроксоалюминат натрия и водород. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.

Эта реакция использовалась в первой половине XX века в воздухоплавании: для заполнения водородом аэростатов и дирижаблей в полевых условиях, так как данная реакция не требует источников электроэнергии, а исходные реагенты для неё могут легко транспортироваться.

5. реакция гидроксида натрия с цинком:

Zn + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂ (t = 550 °C).

В результате реакции образуются цинкат натрия и водород.

6. реакция гидроксида натрия с цинком и водой:

Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂.

В результате реакции образуются тетрагидроксоцинкат натрия и водород. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.

7. реакция гидроксида натрия с ортофосфорной кислотой:

H₃PO₄ + NaOH → NaH₂PO₄ + H₂O.

В результате реакции образуются дигидроортофосфат натрия и вода. При этом в качестве исходных веществ используются: фосфорная кислота в виде концентрированного раствора, гидроксид натрия в виде разбавленного раствора.

8. реакция гидроксида натрия с азотной кислотой:

NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O.

В результате реакции образуются нитрат натрия и вода. При этом азотная кислота в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

9. реакция гидроксида натрия с азотной кислотой:

NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O.

В результате реакции образуются нитрат натрия и вода. При этом азотная кислота в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими кислотами.

10. реакция гидроксида натрия с сероводородом:

H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O,

H₂S + NaOH → NaHS + H₂O.

В результате реакции образуются в первом случае – сульфид натрия и вода, во втором – гидросульфид натрия и вода. При этом гидроксид натрия в первом случае в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора, во втором случае – в виде разбавленного раствора.

11. реакция гидроксида натрия с фтороводородом:

HF + NaOH → NaF + H₂O,

2HF + NaOH → NaHF₂ + H₂O.

В результате реакции образуются в первом случае – фторид натрия и вода, во втором – гидрофторид натрия и вода. При этом гидроксид натрия и фтороводород в первом случае в качестве исходного вещества используются в виде разбавленного раствора, во втором случае фтороводород используется в виде в виде концентрированного раствора.

12. реакция гидроксида натрия с бромоводородом:

HBr + NaOH → NaBr + H₂O.

В результате реакции образуются бромид натрия и вода. При этом гидроксид натрия и бромоводород в качестве исходного вещества используются в виде разбавленного раствора.

13. реакция гидроксида натрия с йодоводородом:

HI + NaOH → NaI + H₂O.

В результате реакции образуются йодид натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

14. реакция гидроксида натрия с оксидом цинка:

ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O (t = 500-600 °C).

Оксид цинка является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются цинкат натрия и вода.

15. реакция гидроксида натрия с оксидом цинка и водой:

ZnO + NaOH + H₂O → Na[Zn(OH)₃] (t = 100 °C),

ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] (t = 90 °C).

Оксид цинка является амфотерным оксидом. В результате реакции образуется в первом случае – тригидроксоцинкат натрия и вода, во втором случае – тетрагидроксоцинкат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в первом случае в виде 40 % разбавленного раствора, во втором – в виде 60 % разбавленного раствора.

16. реакция гидроксида натрия с оксидом алюминия:

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O (t = 900-1100 °C).

Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются алюминат натрия и вода.

17. реакция гидроксида натрия с оксидом алюминия и водой:

Al₂O₃ + 6NaOH + 3H₂O → 2Na₃[Al(OH)₆],

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄].

Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуется в первом случае – гексагидроксоалюминат натрия, во втором случае – тетрагидроксоалюминат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного горячего  раствора.

18. реакция гидроксида натрия с оксидом железа:

Fe₂O₃ + 2NaOH → 2NaFeO₂ + H₂O (t = 600 °C, р).

Оксид железа является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются феррит натрия и вода. Реакция происходит при сплавлении исходных веществ.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими амфотерными оксидами.

19. реакция гидроксида натрия с оксидом углерода (углекислым газом):

NaOH + CO₂ → NaHCO₃.

В результате реакции образуется гидрокарбонат натрия.

20. реакция гидроксида натрия с оксидом серы:

SO₂ + NaOH → NaHSO₃.

В результате реакции образуется гидросульфит натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

21. реакция гидроксида натрия с оксидом кремния:

2NaOH + SiO₂ → Na₂SiO₃ + H₂O (t = 900-1000 °C),

4NaOH + SiO₂ → Na₄SiO₄ + 2H₂O.

В результате реакции образуется в первом случае – силикат натрия и вода, во втором случае – ортосиликат натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.

22. реакция гидроксида натрия с гидроксидом алюминия:

Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O (t = 1000 °C),

Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄].

Гидроксид алюминия является амфотерным основанием. В результате реакции образуются в первом случае – алюминат натрия и вода, во втором случае – тетрагидроксоалюминат натрия.  При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.

23. реакция гидроксида натрия с гидроксидом цинка:

Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄].

Гидроксид цинка является амфотерным основанием. В результате реакции образуется тетрагидроксоцинкат натрия.  При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.

24. реакция гидроксида натрия с гидроксидом железа:

Fe(OH)₃ + 3NaOH ⇄ Na₃[Fe(OH)₆].

Гидроксид железа является амфотерным основанием. В результате реакции образуется гексагидроксоферрат натрия.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими амфотерными гидроксидами.

25. реакция гидроксида натрия с сульфатом железа:

FeSO₄ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + Na₂SO₄ (kat = N₂).

В результате реакции образуются гидроксид железа и сульфат натрия.

26. реакция гидроксида натрия с хлоридом меди:

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + 2NaCl.

В результате реакции образуются гидроксид меди и хлорид натрия.  При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

27. реакция гидроксида натрия с нитратом свинца:

Pb(NO₃)₂ + 2NaOH → Pb(OH)₂ + 2NaNO₃.

В результате реакции образуются гидроксид свинца и нитрат натрия.  При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

28. реакция гидроксида натрия с хлоридом алюминия:

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl.

В результате реакции образуются гидроксид алюминия и хлорид натрия.  При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими солями. 

Применение и использование гидроксида натрия:

Гидроксид натрия используется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

– 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 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 – получаемого из растительных масел и используемого для замены обычного дизельного топлива.

Для получения биодизеля к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица спирта (то есть соблюдается соотношение 9:1), а также щелочной катализатор (NaOH). Полученный эфир (главным образом линолевой кислоты) отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Цетановое число – условная количественная характеристика самовоспламеняемости дизельныхтоплив в цилиндре двигателя (аналог октанового числа для бензинов). Если для минерального дизтоплива характерен показатель в 50-52 %, то метиловый эфир уже изначально соответствует 56-58 % цетана. Сырьём для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: рапсовое, соевое и другие, кроме тех, в составе которых высокое содержание пальмитиновой кислоты (пальмовое масло). При его производстве в процессе этерификации также образуется глицерин который используется в пищевой, косметической и бумажной промышленности;

– 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;

– в текстильной промышленности – для мерсеризации хлопка и шерсти. При кратковременной обработке едким натром с последующей промывкой волокно приобретает прочность и шелковистый блеск;

– в приготовлении пищи: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожицы, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, окрашивания карамели, для размягчения маслин и придания им чёрной окраски, при производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E-524;

– в фотографии – как ускоряющее вещество в проявителях для высокоскоростной обработки фотографических материалов.

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

Коэффициент востребованности
14 160

Одним из важных химических соединений, синтезируемых огромными партиями ежегодно, является щелочь гидроксид натрия. Такую популярность она заслужила благодаря своим свойствам. Едкий натр, формула которого — NaOH, имеет большое промышленное значение для человека. Рассмотрим данное вещество подробнее.

История открытия вещества

Впервые упоминания о соединении, по свойствам напоминающем именно едкий натр, появляются еще в глубокой древности. Даже Библия содержит некоторые сведения о веществе neter, добываемом из египетских озер. Предположительно это и была каустическая сода.

Аристотелем, Платоном и другими древнегреческими и римскими философами и учеными также упоминается вещество nitrum, которое добывали из природных водоемов и продавали в виде больших разноокрашенных кусков (черных, серых, белых). Ведь о методах очистки тогда еще не знали ничего, поэтому отделить соединение от угля, загрязняющего его, возможности не было.

В 385 году до нашей эры нашло применение мыловарение. В основе процесса использовался едкий натр. Формула его, конечно, еще известна не была, однако это не мешало добывать его из золы растений рода Солянка, из озер и использовать для чистки бытовых предметов, стирки белья, изготовления различного мыла.

Чуть позже арабы научились добавлять в продукт эфирные масла, ароматические вещества. Тогда мыло стало красивым и приятно пахнущим. Начиналось активное развитие процессов и технологий мыловарения.

До самого XVII века едкий натр, свойства которого вовсю использовались, как химическое соединение оставался неизученным. Его объединяли с такими веществами, как сода, гидроксид калия, карбонаты калия, натрия. Все они носили название едких щелочей.

Позже ученый Дюамель дю Монсо сумел доказать различие этих веществ и разделил их на щелочи и соли. С тех пор едкий натр и получил свое истинное и постоянное до сегодняшнего дня имя.

Синонимы названий

Следует отметить, что название этого вещества неодинаково и имеет несколько синонимов. Всего можно обозначить 6 разных вариантов:

• гидроксид натрия;
• натр едкий;
• сода каустическая;
• натриевая щелочь;
• каустик;
• едкая щелочь.

Каустической содой данное соединение называют в простонародье и промышленности. В химических синтезах более правильно говорить натриевая щелочь или едкий натр. Формула от этого не меняется. Самое обыденное название — каустик. Правильным с точки зрения систематической номенклатуры веществ является название гидроксид натрия.

Химическая формула и строение молекулы

Если рассматривать данное вещество с точки зрения химии, то оно будет состоять из двух ионов: катиона натрия (Na⁺) и гидроксид-аниона (ОН^—). Связываясь между собой за счет электростатического притяжения разнозаряженных частиц, данные ионы формируют едкий натр. Формула эмпирического вида будет NaOH.

Гидроксогруппа образована ковалентной полярной связью между кислородом и водородом, при этом с натрием она удерживается ионной связью. В растворе щелочь полностью диссоциирует на ионы, являясь сильным электролитом.

Лабораторный способ получения

Промышленные и лабораторные способы получения едкого натра тесно перекликаются. Часто в малых количествах его получают химическими и электрохимическими методами в более маленьких установках, чем на промышленных объектах. А тонны вещества теми же способами производятся в огромных колоннах электролизерах.

Можно назвать несколько основных способов синтеза каустика в лаборатории.

1. Ферритный способ. Состоит из двух основных этапов: на первом происходит спекание под действием высокой температуры карбоната натрия и оксида железа (III). В результате образуется феррит натрия (NaFeO₂). На втором этапе он подвергается действию воды и разлагается с образованием гидроксида натрия и смеси железа с водой (Fe₂O₃*H₂O). Полученный едкий натр из раствора выпаривают до кристаллов или хлопьев белого цвета. Его чистота составляет примерно 92%.
2. Известковый способ. Заключается в реакции взаимодействия между карбонатом натрия и гидроксидом кальция (гашеной известью) с образованием карбоната кальция и каустика. Реакцию проводят при температуре 80^оС. Так как образующаяся соль выпадает в осадок, то ее легко отделяют. Оставшийся раствор выпаривают и получают натриевую щелочь.
3. Диафрагменный и мембранный способ получения. Основан на работе установки электролизера. В нее подается раствор соли поваренной (NaCL), который подвергается электролизу с образованием свободного газообразного хлора и нужного продукта каустика. Разница данных методов в том, что при диафрагменном способе главной структурной частью устройства является диафрагма из асбеста (катод). При мембранном способе катодное и анодное пространство разделено специальной мембраной.

Таким образом и получают в лаборатории гидроксид натрия, выбирая наиболее выгодный в материальном плане вариант. Он же, как правило, менее энергозатратный.

Синтез в промышленности

Как же получают в промышленности такое вещество, как натр едкий? Жидкий и твердый каустик добывается чаще всего электрохимическим способом. Он основан на электролизе раствора природного минерала галита, подавляющая часть которого сформирована поваренной солью.

Главная особенность такого синтеза в том, что побочными продуктами вместе с едким натром являются газообразные хлор и водород. Процесс осуществляется в любом из трех вариантов:

• электролиз диафрагменный на твердом катоде;
• с жидким катодом из ртути;
• мембранный с твердым катодом.

Подавляющее большинство производимого в мире каустика образуется все же по методу с мембраной. Полученная щелочь отличается достаточно высоким уровнем чистоты.

Области применения

Существует достаточно много отраслей, в которых актуален едкий натр. Применение основано на его химических и физических свойствах, делающих данное соединение незаменимым во многих синтезах и процессах.

Можно выделить несколько основных областей, в которых гидроксид натрия — обязательный элемент.

1. Химическое производство (синтез сложных эфиров, мыла, жиров, получение волокон, травление алюминия, для получения продуктов нефтепереработки, как катализатор во многих процессах; является основным веществом для нейтрализации кислот и соответствующих им оксидов; в аналитической химии применяется для титрования; также используется для получения чистых металлов, многих солей, других оснований и органических соединений).
2. При производстве бумаги для обработки целлюлозы древесины (избавления от древесного вещества лигнина).
3. В хозяйственной деятельности человека также незаменим едкий натр. Применение многочисленных моющих и чистящих средств на его основе очень актуально. Мыловарение, получение шампуней — все это не обходится без каустической соды.
4. Необходим для синтеза биотоплива.
5. Применяется в государственных масштабах для дегазации и нейтрализации отравляющих веществ, воздействующих на организмы.
6. Производство лекарств и наркотических средств.
7. Пищевая отрасль — кондитерские изделия, шоколад, какао, мороженое, окрашивание конфет, маслин, выпечка хлебобулочных изделий.
8. В косметологии для удаления инородных образований (родинки, папилломы, бородавки).
9. Используется на ликеро-водочных и табачных комбинатах.
10. В текстильной промышленности.
11. Производство стекла: цветного, обычного, оптического и прочего.

Очевидно, что гидроксид натрия — очень важное и полезное в деятельности человека вещество. Совершенно не зря оно синтезируется в мире ежегодно в тоннах — 57 миллионов и более.

Физические свойства

Белое порошкообразное вещество, иногда бесцветное. Может быть в виде мелкокристаллического порошка либо в виде хлопьев. Чаще в форме крупных кристаллов. Температура плавления достаточно низкая — 65,1^оС. Очень быстро поглощает влагу и переходит в гидратированную форму NaOH·3,5Н₂О. В этом случае температура плавления еще меньше, всего 15,5^оС. Практически неограниченно растворяется в спиртах, воде. На ощупь как твердое вещество, так и жидкое мылкое.

Очень опасное в концентрированном и разбавленном виде. Способно повреждать все оболочки глаза, вплоть до зрительных нервов. Попадание в глаза может закончиться слепотой. Поэтому работа с данным соединением крайне опасна и требует защитных приспособлений.

Химические свойства

Едкий натр свойства проявляет точно такие же, как и все щелочи: взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами, амфотерными оксидами и гидроксидами, солями. Из неметаллов вступает в реакции с серой, фосфором и галогенами. Также способен реагировать с металлами.

В органической химии гидроксид натрия вступает во взаимодействие с амидами, эфирами, галогензамещенными алканами.

Условия хранения

Хранение натра едкого осуществляется по определенным условиям. Это объясняется тем, что он крайне реакционноспособен, особенно, когда помещение влажное. Основными условиями можно назвать следующие.

1. Хранение вдали от отопительных приборов.
2. Герметично закрытые и запаянные упаковки, не способные пропускать влагу.
3. Сухой кристаллический каустик хранится в мешках специального состава (плотный полиэтилен), жидкий — в темной стеклянной таре с притертыми пробками. Если же количество его большое и требует транспортировки, то раствор натра едкого помещают в специальные стальные контейнеры и канистры.

Перевозить данное вещество можно любым известным способом с соблюдением правил техники безопасности, исключая транспортировку по воздуху.

Жидкая натриевая щелочь

Помимо кристаллического, существует еще водный раствор едкого натра. Формула его та же, что и для твердого. В химическом отношении растворы более применимы и удобны в использовании. Поэтому в такой форме каустик используется чаще.

Раствор едкого натра, формула которого — NaOH, находит применение во всех вышеперечисленных областях. Он неудобен только при транспортировании, так как перевозить лучше сухой каустик. По всем остальным свойствам нисколько не уступает кристаллам, а в некоторых и превосходит их.