Formiranje natrijum hidroksida. Kaustična soda: formula, svojstva, primjena

Fizička svojstva

Natrijum hidroksid NaOH je bijela čvrsta supstanca. Ako ostavite komadić kaustične sode u zraku, on se ubrzo širi, jer privlači vlagu iz zraka. Kaustična soda je visoko rastvorljiva u vodi i oslobađa se veliki broj toplina. Otopina sode kaustične sapuna na dodir.

Termodinamika rastvora

Δ H0 rastvaranje za beskonačno razrijeđenu vodenu otopinu −44,45 kJ/mol.

Monohidrat kristališe iz vodenih rastvora na 12,3-61,8 °C (rombični kristalni sistem), tačka topljenja 65,1 °C; gustina 1,829 g/cm³; ΔH 0 dol-425,6 kJ/mol), u rasponu od -28 do -24 °C - heptahidrat, od -24 do -17,7 °C - pentahidrat, od -17,7 do -5,4 °C - tetrahidrat (α-modifikacija), od - 5,4 do 12,3 °C. Rastvorljivost u metanolu 23,6 g/l (t = 28 °C), u etanolu 14,7 g/l (t = 28 °C). NaOH 3,5H 2 O (tačka topljenja 15,5°C);

Hemijska svojstva

(1) H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O (sa viškom NaOH)

(2) H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O (kisela so, u omjeru 1:1)

(općenito, takva reakcija se može predstaviti jednostavnim jonska jednačina, reakcija se nastavlja oslobađanjem topline (egzotermna reakcija): OH - + H 3 O + → 2H 2 O.)

• sa amfoternim oksidima koji imaju i bazična i kisela svojstva i sposobnost da reaguju sa alkalijama, kao sa čvrstim materijama kada su fuzionisane:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

i sa rješenjima:

ZnO + 2NaOH (rastvor) + H 2 O → Na 2 (rastvor)

(Rezultirajući anjon se naziva tetrahidroksozinkat ion, a sol koja se može izolirati iz otopine je natrijum tetrahidroksozinkat. Natrijum hidroksid također ulazi u slične reakcije sa drugim amfoternim oksidima.)

Al(OH) 3 + 3NaOH = Na 3

2Na + + 2OH − + Cu 2+ + SO 4 2− → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

Natrijum hidroksid se koristi za taloženje metalnih hidroksida. Na primjer, ovako se dobija aluminijum hidroksid sličan gelu djelovanjem natrijum hidroksida na aluminijum sulfat u vodeni rastvor izbjegavajući otapanje viška alkalija i taloga. Koristi se, posebno, za prečišćavanje vode od finih suspenzija.

4P + 3NaOH + 3H 2 O → PH 3 + 3NaH 2 PO 2.

3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O

Hidroliza estera

Kao rezultat interakcije masti sa natrijum hidroksidom dobijaju se čvrsti sapuni (koriste se za proizvodnju sapuna), a sa kalijum hidroksidom, čvrsti ili tečni sapuni, zavisno od sastava masti.

HO-CH 2 -CH 2 OH + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 O

anoda: 2Cl - - 2e - → Cl 2 - glavni proces 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + 6ClO - + 3H 2 O - 6e - → 2ClO 3 - + 4Cl - + 1,5O 2 + 6H + katoda: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH - - glavni proces ClO - + H 2 O + 2e - → Cl - + 2OH - ClO 3 - + 3H 2 O + 6e - → Cl - + 6OH -

Grafitne ili karbonske elektrode mogu se koristiti kao anoda u membranskim elektrolizerima. Do danas su uglavnom zamijenjene titanijskim anodama s rutenij oksid-titanovim premazom (ORTA anode) ili drugim anodama male potrošnje.

U sljedećoj fazi, elektrolitička tekućina se isparava i sadržaj NaOH u njoj se podešava na komercijalnu koncentraciju od 42-50 tež.%. u skladu sa standardom.

Na + + e \u003d Na 0 nNa + + nHg − = Na + Hg

Amalgam kontinuirano teče od elektrolizera do razlagača amalgama. Razlagač se takođe kontinuirano napaja visoko prečišćenom vodom. Sadrži natrijum amalgam kao rezultat spontanog hemijski proces gotovo potpuno razložen vodom da nastane živa, kaustična otopina i vodik:

Na + Hg + H 2 O = NaOH + 1/2H 2 + Hg

Ovako dobijena kaustična otopina, koja je komercijalni proizvod, praktično ne sadrži nečistoće. Živa je skoro potpuno oslobođena natrijuma i vraćena u elektrolizator. Vodik se uklanja radi prečišćavanja.

Međutim, potpuno pročišćavanje alkalne otopine od ostataka žive je praktično nemoguće, pa je ova metoda povezana sa curenjem metalne žive i njenih para.

Rastući zahtjevi za ekološkom sigurnošću proizvodnje i visoka cijena metalne žive dovode do postupne zamjene živine metode metodama proizvodnje alkalija sa čvrstom katodom, posebno membranskom metodom.

Laboratorijske metode dobijanja

U laboratoriji se ponekad priprema natrijum hidroksid hemijskim putem, ali češće se koristi elektrolizator male dijafragme ili membrane.

Tržište kaustične sode

Svjetska proizvodnja kaustične sode, 2005

Proizvođač	Obim proizvodnje, milion tona	Udio u svjetskoj proizvodnji
DOW	6.363	11.1
Occidental Chemical Company	2.552	4.4
Formosa Plastics	2.016	3.5
PPG	1.684	2.9
Bayer	1.507	2.6
Solvay	1.252	2.2
Akzo Nobel	1.157	2.0
Tosoh	1.110	1.9
Arkema	1.049	1.8
Olin	0.970	1.7
Rusija	1.290	2.24
kina	9.138	15.88
Ostalo	27.559	47,87
Ukupno:	57,541	100

U Rusiji se, prema GOST 2263-79, proizvode sljedeće vrste kaustične sode:

TR - čvrsta živa (u pahuljicama);

TD - čvrsta dijafragma (stopljena);

RR - rastvor žive;

RH - hemijski rastvor;

RD - rješenje dijafragme.

Naziv indikatora	TR OKP 21 3211 0400	TD OKP 21 3212 0200	RR OKP 21 3211 0100	RH 1 razred OKP 21 3221 0530	RH 2 razred OKP 21 3221 0540	RD Najviša ocjena OKP 21 3212 0320	RD Prvi razred OKP 21 3212 0330
Izgled	Skalirana masa bijele boje. Dozvoljena je slaba boja	Otopljena bela masa. Dozvoljena je slaba boja	Bezbojna prozirna tečnost		Bezbojna ili obojena tečnost. Dozvoljen je kristalizirani talog	Bezbojna ili obojena tečnost. Dozvoljen je kristalizirani talog	Bezbojna ili obojena tečnost. Dozvoljen je kristalizirani talog
Maseni udio natrijum hidroksida, %, ne manje od	98,5	94,0	42,0	45,5	43,0	46,0	44,0

Pokazatelji ruskog tržišta tekućeg natrijum hidroksida u 2005-2006

Ime kompanije	2005 hiljada tona	2006 hiljada tona	udio u 2005%	udio u 2006%
AD "Kaustik", Sterlitamak	239	249	20	20
JSC "Kaustik", Volgograd	210	216	18	18
DD "Sayanskkhimplast"	129	111	11	9
Usoliekhimprom LLC	84	99	7	8
OAO Sibur-Neftekhim	87	92	7	8
OJSC "Khimprom", Čeboksari	82	92	7	8
VOAO "Khimprom", Volgograd	87	90	7	7
ZAO Ilimkhimprom	70	84	6	7
DD "KChKhK"	81	79	7	6
NAK "AZOT"	73	61	6	5
OAO Khimprom, Kemerovo	42	44	4	4
Ukupno:	1184	1217	100	100

Pokazatelji ruskog tržišta čvrste kaustične sode u 2005-2006

Ime kompanije	2005 tona	2006 tona	udio u 2005%	udio u 2006%
JSC "Kaustik", Volgograd	67504	63510	62	60
AD "Kaustik", Sterlitamak	34105	34761	31	33
OAO Sibur-Neftekhim	1279	833	1	1
VOAO "Khimprom", Volgograd	5768	7115	5	7
Ukupno:	108565	106219	100	100

Aplikacija

Biodizel

Dobijanje biodizela

Natrijev hidroksid koristi se u mnogim industrijama i za domaće potrebe:

• Kaustika se koristi u industrija celuloze i papira za delignifikaciju (sulfatni proces) celuloze, u proizvodnji papira, kartona, umjetnih vlakana, ploča od drvenih vlakana.
• Za saponifikaciju masti proizvodnja sapuna, šampona i drugih deterdženata. U davna vremena, pepeo se dodavao u vodu tokom pranja, a, očigledno, domaćice su primetile da ako pepeo sadrži masnoću koja je dospela u ognjište tokom kuvanja, onda je posuđe dobro oprano. Zanimanje sapunara (saponarius) se prvi put spominje oko 385. godine nove ere. e. Theodore Priscianus. Arapi prave sapun od ulja i sode od 7. veka, danas se sapuni prave na isti način kao i pre 10 vekova. Trenutno se proizvodi na bazi natrijum hidroksida (sa dodatkom kalijum hidroksida, zagrijanog na 50-60 stepeni Celzijusa) koriste u oblasti industrijskog pranja za čišćenje proizvoda od nerđajućeg čelika od masti i drugih zauljenih materija, kao i ostataka mehaničke obrade.
• AT hemijske industrije- za neutralizaciju kiselina i kiselih oksida, kao reagens ili katalizator u hemijske reakcije, u hemijskoj analizi za titraciju, za jetkanje aluminijuma i u proizvodnji čistih metala, u preradu nafte- za proizvodnju ulja.
• Za proizvodnju biodizel goriva- Dobija se od biljnih ulja i koristi se za zamjenu konvencionalnog dizel goriva. Da bi se dobio biodizel, na devet masenih jedinica biljnog ulja dodaje se jedna jedinica mase alkohola (odnosno, promatra se omjer 9: 1), kao i alkalni katalizator (NaOH). Dobijeni estar (uglavnom linolne kiseline) ima dobru zapaljivost zbog visokog cetanskog broja. Cetanski broj uslovno kvantitativna karakteristika samozapaljenje dizel goriva u cilindru motora (slično oktanskom broju za benzin). Ako mineralno dizel gorivo karakterizira indikator od 50-52%, tada metil eter već u početku odgovara 56-58% cetana. Sirovine za proizvodnju biodizela mogu biti različite biljna ulja: uljana repica, soja i drugi, osim onih koji sadrže visokog sadržaja palmitinska kiselina ( palmino ulje). Prilikom proizvodnje, procesom esterifikacije nastaje i glicerin koji se koristi u prehrambenoj, kozmetičkoj i papirnoj industriji ili se prerađuje u epihlorohidrin po Solvay metodi.
• As sredstvo za rastvaranje blokada kanalizacione cevi , u obliku suhih granula ili u sastavu gelova. Natrijum hidroksid dezagregira blokadu i olakšava njeno lako kretanje dalje niz cijev.
• Za civilnu odbranu otplinjavanje i neutralizacija otrovne tvari, uključujući sarin, u rebreatherima (izolirani aparat za disanje (IDA) za čišćenje izdahnutog zraka od ugljičnog dioksida.
• Natrijum hidroksid se takođe koristi u kombinaciji sa cinkom za fokus. bakarni novčić kuvano u rastvoru natrijum hidroksida u prisustvu granula metalnog cinka, nakon 45 sekundi, boja penija će postati srebrna. Nakon toga, peni se uklanja iz otopine i zagrijava u plamenu plamenika, gdje gotovo trenutno postaje "zlatno". Razlozi za ove promene su sledeći: joni cinka reaguju sa natrijum hidroksidom (u nedostatku) i formiraju Zn (OH) 4 2− - koji se zagrevanjem razlaže do metalnog cinka i taloži na površini novčića. A kada se zagrije, cink i bakar formiraju zlatnu leguru - mesing.
• Natrijum hidroksid se takođe koristi za čišćenje kalupa od guma.
• Natrijum hidroksid se takođe koristi za ilegalnu proizvodnju metamfetamini i druge droge.
• U kuvanju: za pranje i guljenje voća i povrća, u proizvodnji čokolade i kakaa, napitaka, sladoleda, bojenja karamele, za omekšavanje maslina i davanje im crne boje, u proizvodnji pekarskih proizvoda. Registrovan kao dodatak prehrani E524.
  Neka jela se pripremaju pomoću kaustike:
  • lutefisk- skandinavsko riblje jelo - sušeni bakalar se namače 5-6 dana u kaustičnoj lužini i dobija mekanu teksturu nalik na žele.
  • pereca- Nemačke perece - pre pečenja se tretiraju rastvorom kaustične alkalije, što doprinosi stvaranju jedinstvene hrskave.
• U kozmetologiji za uklanjanje keratinizirane kože: bradavica, papiloma.

Mjere opreza za rukovanje natrijum hidroksidom

Natrijum hidroksid je kaustičan i korozivan. Spada u supstance druge klase opasnosti. Stoga se pri radu s njim mora voditi računa. Dodir sa kožom, sluznicama i očima izaziva teške hemijske opekotine. Dodir s očima uzrokuje nepovratne promjene na optičkom živcu (atrofiju) i, kao rezultat, gubitak vida. U slučaju kontakta sluzokože sa kaustičnom alkalijom, potrebno je isprati zahvaćeno područje mlazom vode, a u slučaju kontakta s kožom slabom otopinom octene kiseline. Pri radu sa kaustičnim natrijumom preporučuje se sledeća zaštitna oprema: hemijske naočare od prskanja za zaštitu očiju, gumene rukavice ili rukavice sa gumiranom površinom za zaštitu ruku, za zaštitu tela - hemijski otporna odeća impregnirana vinilom ili gumirana odela.

MAC natrijum hidroksida u vazduhu je 0,5 mg/m³.

Književnost

• Opća hemijska tehnologija. Ed. I. P. Mukhlenova. Udžbenik za hemijsko-tehnološke specijalnosti univerziteta. - M.: postdiplomske škole.
• Osnove opšte hemije, v. 3, B. V. Nekrasov. - M.: Hemija, 1970.
• Opća hemijska tehnologija. Furmer I. E., Zaitsev V. N. - M.: Viša škola, 1978.
• Naredba Ministarstva zdravlja Ruske Federacije od 28. marta 2003. N 126 "O odobravanju Liste štetnih faktora proizvodnje, pod čijim se uticajem preporučuje upotreba mlijeka ili drugih ekvivalentnih prehrambenih proizvoda u preventivne svrhe."
• Dekret glavnog državnog sanitarnog doktora Ruske Federacije od 4. aprila 2003. N 32 „O donošenju Sanitarni propisi o organizaciji prevoza tereta željeznicom. SP 2.5.1250-03".
• Federalni zakon br. 116-FZ od 21. jula 1997. „O industrijskoj sigurnosti opasnih proizvodnih objekata” (sa izmjenama i dopunama od 18. decembra 2006.).
• Naredba Ministarstva prirodnih resursa Ruske Federacije od 2. decembra 2002. N 786 “O odobrenju Federalnog klasifikacijskog kataloga otpada” (sa izmjenama i dopunama od 30. jula 2003.).
• Uredba Državnog komiteta rada SSSR-a od 25. oktobra 1974. N 298 / P-22 „O odobravanju liste industrija, radionica, zanimanja i radnih mjesta sa štetnim radnim uslovima, rad u kojima se daje pravo na dodatni odmor i kraći rad dan" (sa izmjenama i dopunama od 29. maja 1991.).
• Uredba Ministarstva rada Rusije od 22. jula 1999. N 26 "O odobravanju standardnih industrijskih standarda za besplatno izdavanje posebne odjeće, specijalne obuće i druge lične zaštitne opreme za radnike u hemijskoj industriji."
• Dekret glavnog državnog sanitarnog doktora Ruske Federacije od 30. maja 2003. N 116 O stupanju na snagu GN 2.1.6. atmosferski vazduh naseljena područja” (sa izmjenama i dopunama od 3. novembra 2005.).

Rastvorljivost kiselina, baza i soli u vodi
H+ Li + K+ Na+ NH4+ Ba 2+ Ca2+ Mg2+ Sr2+ Al 3+ Cr3+ Fe2+ Fe3+ Ni2+ Co2+ Mn2+ Zn2+ Ag+ Hg2+ Hg 2 2+ Pb 2+ sn 2+ Cu+ Cu2+ OH- P H - H - - F- R Cl- R Br- R ja- ? - R R - S2− - H H SO 3 2-

Fizička svojstva

Natrijev hidroksid

Termodinamika rastvora

Δ H0 rastvaranje za beskonačno razrijeđenu vodenu otopinu -44,45 kJ / mol.

Iz vodenih rastvora na 12,3 - 61,8°C kristališe monohidrat (rombična singonija), tačka topljenja 65,1°C; gustina 1,829 g/cm³; ΔH 0 dol-734,96 kJ/mol), u rasponu od -28 do -24 ° C - heptahidrat, od -24 do -17,7 ° C - pentahidrat, od -17,7 do -5,4 ° C - tetrahidrat ( α modifikacija), od -5,4 do 12,3 °C. Rastvorljivost u metanolu 23,6 g/l (t=28°C), u etanolu 14,7 g/l (t=28°C). NaOH 3,5H 2 O (tačka topljenja 15,5°C);

Hemijska svojstva

(općenito, takva reakcija se može predstaviti jednostavnom ionskom jednadžbom, reakcija se nastavlja oslobađanjem topline (egzotermna reakcija): OH - + H 3 O + → 2H 2 O.)

• sa amfoternim oksidima koji imaju i bazična i kisela svojstva i sposobnost da reaguju sa alkalijama, kao sa čvrstim materijama kada su fuzionisane:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

i sa rješenjima:

ZnO + 2NaOH (rastvor) + H 2 O → Na 2 (rastvor)+H2

(Rezultirajući anjon se naziva tetrahidroksozinkat ion, a sol koja se može izolirati iz otopine je natrijum tetrahidroksozinkat. Natrijum hidroksid također ulazi u slične reakcije sa drugim amfoternim oksidima.)

• sa kiselim oksidima - sa stvaranjem soli; ovo svojstvo se koristi za čišćenje industrijskih emisija od kiselih plinova (na primjer: CO 2 , SO 2 i H 2 S):

2Na + + 2OH - + Cu 2+ + SO 4 2- → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

Natrijum hidroksid se koristi za taloženje metalnih hidroksida. Na primjer, gelasti aluminij hidroksid se dobija na ovaj način djelovanjem natrijum hidroksida na aluminij sulfat u vodenoj otopini. Koristi se, posebno, za prečišćavanje vode od finih suspenzija.

Hidroliza estera

• sa mastima (saponifikacija), ova reakcija je nepovratna, jer nastala kiselina sa alkalijom stvara sapun i glicerin. Glicerin se zatim ekstrahuje iz tekućine sapuna vakuumskim isparavanjem i dodatnim destilacionim prečišćavanjem dobijenih proizvoda. Ova metoda pravljenja sapuna poznata je na Bliskom istoku od 7. veka:

Proces saponifikacije masti

Kao rezultat interakcije masti sa natrijum hidroksidom dobijaju se čvrsti sapuni (koriste se za proizvodnju sapuna), a sa kalijum hidroksidom, čvrsti ili tečni sapuni, zavisno od sastava masti.

HO-CH 2 -CH 2 OH + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 O

2NaCl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2NaOH,

Trenutno se kaustična alkalija i hlor proizvode pomoću tri elektrohemijske metode. Dvije od njih su elektroliza sa čvrstom azbestnom ili polimernom katodom (metode proizvodnje dijafragme i membrane), treća je elektroliza s tečnom katodom (metoda proizvodnje žive). U brojnim metodama elektrohemijske proizvodnje, najlakša i najpogodnija metoda je elektroliza sa živinom katodom, ali ova metoda uzrokuje značajnu štetu. okruženje kao rezultat isparavanja i curenja metalne žive. Metoda proizvodnje membrane je najefikasnija, najmanje energetski intenzivna i ekološki najprihvatljivija, ali i najkapricioznija, posebno zahtijeva sirovine veće čistoće.

Kaustične alkalije dobivene elektrolizom s tečnom živinom katodom su mnogo čistije od onih dobivenih membranskom metodom. Za neke industrije to je važno. Dakle, u proizvodnji umjetnih vlakana može se koristiti samo kaustika dobivena elektrolizom s tečnom živinom katodom. U svjetskoj praksi se koriste sve tri metode za dobivanje klora i kaustika, sa jasnim trendom povećanja udjela membranske elektrolize. U Rusiji se približno 35% ukupne proizvedene kaustike proizvodi elektrolizom sa živinom katodom, a 65% elektrolizom sa čvrstom katodom (metode dijafragme i membrane).

Efikasnost proizvodnog procesa se izračunava ne samo prinosom kaustične sode, već i prinosom hlora i vodonika dobijenih elektrolizom, odnos hlora i natrijum hidroksida na izlazu je 100/110, reakcija se odvija u sljedeći omjeri:

1,8 NaCl + 0,5 H 2 O + 2,8 MJ = 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2,

Osnovni indikatori razne metode proizvodnja je data u tabeli:

Indeks po 1 toni NaOH	živina metoda	metoda dijafragme	Membranska metoda
Izlaz hlora %	97	96	98,5
struja (kWh)	3 150	3 260	2 520
Koncentracija NaOH	50	12	35
Čistoća hlora	99,2	98	99,3
Čistoća vodonika	99,9	99,9	99,9
Maseni udio O 2 u hloru,%	0,1	1-2	0,3
Maseni udio Cl - u NaOH, %	0,003	1-1,2	0,005

Tehnološka shema elektrolize sa čvrstom katodom

metoda dijafragme - Šupljina ćelije sa čvrstom katodom podijeljena je poroznom pregradom - dijafragmom - na katodni i anodni prostor, gdje se nalaze katoda i anoda ćelije. Stoga se takav elektrolizator često naziva membranski elektrolizator, a metoda proizvodnje je membranska elektroliza. Struja zasićenog anolita neprekidno ulazi u anodni prostor ćelije dijafragme. Kao rezultat elektrohemijskog procesa, hlor se oslobađa na anodi zbog razgradnje halita, a vodik se oslobađa na katodi zbog raspadanja vode. Klor i vodik se odvojeno uklanjaju iz elektrolizera, bez miješanja:

2Cl - - 2 e\u003d Cl 2 0, H 2 O - 2 e− 1/2 O 2 \u003d H 2.

U ovom slučaju, zona blizu katode je obogaćena natrijum hidroksidom. Otopina iz katodne zone, nazvana elektrolitička lužina, koja sadrži neraspadnuti anolit i natrijum hidroksid, kontinuirano se uklanja iz elektrolizera. U sljedećoj fazi, elektrolitička tekućina se isparava i sadržaj NaOH u njoj se podešava na 42-50% u skladu sa standardom. Halit i natrijum sulfat sa povećanjem koncentracije natrijum hidroksida talože se. Kaustična otopina se dekantira iz taloga i kao gotov proizvod prenosi u skladište ili u fazu isparavanja kako bi se dobio čvrsti proizvod, nakon čega slijedi topljenje, ljuštenje ili granulacija. Kristalni halit (reverzna sol) se vraća u elektrolizu, pripremajući od njega takozvani reverzni slani rastvor. Iz njega se, kako bi se izbjeglo nakupljanje sulfata u otopinama, ekstrahuje sulfat prije pripreme povratne slane vode. Gubitak anolita nadoknađuje se dodatkom svježe slane vode dobivene podzemnim ispiranjem slojeva soli ili otapanjem čvrstog halita. Prije miješanja sa obrnutim slanim rastvorom, svježa slana otopina se čisti od mehaničkih suspenzija i značajnog dijela jona kalcija i magnezija. Nastali hlor se odvaja od vodene pare, komprimuje i dovodi ili u proizvodnju proizvoda koji sadrže hlor ili za ukapljivanje.

Membranska metoda - slično dijafragmi, ali su anodni i katodni prostori odvojeni membranom za kationsku izmjenu. Membranska elektroliza daje najčistiju kaustiku.

Tehnološki sistem elektroliza.

Glavna tehnološka faza je elektroliza, a glavni aparat je elektrolitička kupka, koja se sastoji od elektrolizera, razlagača i živine pumpe, međusobno povezanih komunikacijama. U elektrolitičkoj kadi, pod dejstvom živine pumpe, živa cirkuliše, prolazeći kroz elektrolizator i razlagač. Katoda elektrolizera je mlaz žive. Anode - grafitne ili niske habanje. Zajedno sa živom, struja anolita - otopina halita - kontinuirano teče kroz elektrolizer. Kao rezultat elektrohemijske razgradnje halita, na anodi se formiraju ioni Cl i oslobađa se klor:

2 Cl - - 2 e= Cl 2 0 ,

koji se uklanja iz elektrolizera, a na živinoj katodi nastaje slab rastvor natrijuma u živi, ​​tzv. amalgam:

Na + + e \u003d Na 0 nNa + + nHg - = Na + Hg

Amalgam kontinuirano teče od elektrolizera do razlagača. Razlagač se također kontinuirano opskrbljuje dobro pročišćenom vodom. U njemu se natrijev amalgam, kao rezultat spontanog elektrohemijskog procesa, gotovo potpuno razgrađuje vodom uz stvaranje žive, kaustične otopine i vodika:

Na + Hg + H 2 0 = NaOH + 1/2H 2 + Hg

Ovako dobijena kaustična otopina, koja je komercijalni proizvod, ne sadrži nečistoće halita koje su štetne u proizvodnji viskoze. Živa se gotovo potpuno oslobađa od natrijevog amalgama i vraća u elektrolitičku ćeliju. Vodik se uklanja radi prečišćavanja. Anolit koji napušta elektrolitičku ćeliju je zasićen svježim halitom, iz njega se uklanjaju nečistoće unesene s njim, kao i one ispiru iz anoda i građevinski materijali i vraćen na elektrolizu. Prije ponovnog zasićenja, hlor rastvoren u njemu se ekstrahuje iz anolita postupkom u dve ili tri faze.

Laboratorijske metode za dobijanje

U laboratoriji, natrijum hidroksid se proizvodi hemijskim metodama koje imaju više istorijski nego praktični značaj.

metoda kreča Proizvodnja natrijum hidroksida se sastoji u interakciji rastvora sode sa vapnenim mlekom na temperaturi od oko 80 ° C. Ovaj proces se zove kaustika; opisuje se reakcijom:

Na 2 C0 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaC0 3

Kao rezultat reakcije nastaju otopina natrijum hidroksida i talog kalcijum karbonata. Kalcijum karbonat se odvaja od rastvora, koji se upari da bi se dobio rastopljeni proizvod koji sadrži oko 92% NaOH. Rastopljeni NaOH se sipa u gvozdene bačve gde se stvrdnjava.

feritni način opisan sa dvije reakcije:

Na 2 C0 3 + Fe 2 0 3 = Na 2 0 Fe 2 0 3 + C0 2 (1) Na 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 \u003d 2 NaOH + Fe 2 O 3 (2)

(1) - proces sinterovanja sode pepela sa željeznim oksidom na temperaturi od 1100-1200°C. U tom slučaju nastaje ferit natrijevih mrlja i oslobađa se ugljični dioksid. Zatim se kolač tretira (luži) vodom prema reakciji (2); dobijaju se rastvor natrijum hidroksida i talog Fe 2 O 3 koji se nakon odvajanja iz rastvora vraća u proces. Rastvor sadrži oko 400 g/l NaOH. Ispari se da se dobije proizvod koji sadrži oko 92% NaOH.

Hemijske metode za proizvodnju natrijevog hidroksida imaju značajne nedostatke: troši se velika količina goriva, rezultirajuća kaustična soda je kontaminirana nečistoćama, a održavanje aparata je naporno. Trenutno su ove metode gotovo potpuno zamijenjene elektrohemijskom metodom proizvodnje.

Tržište kaustične sode

Svjetska proizvodnja kaustične sode, 2005

Proizvođač	Obim proizvodnje, milion tona	Udio u svjetskoj proizvodnji
DOW	6.363	11.1
Occidental Chemical Company	2.552	4.4
Formosa Plastics	2.016	3.5
PPG	1.684	2.9
Bayer	1.507	2.6
Akzo Nobel	1.157	2.0
Tosoh	1.110	1.9
Arkema	1.049	1.8
Olin	0.970	1.7
Rusija	1.290	2.24
kina	9.138	15.88
Ostalo	27.559	47,87
Ukupno:	57,541	100

U Rusiji se, prema GOST 2263-79, proizvode sljedeće vrste kaustične sode:

TR - čvrsta živa (u pahuljicama);

TD - čvrsta dijafragma (stopljena);

RR - rastvor žive;

RH - hemijski rastvor;

RD - rješenje dijafragme.

Naziv indikatora	TR OKP 21 3211 0400	TD OKP 21 3212 0200	RR OKP 21 3211 0100	RH 1 razred OKP 21 3221 0530	RH 2 razred OKP 21 3221 0540	RD Najviša ocjena OKP 21 3212 0320	RD Prvi razred OKP 21 3212 0330
Izgled	Skalirana masa bijele boje. Dozvoljena je slaba boja	Otopljena bela masa. Dozvoljena je slaba boja	Bezbojna prozirna tečnost		Bezbojna ili obojena tečnost. Dozvoljen je kristalizovani talog	Bezbojna ili obojena tečnost. Dozvoljen je kristalizovani talog	Bezbojna ili obojena tečnost. Dozvoljen je kristalizovani talog
Maseni udio natrijum hidroksida, %, ne manje od	98,5	94,0	42,0	45,5	43,0	46,0	44,0

Pokazatelji ruskog tržišta tekućeg natrijum hidroksida u 2005-2006

Ime kompanije	2005 hiljada tona	2006 hiljada tona	udio u 2005%	udio u 2006%
AD "Kaustik", Sterlitamak	239	249	20	20
JSC "Kaustik", Volgograd	210	216	18	18
DD "Sayanskkhimplast"	129	111	11	9
Usoliekhimprom LLC	84	99	7	8
OAO Sibur-Neftekhim	87	92	7	8
OJSC "Khimprom", Čeboksari	82	92	7	8
VOAO "Khimprom", Volgograd	87	90	7	7
ZAO Ilimkhimprom	70	84	6	7
DD "KChKhK"	81	79	7	6
NAK "AZOT"	73	61	6	5
OAO Khimprom, Kemerovo	42	44	4	4
Ukupno:	1184	1217	100	100

Pokazatelji ruskog tržišta čvrste kaustične sode u 2005-2006

Ime kompanije	2005 tona	2006 tona	udio u 2005%	udio u 2006%
JSC "Kaustik", Volgograd	67504	63510	62	60
AD "Kaustik", Sterlitamak	34105	34761	31	33
OAO Sibur-Neftekhim	1279	833	1	1
VOAO "Khimprom", Volgograd	5768	7115	5	7
Ukupno:	108565	106219	100	100

Aplikacija

Biodizel

Bakalar lutefisk na proslavi Dana ustava Norveške

njemački bagel

Natrijev hidroksid koristi se u velikom broju industrija i za domaće potrebe:

• Kaustika se koristi u industrija celuloze i papira za delignifikaciju (Kraft reakcija) celuloze, u proizvodnji papira, kartona, vještačkih vlakana, vlaknastih ploča.,

• Za saponifikaciju masti proizvodnja sapuna, šampona i drugih deterdženata. U davna vremena, pepeo se dodavao u vodu tokom pranja, a, očigledno, domaćice su primetile da ako pepeo sadrži masnoću koja je dospela u ognjište tokom kuvanja, onda je posuđe dobro oprano. Zanimanje sapunara (saponarius) se prvi put spominje oko 385. godine nove ere. e. Theodore Priscianus. Arapi prave sapun od ulja i sode od 7. veka, danas se sapuni prave na isti način kao i pre 10 vekova.
• AT hemijske industrije- za neutralizaciju kiselina i kiselih oksida, kao reagens ili sa vinilnim ili gumiranim odijelima.

  MAC natrijum hidroksida u vazduhu je 0,5 mg/m³.

  Književnost

  • Opća hemijska tehnologija. Ed. I. P. Mukhlenova. Udžbenik za hemijsko-tehnološke specijalnosti univerziteta. - M.: Viša škola.
  • Osnove opšte hemije, v. 3, B. V. Nekrasov. - M.: Hemija, 1970.
  • Opća hemijska tehnologija. Furmer I. E., Zaitsev V. N. - M.: Viša škola, 1978.
  • Naredba Ministarstva zdravlja Ruske Federacije od 28. marta 2003. N 126 "O odobravanju Liste štetnih faktora proizvodnje, pod čijim se uticajem preporučuje upotreba mlijeka ili drugih ekvivalentnih prehrambenih proizvoda u preventivne svrhe."
  • Uredba Glavnog državnog sanitarnog doktora Ruske Federacije od 4. aprila 2003. N 32 „O donošenju sanitarnih pravila za organizaciju teretnog transporta u željezničkom saobraćaju. SP 2.5.1250-03".
  • Federalni zakon br. 116-FZ od 21. jula 1997. "O industrijskoj sigurnosti opasnih proizvodnih objekata" (sa izmjenama i dopunama od 18. decembra 2006.).
  • Naredba Ministarstva prirodnih resursa Ruske Federacije od 2. decembra 2002. N 786 “O odobrenju Federalnog klasifikacijskog kataloga otpada” (sa izmjenama i dopunama od 30. jula 2003.).
  • Uredba Državnog komiteta rada SSSR-a od 25. oktobra 1974. N 298 / P-22 „O odobravanju liste industrija, radionica, zanimanja i radnih mjesta sa štetnim radnim uslovima, rad u kojima se daje pravo na dodatni odmor i kraći rad dan" (sa izmjenama i dopunama od 29. maja 1991.).
  • Uredba Ministarstva rada Rusije od 22. jula 1999. N 26 "O odobravanju standardnih industrijskih standarda za besplatno izdavanje posebne odjeće, specijalne obuće i druge lične zaštitne opreme za radnike u hemijskoj industriji."
  • Uredba glavnog državnog sanitarnog doktora Ruske Federacije od 30. maja 2003. N 116 O stupanju na snagu GN 2.1.6.1339-03 "Indikativni sigurni nivoi izloženosti (SBUV) zagađujućih materija u atmosferskom zraku naseljenih područja" (kao izmijenjen 3. novembra 2005.).
  Ilustrovani enciklopedijski rječnik

NATRIJEV HIDROKSID- (kaustična soda, kaustična soda, kaustična) NaOH bezbojna čvrsta kristalna supstanca, gustina 2130 kg m. t = 320°C; kada se otopi u vodi, oslobađa se velika količina topline; destruktivno dejstvo na kožu, tkanine, papir, opasno ...... Velika politehnička enciklopedija

- (kaustična soda, kaustična soda), NaOH, jaka baza (alkalna). Bezbojni kristali (tehnički proizvod bijela neprozirna masa). Higroskopan, rastvorljiv u vodi, oslobađa veliku količinu toplote. Dobija se elektrolizom otopine... enciklopedijski rječnik

natrijev hidroksid- natrio hidroksidas statusas T sritis chemija formula NaOH atitikmenys: angl. kausticna soda; natrijev hidroksid. kaustičan; kausticna soda; natrijum kaustičan; natrijev hidroksid ryšiai: sinonimas – natrio šarmas sinonimas – kaustinė soda … Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

- (kaustična soda, kaustična soda), NaOH, jaka baza (alkalna). Najbolji. kristali (tehnički proizvod bijela neprozirna masa). Higroskopan, rastvorljiv u vodi, oslobađa veliku količinu toplote. Dobija se elektrolizom otopine natrijum hlorida... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik

- (kaustična soda) NaOH, bezbojna kristali; do 299 °C otporne rombične. modifikacija (a = 0,33994 nm, c = 1,1377 nm), iznad 299 o Sa monoklinikom; DH0 polimorfnog prelaza 5,85 kJ/mol; m.p. 323 °S, b.p. 1403 °S; gusto 2,02 g/cm3; … Chemical Encyclopedia

Kaustična soda, kaustična, NaOH bezbojna kristalna. masa, gustina 2130 kg/m3, t Pl 320 °C, rastvorljivost u vodi 52,2% (na 20 °C). Jaka baza, destruktivno djelovanje na životinjsko tkivo; posebno je opasno da kapi N. g. uđu u oči. ... ... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

Jaka lužina, koja se široko koristi kao sredstvo za čišćenje. Kada natrijum hidroksid dođe u kontakt sa površinom kože, izaziva teške hemijske opekotine; u tom slučaju, odmah operite zahvaćeno područje kože velika količina… … medicinski termini

NATRIJUM HIDROKSID, KAUSTIČNA SODA- (kaustična soda) jaka lužina, koja se široko koristi kao sredstvo za čišćenje. Kada natrijum hidroksid dođe u kontakt sa površinom kože, izaziva teške hemijske opekotine; u ovom slučaju potrebno je odmah oprati zahvaćeno područje kože ... ... Rječnik u medicini

natrijum hidroksid, natrijum hidroksid- neorgansko jedinjenje, sastav hidroksida NaOH. Bijelih je, neprozirnih i vrlo higroskopnih kristala. Supstanca je vrlo topiva u vodi, u kombinaciji s vodom oslobađa se velika količina topline.

Pokazuje jaka alkalna svojstva. pH vrijednost 1% vodene otopine je 13.

Natrijum hidroksid je toksičan i može biti korozivan za metale. Supstanca se koristi u proizvodnji brojnih proizvoda, posebno surfaktanata, papira, kozmetike, lijekova.

Fizička svojstva

Natrijum hidroksid NaOH je bijela čvrsta supstanca. Ostavljen u vazduhu natrijev hidroksid ubrzo se raspršuje jer privlači vlagu iz vazduha. Supstanca je visoko rastvorljiva u vodi, dok se oslobađa velika količina toplote.

Rastvorljivost u metanolu je 23,6 g/l (na 28 °C), u etanolu je 14,7 g/l (28 °C).

Otopina kaustične sode je loša na dodir.

Termodinamika rastvora

Entalpija rastvaranja za beskonačno razblažen vodeni rastvor je -44,45 kJ/mol.

Hidrati kristaliziraju iz vodenih otopina:

• na 12,3-61,8°C - NaOH H2O monohidrat (rombične singonije, tačka topljenja 65,1°C; gustina 1,829 g/cm; ΔH 0 odobren-425,6 kJ/mol)
• u opsegu -28 ... -24 °C - heptahidrat NaOH 7H 2 O;
• od -24 do -17,7 °C - NaOH pentahidrat 5H 2 O;
• od -17,7 do -5,4 °C - NaOH 4H 2 O tetrahidrat (α-modifikacija);
• od -8,8 do 15,6 °C - NaOH 3,5H 2 O (tačka topljenja 15,5 °C).
• od 0°C do 12,3°C - dihidrat NaOH 2H 2 O;

Potvrda

Istorijski gledano, prva metoda za proizvodnju natrijevog hidroksida bila je interakcija sode Na 2 CO 3 i gašenog vapna vode CaO:

Reakcija je olakšana miješanjem i visokom temperaturom, pa je izvedena u čeličnim reaktorima sa miješalicama. Nakon dobijanja proizvoda, rastvorljivi kalcijum karbonat je odvojen od proizvoda, a zaostali rastvor natrijum hidroksida je uparen na 180°C u posudama od livenog gvožđa bez pristupa vazduha. Tako je bilo moguće dobiti rastvor sa koncentracijom do 95%.

Godine 1892., nezavisno jedan od drugog, američki naučnik Hamilton Kastner i Austrijanac Karl Kellner otkrili su metodu za proizvodnju hidroksida elektrolizom natrijum hlorida, koja se široko koristi u prirodi. Tok reakcija može se opisati opštom jednadžbom:

Do danas je ova metoda glavna industrijska metoda za ekstrakciju NaOH, međutim, neki uvjeti sinteze su prošli modifikacije. Konkretno, kako bi se spriječile reakcije između proizvoda i polaznih materijala, različiti reakcijski koraci se izvode u odvojenim reaktorima ili odvojeno. Prema ovom kriteriju, postoje tri glavne metode: živa, dijafragma i membrana.

živin proces

Originalna metoda sinteze NaOH koristi živu elektrodu kao katodu. Dolazeći do katode, ioni natrijuma formiraju tamo tečne amalgame promjenjivog sastava NaHg n:

Amalgami se odvajaju iz reakcionog sistema i prenose u drugi, gde se amalgam razlaže vodom i formira natrijum hidroksid:

Ovom metodom se proizvodi otopina NaOH u koncentraciji od 50-73% i praktički bez kontaminanata (hlor, natrijum hlorid). Živa nastala kao rezultat raspadanja vraća se na elektrodu.

Na anodi (grafitnoj ili drugoj) hloridni ioni se oksidiraju sa stvaranjem slobodnog hlora

Osim toga, dešavaju se i nuspojave: oksidacija hidroksidnog jona i elektrohemijsko stvaranje hloratnog jona. Hidroliza rezultirajućeg hlora također može stvoriti male količine hipokloritnih jona.

proces dijafragme

U dijafragmskoj metodi prostor između katode i anode je odvojen pregradom, koja ne propušta rastvore i gasove, ali ne sprečava prolaz električna struja i migracija jona. Obično se kao takve pregrade koriste azbestna tkanina, porozni cementi, porculan itd.

U anodni prostor se dovodi otopina NaCl: joni klorida se reduciraju na anodi (grafit ili magnetit), a kationi Na + (i dijelom Cl - anioni) migriraju kroz dijafragmu u katodni prostor. Gdje se kationi kombiniraju s hidroksidnim ionima nastalim redukcijom vode na željeznoj ili bakrenoj katodi:

Kao rezultat toga, mješavina hidroksida i natrijum hlorida sa sadržajem NaOH od 10-15% (i oko 18% NaCl) se oslobađa iz katodnog prostora. Isparavanjem je moguće povećati koncentraciju hidroksida do 50%, ali sadržaj klorida i dalje ostaje značajan. Za izolaciju klorida iz smjese, tretira se tekućim amonijakom kako bi se formirao lako razrijeđeni amonijum hlorid (međutim, ova metoda nije uobičajena zbog visoke cijene). Koristi se i metoda koja se sastoji u hlađenju smjese i odvajanju kristala NaOH 3,5H 2 O hidrata koji se dalje dehidriraju.

membranski proces

Ovu metodu je 1970-ih razvio DuPont i smatra se najnaprednijom metodom koja postoji. U membranskom procesu, u reaktor se ugrađuje kationska izmjenjivačka membrana koja je propusna za ione Na+ koji se kreću u katodni prostor i potiskuje migraciju hidroksidnih iona koji migriraju u suprotnom smjeru - čime se povećava koncentracija sastojaka NaOH u katodni prostor. Koncentracija od 30-35% smatra se ekonomski korisnom za sintezu, a najnovije membrane omogućavaju povećanje ove vrijednosti na 50%.

U ovoj metodi, natrijum hlorid teoretski ne nastaje, ali prodiranje jona klorida kroz membranu ipak može doći.

Dobivanje čvrstog NaOH

Čvrsti NaOH (kaustična soda) se dobija isparavanjem njegovog rastvora do sadržaja vode manjeg od 0,5-1,5%. Prvo, 50% rastvor se ispari u vakuumu do koncentracije od 60%, a koncentracija od 99% se postiže korišćenjem medija za prenos toplote (mešavina NaNO 2, NaNO 3, KNO 3) na temperaturama iznad 400 °C: otopina se pumpa u zagrijanu komoru za isparavanje, gdje se odvaja ostatak vode.

Marke

Natrijum hidroksid je dostupan u dva oblika: čvrsti i tečni. Čvrsta granulirana kaustična soda je bijela čvrsta masa s veličinom pahuljica od 0,5-2 cm.Rijetka otopina kaustične sode je bezbojna. Komercijalno važni su 50% rastvori natrijum hidroksida.

Tehnička kaustična soda proizvodi se u sljedećim razredima:

• TP - čvrsta živa;
• TD - čvrsta dijafragma (stopljena)
• RR - rastvor žive;
• RH - hemijski rastvor;
• RD - rješenje dijafragme.

Hemijska svojstva

Natrijev hidroksid aktivno apsorbira vlagu iz zraka, formirajući hidrate različitih sastava, koji se zagrijavanjem raspadaju:

U rastvorima se jedinjenje dobro razgrađuje:

Pokazujući jaka alkalna svojstva, natrijum hidroksid lako stupa u interakciju sa kiselinama, kiselim i amfoternim oksidima i hidroksidima:

NaOH lako stupa u interakciju sa halogenima, i kada visoke temperature- takođe sa metalima:

U interakciji sa solima koje su derivati ​​slabih baza, nastaju odgovarajući hidroksidi:

Reagujući sa ugljičnim monoksidom, sintetizira se natrijev format:

Sigurnosni zahtjevi

Kaustična soda je otporna na vatru i eksploziju. Korozivno, korozivno. Po stepenu uticaja na organizam spada u supstance 2. klase opasnosti. I čvrsta i njezina koncentrirana otopina uzrokuju vrlo teške opekotine. Dodir sa alkalijama u očima može dovesti do ozbiljnih bolesti, pa čak i gubitka vida. U slučaju kontakta sa kožom, sluznicama, očima nastaju teške hemijske opekotine. U slučaju kontakta sa kožom, isprati slabom otopinom sirćetne kiseline.

Prilikom rada koristite zaštitnu opremu: naočare, gumene rukavice, gumiranu odjeću otpornu na kemikalije.

Aplikacija

Natrijum hidroksid se koristi u mnogim industrijama i svakodnevnom životu:

• Kaustika se koristi u celulozne i papirne industrije za delignifikacija (sulfatni proces) celuloze, u proizvodnji papira, kartona, vještačkih vlakana, vlaknastih ploča.
• Za saponifikaciju masti proizvodnja sapuna, šampona i drugih deterdženata. AT novije vrijeme proizvodi na bazi natrijum hidroksida (sa dodatkom kalijum hidroksida, zagrijanog na 50-60 stepeni Celzijusa, koriste se u oblasti industrijskog pranja za čišćenje proizvoda od nerđajućeg čelika od masnoća i drugih zauljenih materija, kao i ostataka mehaničke obrade.
• AT hemijska industrija - za neutralizacija kiselina i kiselih oksida, kao reagens ili katalizator u hemijskim reakcijama, u hemijskoj analizi za titraciju, za jetkanje aluminijuma i u proizvodnji čistih metala, u preradu nafte- za proizvodnju ulja.
• Za proizvodnju biodizel goriva - koje se dobiva iz biljnih ulja i koristi se za zamjenu konvencionalnog dizel goriva. Da bi se dobio biodizel, jedna jedinica mase alkohola dodaje se na devet masenih jedinica biljnog ulja (odnosno, promatra se omjer 9:1), kao i alkalni katalizator (NaOH). Nastali estar (uglavnom linolne kiseline) karakterizira odlična zapaljivost, što je osigurano visokim cetanskim brojem. Ako mineralno dizel gorivo karakterizira indikator od 50-52%, onda je metil eter 56-58% cetana, respektivno. Sirovina za proizvodnju biodizela mogu biti razna biljna ulja: repičino, sojino i druga, osim onih koja sadrže visok sadržaj palmitinske kiseline (palmino ulje). Prilikom njegove proizvodnje, procesom esterifikacije nastaje i glicerin koji se koristi u prehrambenoj, kozmetičkoj i papirnoj industriji ili se prerađuje u epihlorohidrin po Solvay metodi.
• kako sredstvo za otklanjanje začepljenja kanalizacionih cijevi, u obliku suhih granula ili kao dio gela. Natrijum hidroksid dezagregira začepljenje i olakšava njegovo lako kretanje dalje niz cijev.
• Za civilnu odbranu otplinjavanje i neutralizacija toksične supstance, uključujući sarin, u rebreatheru (izolirani aparat za disanje (IDA) za čišćenje zraka koji se izdahne od ugljičnog dioksida.
• Natrijum hidroksid se takođe koristi za čišćenje kalupa od guma.
• U kuvanju: za pranje i guljenje voća i povrća, u proizvodnji čokolade i kakaa, napitaka, sladoleda, karamel boje, za omekšavanje maslina i davanje im crne boje, u proizvodnji pekarskih proizvoda. Registrovan kao dodatak prehrani E524.
• U kozmetologiji za uklanjanje keratinizirane kože: bradavica, papiloma.

Povezani video zapisi

Povezane slike

Natrijum hidroksid je supstanca koja pripada alkalijama. Ima i druga imena: kaustična soda, kaustična soda, kaustična soda, kaustična alkalija. To je bijela krutina koja može apsorbirati vodenu paru i ugljični dioksid iz zraka. Na primjer, ako ostavite natrijum hidroksid u nepoklopljenoj tegli, tvar će brzo apsorbirati vodenu paru iz zraka i nakon nekog vremena pretvoriti se u bezobličnu masu. Stoga se natrijum hidroksid prodaje u zapečaćenom vakuumskom pakovanju.

Takođe je preporučljivo ne čuvati kristale u staklu, jer natrijum hidroksid može reagovati sa njim i korodirati ga. Kada se natrijum hidroksid otopi u vodi, oslobađa se velika količina topline i otopina se zagrijava.

Kada natrijum hidroksid reaguje sa aluminijumom, nastaju natrijum tetrahidroksoaluminat i vodonik. Uz pomoć ove reakcije dobijen je vodonik koji je korišten za punjenje zračnih brodova i balona.

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na + 3H₂

Kada natrijum hidroksid reaguje sa fosforom, nastaju natrijum hipofosfit i fosfin (fosforov hidrid):

4P + 3NaOH + 3H₂O → PH₃ + 3NaH₂PO₂

U interakciji natrijum hidroksida sa sumporom i halogenima dolazi do reakcije disproporcionalnosti. Na primjer, s klorom i sumporom, reakcije će se odvijati na sljedeći način:

3S + 6NaOH → Na₂SO₃ + 2Na₂S+ 3H₂O

3Cl₂ + 6NaOH → NaClO₃ +5 NaCl + 3H₂O (pri zagrijavanju)

Cl₂ + 2NaOH → NaClO + NaCl + H₂O (sobna temperatura)

Kada kaustična soda dođe u kontakt s mastima, dolazi do nepovratne reakcije saponifikacije, zbog koje se proizvode šamponi, sapuni i drugi proizvodi.

Pri interakciji sa polihidričnim alkoholima dobijaju se bele kristalne supstance koje su lako rastvorljive u vodi, tzv. alkoholati:

HOCH₂CH₂OH + 2NaOH → NaOCH₂CH₂ONa + 2H₂O

Francuski naučnik A.L. Duhamel du Monceau prvi je izdvojio ove supstance: natrijum hidroksid je nazvan kaustična soda, natrijum karbonat - soda pepeo (prema biljci Salsola Soda, iz čijeg je pepela ekstrahovan), a kalijum karbonat - potaša. Trenutno se soda obično naziva natrijeve soli ugljične kiseline. Na engleskom i francuskom jeziku reč natrij znači natrijum, kalijum - kalijum.

Fizička svojstva

Natrijev hidroksid

Termodinamika rastvora

Δ H0 rastvaranje za beskonačno razrijeđenu vodenu otopinu -44,45 kJ / mol.

Iz vodenih rastvora na 12,3 - 61,8°C kristališe monohidrat (rombična singonija), tačka topljenja 65,1°C; gustina 1,829 g/cm³; ΔH 0 dol-734,96 kJ/mol), u rasponu od -28 do -24 ° C - heptahidrat, od -24 do -17,7 ° C - pentahidrat, od -17,7 do -5,4 ° C - tetrahidrat ( α modifikacija), od -5,4 do 12,3 °C. Rastvorljivost u metanolu 23,6 g/l (t=28°C), u etanolu 14,7 g/l (t=28°C). NaOH 3,5H 2 O (tačka topljenja 15,5°C);

Hemijska svojstva

(općenito, takva reakcija se može predstaviti jednostavnom ionskom jednadžbom, reakcija se nastavlja oslobađanjem topline (egzotermna reakcija): OH - + H 3 O + → 2H 2 O.)

• sa amfoternim oksidima koji imaju i bazična i kisela svojstva i sposobnost da reaguju sa alkalijama, kao sa čvrstim materijama kada su fuzionisane:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

i sa rješenjima:

ZnO + 2NaOH (rastvor) + H 2 O → Na 2 (rastvor)+H2

(Rezultirajući anjon se naziva tetrahidroksozinkat ion, a sol koja se može izolirati iz otopine je natrijum tetrahidroksozinkat. Natrijum hidroksid također ulazi u slične reakcije sa drugim amfoternim oksidima.)

• sa kiselim oksidima - sa stvaranjem soli; ovo svojstvo se koristi za čišćenje industrijskih emisija od kiselih plinova (na primjer: CO 2 , SO 2 i H 2 S):

2Na + + 2OH - + Cu 2+ + SO 4 2- → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

Natrijum hidroksid se koristi za taloženje metalnih hidroksida. Na primjer, gelasti aluminij hidroksid se dobija na ovaj način djelovanjem natrijum hidroksida na aluminij sulfat u vodenoj otopini. Koristi se, posebno, za prečišćavanje vode od finih suspenzija.

Hidroliza estera

• sa mastima (saponifikacija), ova reakcija je nepovratna, jer nastala kiselina sa alkalijom stvara sapun i glicerin. Glicerin se zatim ekstrahuje iz tekućine sapuna vakuumskim isparavanjem i dodatnim destilacionim prečišćavanjem dobijenih proizvoda. Ova metoda pravljenja sapuna poznata je na Bliskom istoku od 7. veka:

Proces saponifikacije masti

Kao rezultat interakcije masti sa natrijum hidroksidom dobijaju se čvrsti sapuni (koriste se za proizvodnju sapuna), a sa kalijum hidroksidom, čvrsti ili tečni sapuni, zavisno od sastava masti.

HO-CH 2 -CH 2 OH + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 O

2NaCl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2NaOH,

Trenutno se kaustična alkalija i hlor proizvode pomoću tri elektrohemijske metode. Dvije od njih su elektroliza sa čvrstom azbestnom ili polimernom katodom (metode proizvodnje dijafragme i membrane), treća je elektroliza s tečnom katodom (metoda proizvodnje žive). Među metodama elektrohemijske proizvodnje, elektroliza živine katode je najlakša i najpogodnija metoda, ali ova metoda uzrokuje značajnu štetu okolišu zbog isparavanja i curenja metalne žive. Metoda proizvodnje membrane je najefikasnija, najmanje energetski intenzivna i ekološki najprihvatljivija, ali i najkapricioznija, posebno zahtijeva sirovine veće čistoće.

Kaustične alkalije dobivene elektrolizom s tečnom živinom katodom su mnogo čistije od onih dobivenih membranskom metodom. Za neke industrije to je važno. Dakle, u proizvodnji umjetnih vlakana može se koristiti samo kaustika dobivena elektrolizom s tečnom živinom katodom. U svjetskoj praksi se koriste sve tri metode za dobivanje klora i kaustika, sa jasnim trendom povećanja udjela membranske elektrolize. U Rusiji se približno 35% ukupne proizvedene kaustike proizvodi elektrolizom sa živinom katodom, a 65% elektrolizom sa čvrstom katodom (metode dijafragme i membrane).

Efikasnost proizvodnog procesa se izračunava ne samo prinosom kaustične sode, već i prinosom hlora i vodonika dobijenih elektrolizom, odnos hlora i natrijum hidroksida na izlazu je 100/110, reakcija se odvija u sljedeći omjeri:

1,8 NaCl + 0,5 H 2 O + 2,8 MJ = 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2,

Glavni pokazatelji različitih metoda proizvodnje dati su u tabeli:

Indeks po 1 toni NaOH	živina metoda	metoda dijafragme	Membranska metoda
Izlaz hlora %	97	96	98,5
struja (kWh)	3 150	3 260	2 520
Koncentracija NaOH	50	12	35
Čistoća hlora	99,2	98	99,3
Čistoća vodonika	99,9	99,9	99,9
Maseni udio O 2 u hloru,%	0,1	1-2	0,3
Maseni udio Cl - u NaOH, %	0,003	1-1,2	0,005

Tehnološka shema elektrolize sa čvrstom katodom

metoda dijafragme - Šupljina ćelije sa čvrstom katodom podijeljena je poroznom pregradom - dijafragmom - na katodni i anodni prostor, gdje se nalaze katoda i anoda ćelije. Stoga se takav elektrolizator često naziva membranski elektrolizator, a metoda proizvodnje je membranska elektroliza. Struja zasićenog anolita neprekidno ulazi u anodni prostor ćelije dijafragme. Kao rezultat elektrohemijskog procesa, hlor se oslobađa na anodi zbog razgradnje halita, a vodik se oslobađa na katodi zbog raspadanja vode. Klor i vodik se odvojeno uklanjaju iz elektrolizera, bez miješanja:

2Cl - - 2 e\u003d Cl 2 0, H 2 O - 2 e− 1/2 O 2 \u003d H 2.

U ovom slučaju, zona blizu katode je obogaćena natrijum hidroksidom. Otopina iz katodne zone, nazvana elektrolitička lužina, koja sadrži neraspadnuti anolit i natrijum hidroksid, kontinuirano se uklanja iz elektrolizera. U sljedećoj fazi, elektrolitička tekućina se isparava i sadržaj NaOH u njoj se podešava na 42-50% u skladu sa standardom. Halit i natrijum sulfat sa povećanjem koncentracije natrijum hidroksida talože se. Kaustična otopina se dekantira iz taloga i kao gotov proizvod prenosi u skladište ili u fazu isparavanja kako bi se dobio čvrsti proizvod, nakon čega slijedi topljenje, ljuštenje ili granulacija. Kristalni halit (reverzna sol) se vraća u elektrolizu, pripremajući od njega takozvani reverzni slani rastvor. Iz njega se, kako bi se izbjeglo nakupljanje sulfata u otopinama, ekstrahuje sulfat prije pripreme povratne slane vode. Gubitak anolita nadoknađuje se dodatkom svježe slane vode dobivene podzemnim ispiranjem slojeva soli ili otapanjem čvrstog halita. Prije miješanja sa obrnutim slanim rastvorom, svježa slana otopina se čisti od mehaničkih suspenzija i značajnog dijela jona kalcija i magnezija. Nastali hlor se odvaja od vodene pare, komprimuje i dovodi ili u proizvodnju proizvoda koji sadrže hlor ili za ukapljivanje.

Membranska metoda - slično dijafragmi, ali su anodni i katodni prostori odvojeni membranom za kationsku izmjenu. Membranska elektroliza daje najčistiju kaustiku.

Tehnološki sistem elektroliza.

Glavna tehnološka faza je elektroliza, a glavni aparat je elektrolitička kupka, koja se sastoji od elektrolizera, razlagača i živine pumpe, međusobno povezanih komunikacijama. U elektrolitičkoj kadi, pod dejstvom živine pumpe, živa cirkuliše, prolazeći kroz elektrolizator i razlagač. Katoda elektrolizera je mlaz žive. Anode - grafitne ili niske habanje. Zajedno sa živom, struja anolita - otopina halita - kontinuirano teče kroz elektrolizer. Kao rezultat elektrohemijske razgradnje halita, na anodi se formiraju ioni Cl i oslobađa se klor:

2 Cl - - 2 e= Cl 2 0 ,

koji se uklanja iz elektrolizera, a na živinoj katodi nastaje slab rastvor natrijuma u živi, ​​tzv. amalgam:

Na + + e \u003d Na 0 nNa + + nHg - = Na + Hg

Amalgam kontinuirano teče od elektrolizera do razlagača. Razlagač se također kontinuirano opskrbljuje dobro pročišćenom vodom. U njemu se natrijev amalgam, kao rezultat spontanog elektrohemijskog procesa, gotovo potpuno razgrađuje vodom uz stvaranje žive, kaustične otopine i vodika:

Na + Hg + H 2 0 = NaOH + 1/2H 2 + Hg

Ovako dobijena kaustična otopina, koja je komercijalni proizvod, ne sadrži nečistoće halita koje su štetne u proizvodnji viskoze. Živa se gotovo potpuno oslobađa od natrijevog amalgama i vraća u elektrolitičku ćeliju. Vodik se uklanja radi prečišćavanja. Anolit koji izlazi iz elektrolizera zasićen je svježim halitom, nečistoće koje se unose njime, kao i isprane iz anoda i konstrukcijskih materijala, uklanjaju se iz njega i vraćaju u elektrolizu. Prije ponovnog zasićenja, hlor rastvoren u njemu se ekstrahuje iz anolita postupkom u dve ili tri faze.

Laboratorijske metode za dobijanje

U laboratoriji, natrijum hidroksid se proizvodi hemijskim metodama koje imaju više istorijski nego praktični značaj.

metoda kreča Proizvodnja natrijum hidroksida se sastoji u interakciji rastvora sode sa vapnenim mlekom na temperaturi od oko 80 ° C. Ovaj proces se zove kaustika; opisuje se reakcijom:

Na 2 C0 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaC0 3

Kao rezultat reakcije nastaju otopina natrijum hidroksida i talog kalcijum karbonata. Kalcijum karbonat se odvaja od rastvora, koji se upari da bi se dobio rastopljeni proizvod koji sadrži oko 92% NaOH. Rastopljeni NaOH se sipa u gvozdene bačve gde se stvrdnjava.

feritni način opisan sa dvije reakcije:

Na 2 C0 3 + Fe 2 0 3 = Na 2 0 Fe 2 0 3 + C0 2 (1) Na 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 \u003d 2 NaOH + Fe 2 O 3 (2)

(1) - proces sinterovanja sode pepela sa željeznim oksidom na temperaturi od 1100-1200°C. U tom slučaju nastaje ferit natrijevih mrlja i oslobađa se ugljični dioksid. Zatim se kolač tretira (luži) vodom prema reakciji (2); dobijaju se rastvor natrijum hidroksida i talog Fe 2 O 3 koji se nakon odvajanja iz rastvora vraća u proces. Rastvor sadrži oko 400 g/l NaOH. Ispari se da se dobije proizvod koji sadrži oko 92% NaOH.

Hemijske metode za proizvodnju natrijevog hidroksida imaju značajne nedostatke: troši se velika količina goriva, rezultirajuća kaustična soda je kontaminirana nečistoćama, a održavanje aparata je naporno. Trenutno su ove metode gotovo potpuno zamijenjene elektrohemijskom metodom proizvodnje.

Tržište kaustične sode

Svjetska proizvodnja kaustične sode, 2005

Proizvođač	Obim proizvodnje, milion tona	Udio u svjetskoj proizvodnji
DOW	6.363	11.1
Occidental Chemical Company	2.552	4.4
Formosa Plastics	2.016	3.5
PPG	1.684	2.9
Bayer	1.507	2.6
Akzo Nobel	1.157	2.0
Tosoh	1.110	1.9
Arkema	1.049	1.8
Olin	0.970	1.7
Rusija	1.290	2.24
kina	9.138	15.88
Ostalo	27.559	47,87
Ukupno:	57,541	100

U Rusiji se, prema GOST 2263-79, proizvode sljedeće vrste kaustične sode:

TR - čvrsta živa (u pahuljicama);

TD - čvrsta dijafragma (stopljena);

RR - rastvor žive;

RH - hemijski rastvor;

RD - rješenje dijafragme.

Naziv indikatora	TR OKP 21 3211 0400	TD OKP 21 3212 0200	RR OKP 21 3211 0100	RH 1 razred OKP 21 3221 0530	RH 2 razred OKP 21 3221 0540	RD Najviša ocjena OKP 21 3212 0320	RD Prvi razred OKP 21 3212 0330
Izgled	Skalirana masa bijele boje. Dozvoljena je slaba boja	Otopljena bela masa. Dozvoljena je slaba boja	Bezbojna prozirna tečnost		Bezbojna ili obojena tečnost. Dozvoljen je kristalizovani talog	Bezbojna ili obojena tečnost. Dozvoljen je kristalizovani talog	Bezbojna ili obojena tečnost. Dozvoljen je kristalizovani talog
Maseni udio natrijum hidroksida, %, ne manje od	98,5	94,0	42,0	45,5	43,0	46,0	44,0

Pokazatelji ruskog tržišta tekućeg natrijum hidroksida u 2005-2006

Ime kompanije	2005 hiljada tona	2006 hiljada tona	udio u 2005%	udio u 2006%
AD "Kaustik", Sterlitamak	239	249	20	20
JSC "Kaustik", Volgograd	210	216	18	18
DD "Sayanskkhimplast"	129	111	11	9
Usoliekhimprom LLC	84	99	7	8
OAO Sibur-Neftekhim	87	92	7	8
OJSC "Khimprom", Čeboksari	82	92	7	8
VOAO "Khimprom", Volgograd	87	90	7	7
ZAO Ilimkhimprom	70	84	6	7
DD "KChKhK"	81	79	7	6
NAK "AZOT"	73	61	6	5
OAO Khimprom, Kemerovo	42	44	4	4
Ukupno:	1184	1217	100	100

Pokazatelji ruskog tržišta čvrste kaustične sode u 2005-2006

Ime kompanije	2005 tona	2006 tona	udio u 2005%	udio u 2006%
JSC "Kaustik", Volgograd	67504	63510	62	60
AD "Kaustik", Sterlitamak	34105	34761	31	33
OAO Sibur-Neftekhim	1279	833	1	1
VOAO "Khimprom", Volgograd	5768	7115	5	7
Ukupno:	108565	106219	100	100

Aplikacija

Biodizel

Bakalar lutefisk na proslavi Dana ustava Norveške