Sol natrijevega hidroksida. Kaj je kavstična soda: formula, pridobivanje natrijevega hidroksida
natrijev hidroksid, natrijev hidroksid- anorganska spojina, hidroksidna sestava NaOH. Je beli, neprozorni in zelo higroskopski kristali. Snov, ki je zelo topna v vodi, ko se spoji z vodo, se sprosti veliko število toplota.
Kaže močne alkalne lastnosti. Vrednost pH 1% vodne raztopine je 13.
Natrijev hidroksid je strupen in je lahko tudi jedek za kovine. Snov se uporablja pri izdelavi številnih izdelkov, zlasti površinsko aktivnih snovi, papirja, kozmetike, zdravil.
Fizične lastnosti
Natrijev hidroksid NaOH je bela trdna snov. Jedki natrij, ki ostane v zraku, se bo kmalu razblinil, saj privlači vlago iz zraka. Snov je dobro topna v vodi, pri tem pa se sprošča velika količina toplote.
Topnost v metanolu je 23,6 g/l (pri 28 °C), v etanolu pa 14,7 g/l (28 °C).
Raztopina kavstične sode je hroščasta na dotik.
Termodinamika raztopin
Entalpija raztapljanja za neskončno razredčeno vodno raztopino je -44,45 kJ/mol.
Hidrati kristalizirajo iz vodnih raztopin:
- pri 12,3-61,8 ° C - NaOH H 2 O monohidrat (rombične singonije, tališče 65,1 ° C; gostota 1,829 g / cm; ΔH 0 odobreno-425,6 kJ/mol)
- v območju -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 3,5 H 2 O (tališče 15,5 ° C).
- od 0 ° C do 12,3 ° C - dihidrat NaOH 2H 2 O;
potrdilo o prejemu
Zgodovinsko gledano je bila prva metoda za proizvodnjo natrijevega hidroksida interakcija sode Na 2 CO 3 in gašene apnene vode CaO:
Reakcija je olajšana z mešanjem in visoko temperaturo, zato je bila izvedena v jeklenih reaktorjih z mešali. Po pridobitvi produktov smo topni kalcijev karbonat ločili od produktov in preostalo raztopino natrijevega hidroksida uparili pri 180 °C v posodah iz litega železa brez dostopa zraka. Tako je bilo mogoče dobiti raztopino s koncentracijo do 95%.
Ameriški znanstvenik Hamilton Kastner in Avstrijec Karl Kellner sta leta 1892 neodvisno drug od drugega odkrila v naravi široko uporabno metodo za pridobivanje hidroksida z elektrolizo natrijevega klorida. Potek reakcij lahko opišemo s splošno enačbo:
Do danes je ta metoda glavna industrijska metoda za ekstrakcijo NaOH, vendar so bili nekateri pogoji sinteze spremenjeni. Zlasti za preprečitev reakcij med produkti in izhodnimi snovmi se različne reakcijske stopnje izvajajo v ločenih reaktorjih ali ločeno. Po tem kriteriju obstajajo tri glavne metode: živo srebro, diafragma in membrana.
postopek z živim srebrom
Prvotna metoda sinteze NaOH uporablja živosrebrno elektrodo kot katodo. Ko pridejo do katode, natrijevi ioni tam tvorijo tekoče amalgame spremenljive sestave NaHg n:
Amalgame ločimo od reakcijskega sistema in prenesemo v drug reakcijski sistem, kjer se amalgam z vodo razgradi v natrijev hidroksid:
Ta metoda proizvaja raztopino NaOH s koncentracijo 50-73 % in je praktično brez kontaminantov (klor, natrijev klorid). Živo srebro, ki nastane kot posledica razgradnje, se vrne na elektrodo.
Na anodi (grafitni ali drugi) se kloridni ioni oksidirajo s tvorbo prostega klora
Poleg tega potekajo tudi stranske reakcije: oksidacija hidroksidnega iona in elektrokemična tvorba kloratnega iona. Hidroliza nastalega klora lahko tvori tudi majhne količine hipokloritnih ionov.
proces diafragme
Pri diafragmski metodi je prostor med katodo in anodo ločen s pregrado, ki ne prepušča raztopin in plinov, vendar ne preprečuje prehoda električnega toka in migracije ionov. Običajno se kot takšne predelne stene uporabljajo azbestna tkanina, porozni cementi, porcelan itd.
V anodni prostor se dovaja raztopina NaCl: kloridni ioni se reducirajo na anodi (grafit ali magnetit), kationi Na + (in delno Cl - anioni) migrirajo skozi diafragmo v katodni prostor. Kjer so kationi združeni s hidroksidnimi ioni, ki nastanejo z redukcijo vode na železovi ali bakreni katodi:
Posledično se iz katodnega prostora sprosti mešanica hidroksida in natrijevega klorida z vsebnostjo NaOH 10-15% (in približno 18% NaCl). Z izhlapevanjem je mogoče povečati koncentracijo hidroksida na 50%, vendar vsebnost klorida še vedno ostaja pomembna. Za izolacijo klorida iz zmesi jo obdelamo s tekočim amoniakom, da nastane lahko razredčen amonijev klorid (vendar ta metoda ni pogosta zaradi visokih stroškov). Uporablja se tudi metoda, ki sestoji iz hlajenja zmesi in ločevanja kristalov hidrata NaOH 3,5H 2 O, ki se nadalje dehidrirajo.
membranski proces
To metodo je leta 1970 razvil DuPont in velja za najnaprednejšo obstoječo metodo. Pri membranskem procesu je v reaktor vgrajena kationska izmenjevalna membrana, ki je prepustna za ione Na +, ki se premikajo v katodni prostor, in zavira migracijo hidroksidnih ionov, ki migrirajo v nasprotni smeri - s čimer se poveča koncentracija sestavin NaOH v katodni prostor. Koncentracija 30-35% se šteje za ekonomsko ugodno za sintezo, najnovejše membrane pa omogočajo povečanje te vrednosti na 50%.
Pri tej metodi natrijev klorid teoretično ne nastaja, vendar še vedno lahko pride do prodiranja kloridnih ionov skozi membrano.
Pridobivanje trdnega NaOH
Trden NaOH (kavstična soda) se pridobiva z izparevanjem njegove raztopine do vsebnosti vode manj kot 0,5-1,5%. Najprej se 50% raztopina upari v vakuumu do koncentracije 60%, koncentracija 99% pa se doseže z uporabo medija za prenos toplote (mešanica NaNO 2, NaNO 3, KNO 3) pri temperaturah nad 400 ° C: raztopino prečrpamo v ogrevano uparjalno komoro, kjer ločimo preostanek vode.
Znamke
Natrijev hidroksid je na voljo v dveh oblikah: trdni in tekoči. Trdna zrnata kavstična soda je bela trdna masa z velikostjo kosmičev 0,5-2 cm, redka raztopina kavstične sode pa je brezbarvna. Komercialno pomembne so 50 % raztopine natrijevega hidroksida.
Tehnična kavstična soda se proizvaja v naslednjih razredih:
- TP - trdno živo srebro;
- TD - trdna membrana (fuzirana)
- RR - raztopina živega srebra;
- RH - kemična raztopina;
- RD - diafragma rešitev.
Kemijske lastnosti
Natrijev hidroksid aktivno absorbira vlago iz zraka in tvori hidrate različnih sestav, ki se pri segrevanju razgradijo:
V raztopinah se spojina dobro razgradi:
Natrijev hidroksid, ki kaže močne alkalne lastnosti, zlahka komunicira s kislinami, kislimi in amfoternimi oksidi in hidroksidi:
NaOH zlahka komunicira s halogeni in ko visoke temperature- tudi s kovinami:
Pri interakciji s solmi, ki so derivati šibkih baz, nastanejo ustrezni hidroksidi:
Pri reakciji z ogljikovim monoksidom se sintetizira natrijev format:
Varnostne zahteve
Kavstična soda je odporna proti ognju in eksploziji. Jedko, jedko. Glede na stopnjo vpliva na telo spada v snovi 2. razreda nevarnosti. Tako trdna snov kot njena koncentrirana raztopina povzročata zelo hude opekline. Stik z alkalijami v očeh lahko povzroči resne bolezni in celo izgubo vida. V primeru stika s kožo, sluznicami, očmi nastanejo hude kemične opekline. V primeru stika s kožo sperite s šibko raztopino ocetne kisline.
Pri delu uporabljajte zaščitno opremo: očala, gumijaste rokavice, gumirana oblačila, odporna proti kemikalijam.
Aplikacija
Natrijev hidroksid se uporablja v številnih panogah in v vsakdanjem življenju:
- Jedka se uporablja v celulozne in papirne industrije za delignifikacija (sulfatni postopek) celuloze, pri proizvodnji papirja, lepenke, umetnih vlaken, vlaknenih plošč.
- Za umiljenje maščob proizvodnja mila, šamponov in drugih detergentov. AT zadnje čase sredstva na osnovi natrijevega hidroksida (z dodatkom kalijevega hidroksida, segreta na 50-60 stopinj Celzija, se uporabljajo na področju industrijskega pranja za čiščenje izdelkov iz nerjavečega jekla od maščob in drugih oljnatih snovi ter ostankov mehanske obdelave.
- AT kemična industrija - za nevtralizacija kislin in kislinskih oksidov, kot reagent ali katalizator v kemične reakcije, v kemični analizi za titracijo, za jedkanje aluminija in pri proizvodnji čistih kovin, v rafiniranje nafte- za proizvodnjo olj.
- Za proizvodnjo biodizla - ki se pridobiva iz rastlinskih olj in se uporablja kot nadomestilo za klasično dizelsko gorivo. Za pridobivanje biodizla se devetim masnim enotam rastlinskega olja doda ena masna enota alkohola (to je razmerje 9:1), pa tudi alkalni katalizator (NaOH). Za nastali ester (predvsem linolne kisline) je značilna odlična vnetljivost, ki jo zagotavlja visoko cetansko število. Če je za mineralno dizelsko gorivo značilen indikator 50-52%, potem je metil eter 56-58% cetana. Surovina za proizvodnjo biodizla so lahko različna rastlinska olja: repično, sojino in druga, razen tistih z visoko vsebnostjo palmitinske kisline ( palmovo olje). Pri njegovi proizvodnji s postopkom zaestrenja nastaja tudi glicerin, ki se uporablja v živilski, kozmetični in papirni industriji ali predelan v epiklorohidrin po Solvayevi metodi.
- kako sredstvo za raztapljanje zamašitev kanalizacijskih cevi, v obliki suhih granul ali kot del gelov. Natrijev hidroksid razgradi zamašitev in olajša njeno enostavno premikanje po cevi.
- Za civilno zaščito razplinjevanje in nevtralizacija strupene snovi, vključno s sarinom, v rebreatherju (izolirani dihalni aparat (IDA) za čiščenje izdihanega zraka ogljikovega dioksida.
- Natrijev hidroksid se uporablja tudi za čiščenje kalupov za pnevmatike.
- Pri kuhanju: za pranje in lupljenje sadja in zelenjave, pri proizvodnji čokolade in kakava, pijač, sladoleda, karamelnega barvanja, za mehčanje oliv in njihovo črnjenje, pri proizvodnji pekovskih izdelkov. Registriran kot aditiv za živila E524.
- V kozmetologiji za odstranjevanje keratinizirane kože: bradavice, papilomi.
Sorodni videoposnetki
Sorodne slike
Francoski znanstvenik A. L. Duhamel du Monceau je prvi razlikoval te snovi: natrijev hidroksid se je imenoval kavstična soda, natrijev karbonat - soda pepel (po rastlini Salsola Soda, iz katere pepela je bil pridobljen), kalijev karbonat pa pepelika. Trenutno se soda običajno imenuje natrijeve soli ogljikove kisline. v angleščini in francosko beseda natrij pomeni natrij, kalij - kalij.
Fizične lastnosti
Natrijev hidroksid
Termodinamika raztopin
Δ H0 raztapljanje za neskončno razredčeno vodno raztopino -44,45 kJ / mol.
Iz vodnih raztopin pri 12,3 - 61,8 ° C kristalizira monohidrat (rombična singonija), tališče 65,1 ° C; gostota 1,829 g/cm³; ΔH 0 razpr-734,96 kJ / mol), v območju od -28 do -24 ° С - heptahidrat, od -24 do -17,7 ° С - pentahidrat, od -17,7 do -5,4 ° С - tetrahidrat ( modifikacija α), od -5,4 do 12,3 °C. Topnost v metanolu 23,6 g/l (t=28°C), v etanolu 14,7 g/l (t=28°C). NaOH 3,5 H 2 O (tališče 15,5 ° C);
Kemijske lastnosti
(na splošno lahko takšno reakcijo predstavimo s preprosto ionsko enačbo, reakcija poteka s sproščanjem toplote (eksotermna reakcija): OH - + H 3 O + → 2H 2 O.)
- z amfoternimi oksidi, ki imajo tako bazične kot kisle lastnosti, in sposobnost reagiranja z alkalijami, kot s trdnimi snovmi, ko se stopijo:
ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O
in z rešitvami:
ZnO + 2NaOH (raztopina) + H 2 O → Na 2 (raztopina)+H2
(Nastali anion se imenuje tetrahidroksocinkatni ion, sol, ki jo lahko izoliramo iz raztopine, pa je natrijev tetrahidroksocinkat. Natrijev hidroksid prav tako vstopa v podobne reakcije z drugimi amfoternimi oksidi.)
- s kislinskimi oksidi - s tvorbo soli; ta lastnost se uporablja za čiščenje industrijskih emisij iz kislih plinov (na primer: CO 2 , SO 2 in H 2 S):
2Na + + 2OH - + Cu 2+ + SO 4 2- → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4
Natrijev hidroksid se uporablja za obarjanje kovinskih hidroksidov. Tako na primer dobimo gelasti aluminijev hidroksid z delovanjem natrijevega hidroksida na aluminijev sulfat v vodni raztopini. Uporablja se zlasti za čiščenje vode iz finih suspenzij.
Hidroliza estrov
- z maščobami (umiljenje) je ta reakcija nepovratna, saj nastala kislina z alkalijo tvori milo in glicerin. Glicerin naknadno ekstrahiramo iz milnih lužin z vakuumskim uparevanjem in dodatnim destilacijskim čiščenjem dobljenih produktov. Ta način izdelave mila je na Bližnjem vzhodu znan že od 7. stoletja:
Proces umiljenja maščob
Kot rezultat interakcije maščob z natrijevim hidroksidom nastanejo trdna mila (uporabljajo se za izdelavo mila), s kalijevim hidroksidom pa trdna ali tekoča mila, odvisno od sestave maščobe.
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 jedke alkalije in klor proizvajajo s tremi elektrokemičnimi metodami. Dve od njih sta elektroliza s trdno azbestno ali polimerno katodo (metoda proizvodnje diafragme in membrane), tretja je elektroliza s tekočo katodo (metoda proizvodnje živega srebra). V številnih elektrokemičnih proizvodnih metodah je najlažja in najprimernejša metoda elektroliza z živosrebrno katodo, vendar ta metoda povzroča veliko škodo. okolju kot posledica izhlapevanja in uhajanja kovinskega živega srebra. Metoda izdelave membran je najučinkovitejša, energijsko najmanj intenzivna in okolju najbolj prijazna, a tudi najbolj muhasta, zahteva predvsem surovine višje čistosti.
Jedke alkalije, pridobljene z elektrolizo s tekočo živosrebrno katodo, so veliko čistejše od tistih, pridobljenih z diafragmno metodo. Za nekatere industrije je to pomembno. Tako se pri proizvodnji umetnih vlaken lahko uporablja samo kavstik, pridobljen z elektrolizo s tekočo živosrebrno katodo. V svetovni praksi se uporabljajo vse tri metode pridobivanja klora in kavstika, z jasnim trendom povečevanja deleža membranske elektrolize. V Rusiji je približno 35 % celotne proizvedene kavstične kisline proizvedeno z elektrolizo z živosrebrno katodo in 65 % z elektrolizo s trdno katodo (metoda diafragme in membrane).
Učinkovitost proizvodnega procesa se izračuna ne samo z izkoristkom kavstične sode, temveč tudi z izkoristkom klora in vodika, pridobljenega med elektrolizo, razmerje klora in natrijevega hidroksida na izhodu je 100/110, reakcija poteka v naslednja razmerja:
1,8 NaCl + 0,5 H 2 O + 2,8 MJ = 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2,Glavne značilnosti različne metode proizvodnja je podana v tabeli:
| Indeks na 1 tono NaOH | metoda živega srebra | metoda diafragme | Membranska metoda |
|---|---|---|---|
| Izhod klora % | 97 | 96 | 98,5 |
| Električna energija (kWh) | 3 150 | 3 260 | 2 520 |
| Koncentracija NaOH | 50 | 12 | 35 |
| Čistost klora | 99,2 | 98 | 99,3 |
| Čistost vodika | 99,9 | 99,9 | 99,9 |
| Masni delež O 2 v kloru, % | 0,1 | 1-2 | 0,3 |
| Masni delež Cl - v NaOH, % | 0,003 | 1-1,2 | 0,005 |
Tehnološka shema elektrolize s trdno katodo
metoda diafragme - Votlina celice s trdno katodo je s porozno pregrado - diafragmo - razdeljena na katodni in anodni prostor, kjer se nahajata katoda oziroma anoda celice. Zato se tak elektrolizator pogosto imenuje membranski elektrolizer, proizvodna metoda pa je diafragmska elektroliza. Tok nasičenega anolita neprekinjeno vstopa v anodni prostor diafragmske celice. Zaradi elektrokemijskega procesa se na anodi zaradi razgradnje halita sprošča klor, na katodi pa zaradi razgradnje vode vodik. Klor in vodik se odstranita iz elektrolizatorja ločeno, brez mešanja:
2Cl - - 2 e\u003d Cl 2 0, H 2 O - 2 e− 1/2 O 2 \u003d H 2.
V tem primeru je prikatodno območje obogateno z natrijevim hidroksidom. Raztopina iz katodne cone, imenovana elektrolitski lug, ki vsebuje nerazgrajen anolit in natrijev hidroksid, se nenehno odstranjuje iz elektrolizerja. Na naslednja stopnja elektrolitski lug uparimo in vsebnost NaOH v njem prilagodimo na 42-50% v skladu s standardom. Halit in natrijev sulfat z naraščajočo koncentracijo natrijevega hidroksida se oborita. Kavstična raztopina se dekantira iz oborine in kot končni produkt prenese v skladišče ali v fazo uparjanja, da dobimo trden produkt, ki mu sledi taljenje, luščenje ali granulacija. Kristalni halit (reverzna sol) se vrne v elektrolizo in iz njega pripravi tako imenovano reverzno slanico. Iz njega, da bi se izognili kopičenju sulfata v raztopinah, se sulfat ekstrahira pred pripravo povratne slanice. Izguba anolita se kompenzira z dodatkom sveže slanice, pridobljene s podzemnim izpiranjem plasti soli ali z raztapljanjem trdnega halita. Pred mešanjem z obratno slanico se sveža slanica očisti mehanskih suspenzij in pomembnega dela kalcijevih in magnezijevih ionov. Nastali klor se loči od vodne pare, stisne in dovaja bodisi v proizvodnjo izdelkov, ki vsebujejo klor, bodisi v utekočinjenje.
Membranska metoda - podobno diafragmi, vendar sta anodni in katodni prostor ločena s kationsko izmenjevalno membrano. Membranska elektroliza zagotavlja najčistejšo jedko snov.
Tehnološki sistem elektroliza.Glavna tehnološka stopnja je elektroliza, glavna naprava je elektrolitska kopel, ki jo sestavljajo elektrolizator, razkrojevalnik in živosrebrna črpalka, ki so med seboj povezani s komunikacijami. V elektrolitski kopeli pod delovanjem živosrebrne črpalke kroži živo srebro, ki prehaja skozi elektrolizator in razkrojevalnik. Katoda elektrolizerja je tok živega srebra. Anode - grafit ali nizka obraba. Skozi elektrolizator skupaj z živim srebrom neprekinjeno teče tok anolita - raztopina halita. Zaradi elektrokemične razgradnje halita se na anodi tvorijo ioni Cl in sprošča klor:
2 Cl - - 2 e\u003d Cl 2 0,
ki se odstrani iz elektrolizatorja, na živosrebrovi katodi pa nastane šibka raztopina natrija v živem srebru, tako imenovani amalgam:
Na + + e \u003d Na 0 nNa + + nHg - = Na + HgAmalgam neprekinjeno teče od elektrolizatorja do razkrojnika. Razgrajevalnik se stalno oskrbuje tudi z dobro prečiščeno vodo. V njem se natrijev amalgam kot posledica spontanega elektrokemičnega procesa skoraj popolnoma razgradi z vodo s tvorbo živega srebra, jedke raztopine in vodika:
Na + Hg + H 2 0 = NaOH + 1/2H 2 + HgTako pridobljena jedka raztopina, ki je komercialni proizvod, ne vsebuje primesi halita, ki so škodljivi pri proizvodnji viskoze. Živo srebro se skoraj popolnoma osvobodi natrijevega amalgama in vrne v elektrolitsko celico. Za čiščenje se odstrani vodik. Anolit, ki zapusti elektrolizator, je nasičen s svežim halitom, nečistoče, vnesene z njim, pa tudi izperene iz anod in konstrukcijskih materialov, se iz njega odstranijo in vrnejo v elektrolizo. Pred ponovno nasičenjem se v njem raztopljeni klor ekstrahira iz anolita z dvo- ali tristopenjskim postopkom.
Laboratorijske metode za pridobivanje
Natrijev hidroksid proizvajajo v laboratoriju s kemičnimi sredstvi ki imajo bolj zgodovinski kot praktični pomen.
metoda apna Proizvodnja natrijevega hidroksida je sestavljena iz interakcije raztopine sode z apnenim mlekom pri temperaturi približno 80 ° C. Ta proces se imenuje kavstikacija; opisana je z reakcijo:
Na 2 C0 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaC0 3Kot rezultat reakcije nastaneta raztopina natrijevega hidroksida in oborina kalcijevega karbonata. Kalcijev karbonat ločimo od raztopine, ki jo uparimo, da dobimo staljen produkt, ki vsebuje približno 92 % NaOH. Staljeni NaOH se vlije v železne sode, kjer se strdi.
feritni način opisan z dvema reakcijama:
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) - postopek sintranja natrijevega karbona z železovim oksidom pri temperaturi 1100-1200°C. V tem primeru nastane natrijev pegasti ferit in sprosti se ogljikov dioksid. Nato se pogača obdela (izluži) z vodo v skladu z reakcijo (2); dobimo raztopino natrijevega hidroksida in oborino Fe 2 O 3, ki jo po ločitvi od raztopine vrnemo v postopek. Raztopina vsebuje približno 400 g/l NaOH. Uparimo, da dobimo produkt, ki vsebuje približno 92 % NaOH.
Kemične metode za proizvodnjo natrijevega hidroksida imajo pomembne pomanjkljivosti: porabi se velika količina goriva, nastala kavstična soda je onesnažena z nečistočami, vzdrževanje aparata pa je težavno. Trenutno je te metode skoraj v celoti izpodrinil elektrokemijski način proizvodnje.
Trg kavstične sode
Svetovna proizvodnja kavstične sode, 2005| Proizvajalec | Obseg proizvodnje, milijoni ton | Delež v svetovni 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 |
| Kitajska | 9.138 | 15.88 |
| drugo | 27.559 | 47,87 |
| Skupaj: | 57,541 | 100 |
TR - trdno živo srebro (v kosmičih);
TD - trdna diafragma (taljena);
RR - raztopina živega srebra;
RH - kemična raztopina;
RD - diafragma rešitev.
| Ime indikatorja | 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 Najvišji razred OKP 21 3212 0320 | RD Prvi razred OKP 21 3212 0330 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Videz | Skalirana masa bele barve. Dovoljeno šibko barvanje | Stopljena bela masa. Dovoljeno šibko barvanje | Brezbarvna prozorna tekočina | Brezbarvna ali obarvana tekočina. Dovoljena je kristalizirana oborina | Brezbarvna ali obarvana tekočina. Dovoljena je kristalizirana oborina | Brezbarvna ali obarvana tekočina. Dovoljena je kristalizirana oborina | |
| Masni delež natrijevega hidroksida, %, ne manj kot | 98,5 | 94,0 | 42,0 | 45,5 | 43,0 | 46,0 | 44,0 |
| Ime podjetja | 2005 tisoč ton | 2006 tisoč ton | delež v letu 2005 % | delež v letu 2006 % |
|---|---|---|---|---|
| OJSC "Kaustik", Sterlitamak | 239 | 249 | 20 | 20 |
| JSC "Kaustik", Volgograd | 210 | 216 | 18 | 18 |
| JSC "Sayanskkhimplast" | 129 | 111 | 11 | 9 |
| Usoliekhimprom LLC | 84 | 99 | 7 | 8 |
| OAO Sibur-Neftekhim | 87 | 92 | 7 | 8 |
| OJSC "Khimprom", Cheboksary | 82 | 92 | 7 | 8 |
| VOAO "Khimprom", Volgograd | 87 | 90 | 7 | 7 |
| ZAO Ilimkhimprom | 70 | 84 | 6 | 7 |
| JSC "KChKhK" | 81 | 79 | 7 | 6 |
| NAK "AZOT" | 73 | 61 | 6 | 5 |
| OAO Khimprom, Kemerovo | 42 | 44 | 4 | 4 |
| Skupaj: | 1184 | 1217 | 100 | 100 |
| Ime podjetja | 2005 ton | 2006 ton | delež v letu 2005 % | delež v letu 2006 % |
|---|---|---|---|---|
| JSC "Kaustik", Volgograd | 67504 | 63510 | 62 | 60 |
| OJSC "Kaustik", Sterlitamak | 34105 | 34761 | 31 | 33 |
| OAO Sibur-Neftekhim | 1279 | 833 | 1 | 1 |
| VOAO "Khimprom", Volgograd | 5768 | 7115 | 5 | 7 |
| Skupaj: | 108565 | 106219 | 100 | 100 |
Aplikacija
Biodizel
Cod Lutefisk na proslavi ob dnevu norveške ustave
Fizične lastnosti
Natrijev hidroksid NaOH je bela trdna snov. Če košček kavstične sode pustite v zraku, se ta kmalu razširi, saj nase pritegne vlago iz zraka. Kavstična soda je zelo topna v vodi, pri tem se sprošča velika količina toplote. Raztopina mila kavstične sode na dotik.
Termodinamika raztopin
Δ H0 raztapljanje za neskončno razredčeno vodno raztopino −44,45 kJ/mol.
Monohidrat kristalizira iz vodnih raztopin pri 12,3-61,8 °C (rombični kristalni sistem), tališče 65,1 °C; gostota 1,829 g/cm³; ΔH 0 razpr-425,6 kJ / mol), v območju 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. Topnost v metanolu 23,6 g/l (t = 28 °C), v etanolu 14,7 g/l (t = 28 °C). NaOH 3,5 H 2 O (tališče 15,5 ° C);
Kemijske lastnosti
(1) H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O (s presežkom NaOH)
(2) H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O (kisla sol, razmerje 1:1)
(na splošno lahko takšno reakcijo predstavimo s preprosto ionsko enačbo, reakcija poteka s sproščanjem toplote (eksotermna reakcija): OH - + H 3 O + → 2H 2 O.)
- z amfoternimi oksidi, ki imajo tako bazične kot kisle lastnosti, in sposobnost reagiranja z alkalijami, kot s trdnimi snovmi, ko se stopijo:
ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O
in z rešitvami:
ZnO + 2NaOH (raztopina) + H 2 O → Na 2 (raztopina)
(Nastali anion se imenuje tetrahidroksocinkatni ion, sol, ki jo lahko izoliramo iz raztopine, pa je natrijev tetrahidroksocinkat. Natrijev hidroksid prav tako vstopa v podobne reakcije z drugimi amfoternimi oksidi.)
Al(OH) 3 + 3NaOH = Na 3
2Na + + 2OH − + Cu 2+ + SO 4 2− → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4
Natrijev hidroksid se uporablja za obarjanje kovinskih hidroksidov. Na primer, gelasti aluminijev hidroksid dobimo na ta način z delovanjem z natrijevim hidroksidom na aluminijev sulfat v vodni raztopini, pri čemer se izognemo presežku alkalij in raztopimo oborino. Uporablja se zlasti za čiščenje vode iz finih suspenzij.
4P + 3NaOH + 3H 2 O → PH 3 + 3NaH 2 PO 2.
3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O
Hidroliza estrov
Kot rezultat interakcije maščob z natrijevim hidroksidom nastanejo trdna mila (uporabljajo se za izdelavo mila), s kalijevim hidroksidom pa trdna ali tekoča mila, odvisno od sestave maščobe.
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 -Kot anoda v diafragmskih elektrolizerjih se lahko uporabljajo grafitne ali ogljikove elektrode. Doslej so jih v glavnem nadomestile titanove anode s prevleko iz rutenijevega oksida in titana (ORTA anode) ali druge anode z nizko porabo.
Na naslednji stopnji se elektrolitska tekočina upari in vsebnost NaOH v njej prilagodi na komercialno koncentracijo 42-50 mas.%. v skladu s standardom.
Na + + e \u003d Na 0 nNa + + nHg − = Na + HgAmalgam neprekinjeno teče od elektrolizatorja do razkrojnika amalgama. Razkrojevalnik se stalno napaja tudi z visoko prečiščeno vodo. V njem se natrijev amalgam kot posledica spontanega kemičnega procesa skoraj popolnoma razgradi z vodo s tvorbo živega srebra, jedke raztopine in vodika:
Na + Hg + H 2 O = NaOH + 1/2H 2 + HgTako pridobljena jedka raztopina, ki je komercialni proizvod, praktično ne vsebuje nobenih primesi. Živo srebro se skoraj popolnoma osvobodi natrija in vrne v elektrolitsko celico. Za čiščenje se odstrani vodik.
Vendar pa je popolno čiščenje alkalne raztopine iz ostankov živega srebra praktično nemogoče, zato je ta metoda povezana z uhajanjem kovinskega živega srebra in njegovih hlapov.
Vse večje zahteve po okoljska varnost proizvodnja in visoki stroški kovinskega živega srebra vodijo do postopne zamenjave metode živega srebra z metodami pridobivanja alkalij s trdno katodo, zlasti z membransko metodo.
Laboratorijske metode za pridobivanje
V laboratoriju se natrijev hidroksid včasih proizvaja s kemičnimi sredstvi, pogosteje pa se uporablja majhen diafragmni ali membranski elektrolizer.
Trg kavstične sode
Svetovna proizvodnja kavstične sode, 2005| Proizvajalec | Obseg proizvodnje, milijoni ton | Delež v svetovni 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 |
| Kitajska | 9.138 | 15.88 |
| drugo | 27.559 | 47,87 |
| Skupaj: | 57,541 | 100 |
TR - trdno živo srebro (v kosmičih);
TD - trdna diafragma (taljena);
RR - raztopina živega srebra;
RH - kemična raztopina;
RD - diafragma rešitev.
| Ime indikatorja | 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 Najvišji razred OKP 21 3212 0320 | RD Prvi razred OKP 21 3212 0330 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Videz | Luskasta masa bele barve. Dovoljeno šibko barvanje | Stopljena bela masa. Dovoljeno šibko barvanje | Brezbarvna prozorna tekočina | Brezbarvna ali obarvana tekočina. Dovoljena je kristalizirana oborina | Brezbarvna ali obarvana tekočina. Dovoljena je kristalizirana oborina | Brezbarvna ali obarvana tekočina. Dovoljena je kristalizirana oborina | |
| Masni delež natrijevega hidroksida, %, ne manj kot | 98,5 | 94,0 | 42,0 | 45,5 | 43,0 | 46,0 | 44,0 |
| Ime podjetja | 2005 tisoč ton | 2006 tisoč ton | delež v letu 2005 % | delež v letu 2006 % |
|---|---|---|---|---|
| OJSC "Kaustik", Sterlitamak | 239 | 249 | 20 | 20 |
| JSC "Kaustik", Volgograd | 210 | 216 | 18 | 18 |
| JSC "Sayanskkhimplast" | 129 | 111 | 11 | 9 |
| Usoliekhimprom LLC | 84 | 99 | 7 | 8 |
| OAO Sibur-Neftekhim | 87 | 92 | 7 | 8 |
| OJSC "Khimprom", Cheboksary | 82 | 92 | 7 | 8 |
| VOAO "Khimprom", Volgograd | 87 | 90 | 7 | 7 |
| ZAO Ilimkhimprom | 70 | 84 | 6 | 7 |
| JSC "KChKhK" | 81 | 79 | 7 | 6 |
| NAK "AZOT" | 73 | 61 | 6 | 5 |
| OAO Khimprom, Kemerovo | 42 | 44 | 4 | 4 |
| Skupaj: | 1184 | 1217 | 100 | 100 |
| Ime podjetja | 2005 ton | 2006 ton | delež v letu 2005 % | delež v letu 2006 % |
|---|---|---|---|---|
| JSC "Kaustik", Volgograd | 67504 | 63510 | 62 | 60 |
| OJSC "Kaustik", Sterlitamak | 34105 | 34761 | 31 | 33 |
| OAO Sibur-Neftekhim | 1279 | 833 | 1 | 1 |
| VOAO "Khimprom", Volgograd | 5768 | 7115 | 5 | 7 |
| Skupaj: | 108565 | 106219 | 100 | 100 |
Aplikacija
Biodizel
Pridobivanje biodizla
Natrijev hidroksid uporablja se v številnih panogah in za domače potrebe:
- Jedka se uporablja v industrija celuloze in papirja za delignifikacijo (sulfatni postopek) celuloze, pri proizvodnji papirja, lepenke, umetnih vlaken, lesno vlaknenih plošč.
- Za umiljenje maščob proizvodnja mila, šamponov in drugih detergentov. V starih časih so med pomivanjem v vodo dodajali pepel in očitno so gospodinje opazile, da če pepel vsebuje maščobo, ki je med kuhanjem prišla v ognjišče, je bila posoda dobro oprana. Poklic izdelovalca mila (saponarius) je bil prvič omenjen okoli leta 385 našega štetja. e. Teodor Priscianus. Arabci že od 7. stoletja delajo mila iz olj in sode, danes se mila izdelujejo na enak način kot pred 10 stoletji. Trenutno se izdelki na osnovi natrijevega hidroksida (z dodatkom kalijevega hidroksida, segretega na 50-60 stopinj Celzija) uporabljajo na področju industrijskega pranja za čiščenje izdelkov iz nerjavečega jekla maščob in drugih oljnatih snovi ter ostankov mehanske obdelave.
- AT kemične industrije- za nevtralizacijo kislin in kislinskih oksidov, kot reagent ali katalizator v kemičnih reakcijah, v kemični analizi za titracijo, za jedkanje aluminija in pri proizvodnji čistih kovin, v rafiniranje nafte- za proizvodnjo olj.
- Za proizvodnjo biodizla- Pridobiva se iz rastlinskih olj in se uporablja za zamenjavo običajnega dizelskega goriva. Za pridobivanje biodizla se devetim masnim enotam rastlinskega olja doda ena masna enota alkohola (to je razmerje 9: 1), pa tudi alkalni katalizator (NaOH). Nastali ester (predvsem linolne kisline) ima dobro vnetljivost zaradi visokega cetanskega števila. Cetansko število je pogojna kvantitativna značilnost samovžiga dizelskega goriva v cilindru motorja (analog oktanskega števila za bencin). Če je za mineralno dizelsko gorivo značilen indikator 50-52%, potem metil eter že na začetku ustreza 56-58% cetana. Surovina za proizvodnjo biodizla so lahko različna rastlinska olja: repično, sojino in druga, razen tistih, ki vsebujejo visoko vsebnost palmitinske kisline (palmino olje). Pri njegovi proizvodnji s postopkom zaestrenja nastaja tudi glicerin, ki se uporablja v živilski, kozmetični in papirni industriji ali predelan v epiklorohidrin po Solvayevi metodi.
- Kot sredstvo za raztapljanje zamašitev kanalizacijskih cevi, v obliki suhih granul ali kot del gelov . Natrijev hidroksid razgradi zamašitev in olajša njeno enostavno premikanje naprej po cevi.
- Za civilno zaščito razplinjevanje in nevtralizacija strupene snovi, vključno s sarinom, v rebreatherjih (izolirani dihalni aparati (IDA) za čiščenje izdihanega zraka iz ogljikovega dioksida.
- Natrijev hidroksid se uporablja tudi v kombinaciji s cinkom za fokus. Bakreni kovanec skuhamo v raztopini natrijevega hidroksida v prisotnosti kovinskih cinkovih zrnc, po 45 sekundah bo barva penija postala srebrna. Po tem se peni odstrani iz raztopine in segreje v plamenu gorilnika, kjer skoraj v trenutku postane "zlat". Razlogi za te spremembe so naslednji: cinkovi ioni reagirajo z natrijevim hidroksidom (v pomanjkanju) in tvorijo Zn (OH) 4 2− - ki pri segrevanju razpade na kovinski cink in se obori na površini kovanca. In pri segrevanju cink in baker tvorita zlato zlitino - medenino.
- Natrijev hidroksid se uporablja tudi za čiščenje kalupov za pnevmatike.
- Natrijev hidroksid se uporablja tudi za nezakonito proizvodnjo metamfetamini in druga zdravila.
- Pri kuhanju: za pranje in lupljenje sadja in zelenjave, pri proizvodnji čokolade in kakava, pijač, sladoleda, barvanje karamele, za mehčanje oliv in njihovo črnjenje, pri proizvodnji pekovskih izdelkov. Registrirano kot prehransko dopolnilo E524.
Nekatere jedi so pripravljene z jedko:- lutefisk- skandinavska ribja jed - posušena trska se 5-6 dni namaka v jedki alkaliji in pridobi mehko, želeju podobno teksturo.
- preste- Nemške preste - pred peko jih obdelamo v raztopini jedke alkalije, kar prispeva k nastanku edinstvene hrustljavosti.
- V kozmetologiji za odstranjevanje keratinizirane kože: bradavice, papilomi.
Previdnostni ukrepi za ravnanje z natrijevim hidroksidom
Natrijev hidroksid je jedek in jedek. Spada med snovi drugega razreda nevarnosti. Zato je pri delu z njim potrebna previdnost. Stik s kožo, sluznicami in očmi povzroči hude kemične opekline. Stik z očmi povzroči nepopravljive spremembe vidnega živca (atrofijo) in posledično izgubo vida. V primeru stika sluznice z jedkimi alkalijami je treba prizadeto območje sprati s curkom vode, v primeru stika s kožo pa s šibko raztopino ocetne kisline. Pri delu z jedkim natrijem priporočamo naslednjo zaščitno opremo: zaščitna očala proti kemijskim brizgam za zaščito oči, gumijaste rokavice ali rokavice z gumirano površino za zaščito rok, za zaščito telesa - proti kemikalijam odporna vinil impregnirana oblačila ali gumirana obleka.
MAK natrijevega hidroksida v zraku je 0,5 mg/m³.
Literatura
- Splošna kemijska tehnologija. Ed. I. P. Muhlenova. Učbenik za kemijsko-tehnološke specialnosti univerz. - M.: Višja šola.
- Osnove splošne kemije, v. 3, B. V. Nekrasov. - M.: Kemija, 1970.
- Splošna kemijska tehnologija. Furmer I. E., Zaitsev V. N. - M .: Višja šola, 1978.
- Odredba Ministrstva za zdravje Ruske federacije z dne 28. marca 2003 N 126 "O odobritvi seznama škodljivih proizvodnih dejavnikov, pod vplivom katerih je priporočljiva uporaba mleka ali drugih enakovrednih živilskih izdelkov v preventivne namene."
- Odlok glavnega državnega sanitarnega zdravnika Ruske federacije z dne 4. aprila 2003 N 32 "O uveljavitvi Sanitarni predpisi za organizacijo prevozov tovora za železniški promet. SP 2.5.1250-03".
- Zvezni zakon št. 116-FZ z dne 21. julija 1997 "O industrijski varnosti nevarnih proizvodnih obratov" (s spremembami 18. decembra 2006).
- Odredba Ministrstva za naravne vire Ruske federacije z dne 2. decembra 2002 N 786 "O odobritvi Zveznega klasifikacijskega kataloga odpadkov" (s spremembami in dopolnitvami 30. julija 2003).
- Odlok Državnega odbora ZSSR za delo z dne 25. oktobra 1974 N 298 / P-22 "O odobritvi seznama panog, delavnic, poklicev in delovnih mest s škodljivimi delovnimi pogoji, delo v katerih daje pravico do dodatnega dopusta in krajšega delovnega časa" dan" (s spremembami 29. maja 1991).
- Odlok Ministrstva za delo Rusije z dne 22. julija 1999 N 26 "O odobritvi standardnih industrijskih standardov za brezplačno izdajo posebnih oblačil, posebne obutve in druge osebne zaščitne opreme za delavce v kemični industriji."
- Odlok glavnega državnega sanitarnega zdravnika Ruske federacije z dne 30. maja 2003 N 116 o začetku veljavnosti GN 2.1.6. atmosferski zrak naseljenih območjih« (s spremembami 3. novembra 2005).
| Topnost kislin, baz in soli v vodi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Natrij spada med alkalijske kovine in se nahaja v glavni podskupini prve skupine PSE njih. DI. Mendelejev. Na zunanji energijski ravni njegovega atoma, na sorazmerno veliki razdalji od jedra, je en elektron, ki ga atomi alkalijskih kovin zlahka oddajo in se spremenijo v enojno nabite katione; to pojasnjuje zelo visoko kemijsko aktivnost alkalijskih kovin.
Običajna metoda za pridobivanje alkalnih snovi je elektroliza talin njihovih soli (običajno kloridov).
Natrij kot alkalijska kovina ima nizko trdoto, nizko gostoto in nizka tališča.
Natrij pri interakciji s kisikom tvori predvsem natrijev peroksid
2 Na + O2 Na2O2
Z redukcijo peroksidov in superoksidov s presežkom alkalijske kovine lahko dobimo oksid:
Na2O2 + 2 Na 2 Na2O
Natrijev oksid reagira z vodo in tvori hidroksid: Na2O + H2O → 2 NaOH.
Peroksidi se popolnoma hidrolizirajo z vodo s tvorbo alkalije: Na2O2 + 2 HOH → 2 NaOH + H2O2
Kot vse alkalijske kovine je natrij močno redukcijsko sredstvo in močno sodeluje z mnogimi nekovinami (z izjemo dušika, joda, ogljika, žlahtnih plinov):
Zelo slabo reagira z dušikom v žarečem praznjenju in tvori zelo nestabilno snov - natrijev nitrid.
Z razredčenimi kislinami reagira kot običajna kovina:
S koncentriranimi oksidacijskimi kislinami se sproščajo produkti redukcije:
Natrijev hidroksid NaOH (jedka alkalija) je močna kemična baza. V industriji se natrijev hidroksid proizvaja s kemičnimi in elektrokemičnimi metodami.
Kemične metode pridobivanja:
Apno, ki je sestavljeno iz interakcije raztopine sode z apnenim mlekom pri temperaturi približno 80 ° C. Ta proces se imenuje kavstikacija; gre skozi reakcijo:
Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 → 2NaOH + CaCO 3
Feritno, ki vključuje dve stopnji:
Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 → 2NaFeO 2 + CO 2
2NaFeO 2 + xH 2 O \u003d 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O
Elektrokemično se natrijev hidroksid pridobiva z elektrolizo raztopin halita (mineral, sestavljen predvsem iz navadne soli NaCl) s hkratno proizvodnjo vodika in klora. Ta proces je mogoče predstaviti s formulo povzetka:
2NaCl + 2H 2 O ± 2e- → H 2 + Cl 2 + 2NaOH
Natrijev hidroksid reagira:
1) nevtralizacija:
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O
2) izmenjava s solmi v raztopini:
2NaOH + CuSO 4 → Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4
3) reagira z nekovinami
3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O
4) reagira s kovinami
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 3H 2 + 2Na
Natrijev hidroksid se pogosto uporablja v različnih industrijah, na primer v proizvodnji celuloze, za umiljenje maščob pri proizvodnji mila; kot katalizator kemijskih reakcij, pri proizvodnji dizelskega goriva itd.
Natrijev karbonat proizvaja se v obliki Na 2 CO 3 (natrijev pepel) ali v obliki kristalnega Na 2 CO 3 * 10H 2 O (kristalna soda) ali v obliki NaHCO 3 bikarbonata (pitna soda).
Soda se najpogosteje proizvaja po metodi amonijakovega klorida, ki temelji na reakciji:
NaCl + NH 4 HCO 3 ↔NaHCO 3 + NH4Cl
Številne industrije uporabljajo natrijeve karbonate: kemična, mila, celuloza in papir, tekstilna, živilska itd.
· Varnostni ukrepi za ravnanje z natrijevim hidroksidom · Literatura ·
Natrijev hidroksid je mogoče industrijsko proizvesti s kemičnimi in elektrokemičnimi metodami.
Kemične metode pridobivanja natrijevega hidroksida
Za kemične metode proizvodnja natrijevega hidroksida vključuje apnenčaste in feritne.
Kemične metode za proizvodnjo natrijevega hidroksida imajo pomembne pomanjkljivosti: porabi se veliko nosilcev energije, nastala kavstična soda je močno onesnažena z nečistočami.
Danes so te metode skoraj popolnoma izpodrinile metode elektrokemične proizvodnje.
metoda apna
Apnena metoda za proizvodnjo natrijevega hidroksida je sestavljena iz interakcije raztopine sode z gašenim apnom pri temperaturi približno 80 ° C. Ta proces se imenuje kavstikacija; gre skozi reakcijo:
Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaCO 3
Kot rezultat reakcije dobimo raztopino natrijevega hidroksida in oborino kalcijevega karbonata. Kalcijev karbonat ločimo od raztopine, ki jo uparimo, da dobimo staljen produkt, ki vsebuje približno 92 % mase. NaOH. Nato se NaOH stopi in vlije v železne sode, kjer se strdi.
feritna metoda
Feritna metoda za proizvodnjo natrijevega hidroksida je sestavljena iz dveh stopenj:
- Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 \u003d 2NaFeO 2 + CO 2
- 2NaFeO 2 + xH 2 O \u003d 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O
Reakcija 1 je proces sintranja natrijevega karbona z železovim oksidom pri temperaturi 1100-1200 °C. Poleg tega nastanejo madeži natrija in sprošča se ogljikov dioksid. Nato se pogača obdela (luži) z vodo v skladu z reakcijo 2; dobimo raztopino natrijevega hidroksida in oborino Fe 2 O 3 *xH 2 O, ki jo po ločitvi od raztopine vrnemo v proces. Nastala raztopina alkalije vsebuje približno 400 g/l NaOH. Uparimo, da dobimo produkt, ki vsebuje približno 92 % mase. NaOH, nato pa dobimo trden produkt v obliki granul ali kosmičev.
Elektrokemijske metode za pridobivanje natrijevega hidroksida
Elektrokemično dobimo natrijev hidroksid elektroliza raztopin halita(mineral, sestavljen predvsem iz kuhinjske soli NaCl) s sočasno proizvodnjo vodika in klora. Ta proces je mogoče predstaviti s formulo povzetka:
2NaCl + 2H 2 O ± 2e - → H 2 + Cl 2 + 2NaOHJedke alkalije in klor se proizvajajo s tremi elektrokemičnimi metodami. Dve od njih sta elektroliza s trdno katodo (metoda diafragme in membrane), tretja je elektroliza s katodo s tekočim živim srebrom (metoda živega srebra).
V svetovni proizvodni praksi se uporabljajo vse tri metode pridobivanja klora in kavstika, z jasnim trendom povečevanja deleža membranske elektrolize.
V Rusiji je približno 35 % vse proizvedene kavstične kisline proizvedeno z elektrolizo z živosrebrno katodo in 65 % z elektrolizo s trdno katodo.
metoda diafragme
Shema stare diafragmske elektrolitske celice za proizvodnjo klora in luga: AMPAK- anoda, AT- izolatorji, OD- katoda, D- prostor napolnjen s plini (nad anodo - klor, nad katodo - vodik), M- diafragma
Najenostavnejša od elektrokemičnih metod, kar zadeva organizacijo procesa in strukturne materiale za elektrolizer, je diafragmska metoda za proizvodnjo natrijevega hidroksida.
Raztopina soli v diafragmski elektrolitski celici se neprekinjeno dovaja v anodni prostor in teče skozi azbestno membrano, običajno naneseno na jekleno katodno mrežo, ki ji je v nekaterih primerih dodana majhna količina polimernih vlaken.
V mnogih izvedbah elektrolizatorjev je katoda popolnoma potopljena pod plast anolita (elektrolit iz anodnega prostora), vodik, ki se sprošča na katodni mreži, pa se odstrani izpod katode s plinskimi cevmi, ne da bi prodrl skozi diafragmo v anodni prostor. zaradi protitoka.
Protitok je zelo pomembna značilnost zasnove celice diafragme. Zahvaljujoč protitoku, usmerjenemu iz anodnega prostora v katodni prostor skozi porozno diafragmo, je mogoče ločeno pridobiti lug in klor. Protitočni tok je zasnovan tako, da preprečuje difuzijo in migracijo OH - ionov v anodni prostor. Če je količina protitoka nezadostna, začne v anodnem prostoru v velikih količinah nastajati hipokloritni ion (ClO -), ki se nato na anodi lahko oksidira v kloratni ion ClO 3 -. Tvorba kloratnega iona resno zmanjša trenutno učinkovitost klora in je glavni stranski proces pri tej metodi proizvodnje natrijevega hidroksida. Škodljivo je tudi sproščanje kisika, kar poleg tega vodi do uničenja anod in, če so izdelane iz ogljikovih materialov, do vdora nečistoč fosgena v klor.
Anoda: 2Cl - 2e → Cl 2 - glavni proces 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + 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 -
Kot anoda v diafragmskih elektrolizerjih se lahko uporabljajo grafitne ali ogljikove elektrode. Doslej so jih v glavnem nadomestile titanove anode s prevleko iz rutenijevega oksida in titana (ORTA anode) ali druge anode z nizko porabo.
Na naslednji stopnji se elektrolitska tekočina upari in vsebnost NaOH v njej prilagodi na komercialno koncentracijo 42-50 mas.%. v skladu s standardom.
Kuhinjska sol, natrijev sulfat in druge nečistoče, ko njihova koncentracija v raztopini naraste nad mejo topnosti, se oborijo. Jedko raztopino odlijemo iz usedline in kot končni izdelek prenesemo v skladišče ali pa nadaljujemo fazo uparjanja, da dobimo trden produkt, ki mu sledi taljenje, luščenje ali granulacija.
Reverz, to je kuhinjsko sol, kristalizirano v usedlino, vrnejo nazaj v proces in iz nje pripravijo tako imenovano reverzno slanico. Iz nje, da bi se izognili kopičenju nečistoč v raztopinah, se nečistoče ločijo pred pripravo povratne slanice.
Izgubo anolita nadomestimo z dodajanjem sveže slanice, pridobljene s podzemnim izpiranjem solnih plasti, mineralnih slanic, kot je bišofit, predhodno očiščenih nečistoč, ali z raztapljanjem halita. Pred mešanjem z obratno slanico se sveža slanica očisti mehanskih suspenzij in pomembnega dela kalcijevih in magnezijevih ionov.
Nastali klor se loči od vodne pare, stisne in dovaja bodisi v proizvodnjo izdelkov, ki vsebujejo klor, bodisi v utekočinjenje.
Zaradi relativne enostavnosti in nizkih stroškov se diafragmska metoda za proizvodnjo natrijevega hidroksida še vedno pogosto uporablja v industriji.
Membranska metoda
Membranska metoda za proizvodnjo natrijevega hidroksida je energetsko najbolj učinkovita, hkrati pa jo je težko organizirati in delovati.
Z vidika elektrokemijskih procesov je membranska metoda podobna diafragmski metodi, vendar sta anodni in katodni prostor popolnoma ločena z anionsko neprepustno kationsko izmenjevalno membrano. Zahvaljujoč tej lastnosti je mogoče pridobiti čistejše tekočine kot pri metodi diafragme. Zato v membranskem elektrolizerju, v nasprotju z membransko celico, ni enega toka, ampak dva.
Kot pri diafragmski metodi tok raztopine soli vstopi v anodni prostor. In v katodi - deionizirana voda. Iz katodnega prostora teče tok osiromašenega anolita, ki vsebuje tudi nečistoče hipokloritnih in kloratnih ionov ter klora, iz anodnega prostora pa lug in vodik, ki praktično ne vsebujeta nečistoč in sta blizu komercialne koncentracije, kar zmanjšuje energijo stroški za njihovo izhlapevanje in čiščenje.
Alkalija, proizvedena z membransko elektrolizo, je skoraj tako dobra kot tista, proizvedena z metodo z živosrebrovo katodo, in počasi nadomešča alkalije, proizvedene z metodo z živosrebrom.
Istočasno se napajalna raztopina soli (tako sveže kot reciklirane) in vode predhodno čim bolj očisti morebitnih nečistoč. Tako temeljito čiščenje določajo visoki stroški polimernih kationskih izmenjevalnih membran in njihova občutljivost na nečistoče v dovodni raztopini.
Poleg tega omejena geometrijska oblika in poleg tega nizka mehanska trdnost in toplotna stabilnost ionsko izmenjevalnih membran v veliki meri določata razmeroma zapletene zasnove membranskih elektroliznih naprav. Iz istega razloga membranske naprave zahtevajo najbolj zapletene avtomatske sisteme za nadzor in upravljanje.
Shema membranskega elektrolizerja.Metoda živega srebra s tekočo katodo
Med elektrokemijskimi metodami za pridobivanje alkalij je največ učinkovit način je elektroliza z živosrebrno katodo. Alkalije, pridobljene z elektrolizo s tekočo živosrebrno katodo, so veliko čistejše od tistih, pridobljenih z diafragmno metodo (to je kritično za nekatere industrije). Na primer, pri proizvodnji umetnih vlaken se lahko uporablja samo kavstik visoke čistosti), v primerjavi z membransko metodo pa je organizacija postopka za pridobivanje alkalij po metodi živega srebra veliko enostavnejša.
Shema elektrolizatorja živega srebra.Napravo za elektrolizo živega srebra sestavljajo elektrolizator, razkrojevalnik amalgama in črpalka živega srebra, ki so med seboj povezani z živosrebrnimi komunikacijami.
Katoda elektrolizerja je tok živega srebra, ki ga črpa črpalka. Anode - grafitne, karbonske ali nizko obrabne (ORTA, TDMA ali druge). Skozi elektrolizator skupaj z živim srebrom neprekinjeno teče tok napajalne kuhinjske soli.
Na anodi se klorovi ioni oksidirajo iz elektrolita in klor se sprosti:
2Cl - 2e → Cl 2 0 - glavni proces 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + 6ClO - + 3H 2 O - 6e - → 2ClO 3 - + 4Cl - + 1,5O 2 + 6H +Klor in anolit se odstranita iz elektrolizatorja. Anolit, ki zapusti elektrolizer, je nasičen s svežim halitom, z njim vnesene nečistoče se odstranijo iz njega, poleg tega pa se izperejo iz anod in konstrukcijskih materialov ter vrnejo v elektrolizo. Pred nasičenjem se v njem raztopljeni klor ekstrahira iz anolita.
Na katodi se reducirajo natrijevi ioni, ki tvorijo šibko raztopino natrija v živem srebru (natrijev amalgam):
Na + + e \u003d Na 0 nNa + + nHg = Na + HgAmalgam neprekinjeno teče od elektrolizatorja do razkrojnika amalgama. Razkrojevalnik se stalno napaja tudi z visoko prečiščeno vodo. V njem se natrijev amalgam kot posledica spontanega kemičnega procesa skoraj popolnoma razgradi z vodo s tvorbo živega srebra, jedke raztopine in vodika:
Na + Hg + H 2 O = NaOH + 1/2H 2 + HgTako pridobljena jedka raztopina, ki je komercialni proizvod, praktično ne vsebuje nobenih primesi. Živo srebro se skoraj popolnoma osvobodi natrija in vrne v elektrolitsko celico. Za čiščenje se odstrani vodik.
Vendar pa je popolno čiščenje alkalne raztopine iz ostankov živega srebra praktično nemogoče, zato je ta metoda povezana z uhajanjem kovinskega živega srebra in njegovih hlapov.
Naraščajoče zahteve za okoljsko varnost proizvodnje in visoki stroški kovinskega živega srebra vodijo do postopne zamenjave metode živega srebra z metodami proizvodnje alkalij s trdno katodo, zlasti membransko metodo.
Laboratorijske metode pridobivanja
V laboratoriju se natrijev hidroksid včasih proizvaja s kemičnimi sredstvi, pogosteje pa se uporablja majhen diafragmni ali membranski elektrolizer.
