O soluție apoasă de hidroxid de sodiu. hidroxid de sodiu

Hidroxid de sodiu (aditiv alimentar E524, sodă caustică, hidroxid de sodiu, sodă caustică) este o masă solidă topită de gălbui sau culoare alba. Conform proprietăților sale chimice, hidroxidul de sodiu este un alcali puternic.

Proprietățile generale ale hidroxidului de sodiu

Soda caustică este de obicei disponibilă sub formă de soluție limpede, incoloră sau sub formă de pastă.

Soda caustică este foarte solubilă în apă, eliberând căldură. Atunci când interacționează cu aerul, această substanță se estompează, așa că este comercializată într-un recipient închis ermetic. LA conditii naturale hidroxidul de sodiu face parte din mineralul brucitul. Punctul de fierbere al hidroxidului de sodiu este de 1390 °C, punctul de topire este de 322 °C.

Obținerea hidroxidului de sodiu

În 1787, medicul Nicolas Leblanc a dezvoltat o metodă convenabilă pentru obținerea hidroxidului de sodiu din clorură de sodiu. Ulterior, metoda Leblanc a fost inlocuita de metoda electrolitica de obtinere sodă caustică. În 1882, a fost dezvoltată o metodă feritică de producere a hidroxidului de sodiu, bazată pe utilizarea sodă.

În prezent, hidroxidul de sodiu este cel mai adesea produs prin electroliza soluțiilor saline. Metoda feritică de producere a sodei caustice este acum rar utilizată.

Aplicarea hidroxidului de sodiu

Hidroxidul de sodiu este un compus chimic incredibil de popular și utilizat pe scară largă. Aproximativ șaptezeci de milioane de tone de sodă caustică sunt produse anual.

Soda caustică este utilizată în industria farmaceutică, chimică, Industria alimentară precum și în cosmetică și textile. Soda caustică este utilizată la fabricarea de fenol sintetic, glicerină, coloranți organici și medicamente. Acest compus poate neutraliza componentele din aer dăunătoare corpului uman. Prin urmare, soluțiile de hidroxid de sodiu sunt adesea folosite pentru dezinfecția spațiilor.

În alimente În industrie, hidroxidul de sodiu este folosit ca regulator de aciditate pentru a preveni aglomerarea și aglomerarea. Aditivul alimentar E524 mentine consistenta necesara a produselor in productia de margarina, ciocolata, inghetata, unt, caramel, jeleu, dulceata.

Produsele de panificație sunt tratate cu o soluție de sodă caustică înainte de coacere pentru a obține o crustă crocantă de culoare maro închis. În plus, aditivul alimentar E524 este utilizat pentru rafinarea uleiului vegetal.

Daunele hidroxidului de sodiu

Soda caustică este o substanță toxică care distruge mucoasa și pielea. Arsurile cu hidroxid de sodiu se vindecă foarte lent, lăsând cicatrici. Contactul cu ochiul duce cel mai adesea la pierderea vederii. Dacă alcalii intră pe piele, clătiți zona afectată cu un jet de apă. Când este ingerată, soda caustică provoacă arsuri ale laringelui, cavității bucale, stomacului și esofagului.

Toate lucrările cu hidroxid de sodiu trebuie efectuate în ochelari de protecție și salopete.

Sodă caustică- cel mai comun alcali, al cărui volum de producție și consum pe an este de până la 57 milioane.
Hidroxidul de sodiu pur NaOH este o masă albă, opacă, care absoarbe cu lăcomie vaporii de apă și dioxidul de carbon din aer.
Există două modificări ale hidroxidului de sodiu anhidru - α-NaOH cu cristale rombice și β-NaOH cu cristale cubice. Cu apă, NaOH formează o serie de hidrați cristalini: NaOH * H 2 O, unde n \u003d 1, 2, 2,5, 3,5, 4, 5,25 și 7.
Punct de topire = 323 gr. C, punctul de fierbere = 1403 gr. DIN.
Densitate = 2,02 g/cm3.

Soluțiile apoase de NaOH au o reacție alcalină puternică (pH 1% soluție = 13).
Aceasta este foarte bază chimică puternică, intră în reacții caracteristice bazelor tipice.

Interacționează cu diverse substanțe în orice stare de agregare, de la soluții și gaze la solide - reacții de neutralizare. Reacționează cu acizi, cu oxizi amfoteri (în soluție și topitură), cu oxizi acizi - cu formarea de săruri.

De exemplu:
2NaOH + 2HCI = 2NaCI + H2O
ZnO + 2NaOH (topit) = Na2ZnO2 + H2O
ZnO + 2NaOH (soluție) + H2O = Na2 + H2
2NaOH + CO 2 \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O (cu un exces de NaOH)
Interacțiunea cu oxizii acizi este utilizată pentru curățarea emisiilor industriale din gazele acide (de exemplu: CO 2 , SO 2 și H 2 S).

Cât de puternic alcalin NaOH înlocuiește bazele mai slabe din săruri:
2NaOH + CoCl2 = 2NaCl + Co(OH)2

Această proprietate este utilizată pentru precipitarea hidroxizilor metalici cu sodă caustică.
De exemplu, în acest fel apa este purificată din suspensii mici (hidroxidul de aluminiu asemănător gelului se obține prin acționarea cu hidroxid de sodiu asupra sulfatului de aluminiu într-o soluție apoasă).
6NaOH + Al 2 (SO 4) 3 \u003d 2Al (OH) 3 + 3Na 2 SO 4.

Hidroxidul de sodiu reacționează și cu nemetale:
3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O
2NaOH + Cl 2 \u003d NaClO + NaCl + H 2O

și metale(avand un potential electrochimic ridicat):
2Al + 2NaOH + 6H20 = 3H2 + 2Na

Asa de alcooli formează alcoolați:
HO-CH2-CH2OH + 2NaOH → NaO-CH2-CH2-ONa + 2H2O

Participă la reacții hidroliză(reacție cu esteri, amide și halogenuri de alchil):
ROOR 1 + NaOH = ROONa + R 1 OH (eter + hidroxid de sodiu = carboxilat de sodiu + alcool)

Această proprietate a alcalinei este utilizată pe scară largă în industrie, în producția de săpun solid (în cazul interacțiunii hidroxidului de sodiu cu săpunul ( saponificare) reacția este ireversibilă):
(C 17 H 35 COO) 3 C 3 H 5 + 3NaOH \u003d C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa

Produsul este foarte agresiv! Distruge sticla și porțelanul interacționând cu dioxidul de siliciu pe care îl conțin ( levigarea silicatica): 2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O, precum și materiale de origine organică (hârtie, piele etc.).

Clasa de pericol
Soda caustică este o substanță corozivă. Provoacă arsuri chimice pe piele, iar expunerea prelungită poate provoca ulcere și eczeme. Efect puternic asupra membranelor mucoase. Este periculos să introduceți sodă caustică în ochi. Concentrația maximă admisă aerosol de sodă caustică în aerul zonei de lucru a spațiilor industriale (MPC) - 0,5 mg/m3.
Soda caustică este rezistentă la foc și la explozie, aparține substanțelor periculoase din clasa a 2-a de pericol conform GOST 12.1.007.

Ambalare, transport, depozitare
Soda caustică tehnică se transportă pe calea ferată, rutieră, cu apă acoperită vehiculeîn ambalare şi în vrac în cisterne feroviare şi rutiere în conformitate cu normele de transport de mărfuri în vigoare pentru acest tip de transport.

Pe calea ferată, produsul este transportat în butoaie, bidoane, cutii pe vagon.
Soda caustica tehnica destinata industriei medicale si productiei de fibre artificiale, la cererea consumatorului, se transporta in cisterne feroviare cu cazane din inox sau gumate apartinand consumatorului sau producatorului.
Rezervoarele sunt umplute cu sodă caustică la capacitate maximă, ținând cont de dilatarea volumetrică a produsului cu o posibilă diferență de temperatură de-a lungul traseului.
Înainte de umplerea rezervoarelor cu reziduul de soluție de hidroxid de sodiu, reziduul trebuie analizat pentru conformitatea cu cerințele acestui standard. Dacă analiza reziduului este în conformitate cu cerințele acestui standard, atunci rezervorul este umplut cu produs; dacă analiza reziduului nu respectă cerințele acestui standard, atunci reziduul este îndepărtat și rezervorul se spală.

Soda caustică tehnică, ambalată în containere specializate, se transportă numai rutier.

Produsul ambalat în butoaie, bidoane și cutii este transportat în formă ambalată în conformitate cu GOST 26663, GOST 24957, GOST 21650, GOST 21140, pe paleți în conformitate cu GOST 9557 și GOST 26381.

O soluție de sodă caustică tehnică este depozitată în recipiente închise dintr-un material rezistent la alcalii.
Produsul ambalat este depozitat în depozite neîncălzite.

Aplicație
Soda caustică este utilizată pe scară largă într-o mare varietate de industrii și pentru nevoile casnice.
- În industria chimică și petrochimică (reprezintă aproximativ 57% din volumul total al consumului rusesc de NaOH) - pentru neutralizarea acizilor și oxizilor acizi, ca reactiv sau catalizator în reacții chimice, în analize chimice pentru titrare, pentru gravarea aluminiului și în producția de metale pure, în rafinarea petrolului - pentru producerea uleiurilor.
- Caustic este utilizat în industria celulozei și hârtiei pentru delignificarea (procedeul cu sulfat) a celulozei, în producția de hârtie, carton, fibre artificiale, plăci din fibre de lemn.,
- Pentru saponificarea grăsimilor în producția de săpun, șampon și alți detergenți.
- În producția de combustibil biodiesel derivat din uleiuri vegetale și folosit pentru a înlocui motorina convențională.
- Ca agent pentru dizolvarea blocajelor conducte de canalizare, sub formă de granule uscate sau ca parte a gelurilor. Hidroxidul de sodiu dezagregează blocajul și facilitează deplasarea ușoară a acestuia mai departe în țeavă.
- Degazarea si neutralizarea substantelor toxice, inclusiv sarin, in rebreathers (aparate de respiratie izolate (IDA), pentru curatarea aerului expirat de dioxidul de carbon.
- În industria alimentară: pentru spălarea și curățarea fructelor și legumelor, în producția de ciocolată și cacao, băuturi, înghețată, colorant de caramel, pentru înmuierea măslinelor și în fabricarea produselor de panificație. Înregistrat ca aditiv alimentar E524.
- În metalurgia neferoasă, energie, în industria textilă, pentru regenerarea cauciucului.

PRIMIREA

La începutul secolului al XIX-lea, producția de sodă caustică (NaOH) era strâns legată de dezvoltarea producției de sodă. Această relație s-a datorat faptului că carbonatul de sodiu a servit ca materie primă pentru metoda chimică de obținere a NaOH, care, sub formă soluție de sifon causticizat cu lapte de lamaie. La sfârșitul secolului al XIX-lea, metodele electrochimice pentru obținerea NaOH prin electroliza soluțiilor apoase de NaCl au început să se dezvolte rapid. Cu metoda electrochimică de producție, concomitent cu NaOH, se obține clor, care este utilizat pe scară largă în industria de sinteza organică grea și în alte industrii, ceea ce explică dezvoltarea rapidă a producției electrochimice de NaOH.

Astăzi, soda caustică este produsă fie prin electroliza unei soluții de clorură de sodiu (NaCl) pentru a forma hidroxid de sodiu și clor, fie, mai rar, printr-un proces mai vechi bazat pe interacțiunea unei soluții de sodă carbonică cu varul stins. O mare cantitate de sodă produsă în lume este folosită pentru a produce sodă caustică.

Interacțiunea soluției de sodă cu var stins. Soda caustică este obținută din cenusa de sodiu într-un lot sau o plantă continuă. Procesul se desfășoară de obicei la temperaturi moderate în reactoare echipate cu agitatoare. Reacția de formare a sodei caustice este o reacție de schimb între carbonatul de sodiu și hidroxidul de calciu:
Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 + 2NaOH
Carbonatul de calciu precipită și soluția de hidroxid de sodiu este descărcată într-un colector.

metode de electroliză. La scară industrială, hidroxidul de sodiu se obține prin electroliza soluțiilor de halit (sare de rocă NaCl) cu producerea simultană de hidrogen și clor:
2NaCl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2NaOH

Când o soluție concentrată de clorură de sodiu este electrolizată, se formează clor și hidroxid de sodiu, dar reacţionează unul cu celălalt pentru a forma hipoclorit de sodiu, un agent de albire. Acest produs, la rândul său, în special în soluții acide la temperaturi ridicate, este oxidat în camera de electroliză la perclorat de sodiu. Pentru a evita aceste reacții nedorite, clorul electrolitic trebuie separat spațial de hidroxidul de sodiu.

În majoritatea fabricilor industriale utilizate pentru producerea sodă caustică electrolitică, acest lucru se realizează folosind o diafragmă ( metoda diafragmei) plasat lângă anodul unde se formează clorul. Există două tipuri de instalații: cu diafragmă scufundată sau neimersată. Camera instalației cu diafragmă scufundată este complet umplută cu electrolit. Saramura curge în compartimentul anodului, unde clorul este eliberat din acesta, iar soluția de sodă caustică umple compartimentul catodic. Într-o instalație cu diafragmă neimersată, soluția de sodă caustică este îndepărtată din compartimentul catodic pe măsură ce se formează, astfel încât camera să fie goală. În unele instalații cu diafragmă neimersată, aburul este forțat în compartimentul catodic gol pentru a facilita îndepărtarea sodei caustice și pentru a crește temperatura.

Plantele cu diafragmă produc o soluție care conține atât sodă caustică, cât și sare. Cea mai mare parte a sării se cristalizează atunci când concentrația de sodă caustică din soluție este adusă la valoarea standard de 50%. Această soluție de electroliză „standard” conține 1% clorură de sodiu. Produsul de electroliză este potrivit pentru multe aplicații, cum ar fi producția de săpun și produse de curățare. Cu toate acestea, producția de fibre și pelicule artificiale necesită sodă caustică foarte purificată, care conține mai puțin de 1% clorură de sodiu (sare). Caustica lichidă „standard” poate fi purificată corespunzător prin metode de cristalizare și precipitare.

Metoda membranei- asemănător cu diafragma, dar spațiile anodului și catodic sunt separate printr-o membrană schimbătoare de cationi. Electroliza membranei oferă cea mai pură caustică.

Separarea continuă a clorului și a substanței caustice poate fi efectuată și într-o unitate catodică cu mercur ( electroliza mercurului). Sodiul metalic formează un amalgam cu mercur, care este descărcat în a doua cameră, unde sodiul este eliberat și reacționează cu apa, formând caustică și hidrogen. Deși concentrația și puritatea saramurii sunt mai importante pentru o instalație cu catod de mercur decât pentru o instalație cu diafragmă, prima produce sodă caustică potrivită pentru producția de fibre artificiale. Concentrația sa în soluție este de 50-70%. Costul mai mare al unei instalații cu catod de mercur este justificat de beneficii.

Literatură:
GOST 2263-79: Sodă caustică tehnică. Specificații. - M., Editura IPK de standarde, 2001; Biblioteca populară de elemente chimice. - M., Nauka, 1977; Tehnologia substanţelor anorganice şi îngrășăminte minerale: Curs de curs. - Departamentul de Chimie și Ecologie NovSU, 2007; Fundamentele chimiei generale, v. 3, B. V. Nekrasov. - M., Chimie, 1970; Tehnologia chimică generală. Furmer I. E., Zaitsev V. N. - M., Școala Superioară, 1978