Гидроксид натрия

Гидроксид натрия это неорганическое сложное вещество, в состав которого входят: натрий , кислород О₂ и водород Н₂.

Химическая формула гидроксида натрия NaOH, основное применение в производстве мыла, веществ в состав которых входит натрий, например нитрат натрия NaNO₃.

Что такое гидроксид натрия NaOH

Гидроксид натрия получают из карбоната натрия, ранее известного как «каустическая сода».

Карбонат натрия уже смешивали с известью в Древнем Египте для синтеза щелочи: иона OH-гидроксида в растворе с ионом Na+ натрия.

На протяжении веков было разработано несколько процессов для его синтеза, таких как процесс Сольве в 1861 году.

Сегодня гидроксид натрия получают в основном электролизом раствора хлорида натрия.

Гидроксид натрия также известен как щелочь, каустическая сода, щелочное средство для очистки сточных вод (в растворе), гидрат натрия, аскарит.

Молярная масса 39,997 г/моль. Плотность 2,13 г/см³, Температура плавления 323 °C, температура кипения 1403 °C.

Получение

Основное получение действием натрия в водой или его оксидов , иногда получают электролизом хлорида натрия.

В производстве используется технический гидроксид натрия (каустическая сода) получаемая взаимодействием карбоната натрия с гидроксидом кальция , из за примесей считается техническим .

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

На воздухе во влажной среде окисляется образуя гидроксид натрия:

4Na + O₂ + 2H₂O = 4NaOH

Все оксидные соединения натрия взаимодействуя с водой дают гидроксиды :

Na₂O + H₂O = 2NaOH

Реакция с пероксидом натрия с водой зависит от температуры , с холодной водой близкой к О образуется гидроксид натрия и пероксид водорода :

2Na₂O₂ + 2H₂O = NaOH + H₂O₂

А реакция с горячей водой приводит к образованию только кислорода и гидроксида :

2Na₂O₂ + H₂O = NaOH + O₂↑

При комнатной температуре легко разлагается на кислород и гидроксид натрия :

2NaO₂ + 2H₂O = 2NaOH + H₂O₂ + O₂↑

А если используется катализатор типа оксид марганца получается только кислород и гидроксид натрия :

4NaO₂ + 2H₂O = 4NaOH + 3O₂↑

Применяют в химической промышленности для нейтрализации, остатков кислот , для изготовления минеральных удобрений (нитрат натрия и т.д).

Большое количество используется для производства мыла и других органических веществ на его основе.

Большое значение имеет при осушении газов (водород, кислород), в производстве целлюлозы из древесины, в производстве искусственного шёлка, приготовлении красителей и т.д.

Реакция с кислотами  дают соответствующие соли например с соляной кислотой:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

Реакция с серной кислотой даёт сульфат натрия:

2NaOH + H₂SO₄ (разб.) = Na₂SO₄ + H₂O

С концентрированной серной кислотой на холоду дает гидросульфат натрия:

NaOH + H₂SO₄ = NaHSO₄ + H₂O

С азотной кислотой получается нитрат натрия:

NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O

В зависимости от концентрации как гидроксида натрия так и от фосфорной кислоты получаются разные вещества:

3NaOH (кон.) + H₃PO₄ (разб.) = Na₃PO₄ + 3H₂O

2NaOH (разб.) + H₃PO₄ (разб.) = Na₂HPO₄ + 2H₂O

NaOH (разб.) + H₃PO₄ (кон.) = NaH₂PO₄ +H₂O

С галогенами в зависимости от концентрации и температуры также образуются разные вещества:

2NaOH (кон. , хол.) + E₂ = NaEO + NaE + H₂O

где Е (хлор , бром , йод)

6NaOH (кон. , гор.) + E₂ = NaEO₃ + 5NaE + 3H₂O

Со фтором реагирует иначе в результате образуется фторид натрия и выделяется кислород , в данной реакции фтор выступает:

NaOH + 2F₂ = 2H₂O + 4NaF + O₂

Цианистый водород реагирует с гидроксидом натрия с образованием цианистого натрия, который в свою очередь может быть использован для извлечения золота из его пород (цианирование):

NaOH (кон.) + HCN = NaCN + H₂O

Реакция при (600) с щелочными металлами приводит к образованию оксида натрия и свободного водорода:

2NaOH + 2Na = 2Na₂O + H₂

Характеристика гидроксида натрия

1. Вступает в реакцию с различными кислотами, например с соляной кислотой, нейтрализуется и выделяет значительное количество экзотермического тепла для нейтрализации.

2. Металлы, такие как алюминий, олово и цинк, подвергаются коррозии. В ходе этого процесса образуется водород, который может действовать как взрывоопасный газ.

3. Он обладает высокой гигроскопичностью, поэтому поглощает влагу из воздуха, углекислый газ или диоксид серы. Что иногда это используется для удаления влаги.

4. При разбавлении жидкого гидроксида натрия выделяется значительное количество тепла для разбавления.

Поскольку при этом быстро выделяется сильный нагрев и полученный раствор может разбрызгиваться, если в него небрежно налить воду, необходимо соблюдать осторожность.

5. Гидроксид натрия легко расщепляет волокна животного происхождения. Несмотря на разложение растительных волокон, они обладают более высокой стойкостью, чем волокна животного происхождения.

Хотя к коррозионностойким материалам относятся нержавеющая сталь, сталь с эпоксидными смолами и армированные волокнами пластмассы, наиболее часто используемыми материалами являются сталь и сталь с резиновой футеровкой.

Реакции гидроксида натрия

4NaOH + 3Ca = ЗСаО + Na₂O + 2Na + 2H₂    (600° С).

2(NaOH · H₂O) + 2Al = 2NaAlO₂ + 3H₂    (400-500° С),

2NaOH (конц.) + 6Н₂О (гор.) + 2Аl = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

2NaOH (конц.) + 2H₂O + Zn = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

NaOH (paзб.) + EO₂ = NaHEO₃    (Е = С, S),

Где Е ( C углерод и  S сера )

2NaOH (конц.) + EO₂ = Na₂EO₃ + H₂O.

4NaOH (конц.) + SiO₂ → Na₄SiO₄ + 2H₂O,

2NaOH + SiO₂ = Na₂SiO₃ + H₂O  (900—1000°С).

4NaOH + 6NO = 4NaNO₂ + N₂ + 2H₂O  (300—400°С).

2NaOH (xoл.) + NO + NO₂ = 2NaNO₂ + H₂O,

4NaOH (гop.) + 4NO₂ + O₂ = 4NaNO₃ + 2H₂O.

2NaOH + Al₂O₃ = 2NaAlO₂ + H₂O  (900—1100°С),

NaOH + Al(OH)₃ = NaAlO₂ + 2H₂O  (1000°С).

2NaOH (конц., гор.) + 3H₂O + Al₂O₃ = 2Na[Al(OH)₄],

NaOH (конц.) + Al(OH)₃ = Na[Al(OH)₄].

2NaOH (60%-й) + H₂O + ZnO = Na₂[Zn(OH)₄]     (90°С),

2NaOH (конц.) + Zn(OH)₂ = Na₂[Zn(OH)₄]     (комн.).

NaOH (конц.) + NH₄Cl(конц.) = NaCl + NH₃↑ + H₂O  (кип.).

2NaOH (paзб.) + FeI₂ = 2NaI + Fe(OH)₂↓   (в атмосфере азота N₂),

2NaOH (paзб.) + 2AgNO₃ = Ag₂O↓ + H₂O + 2NaNO₃.

3NaOH (paзб.) + AlCl3 = Al(OH)₃↓ + 3NaCl,

4NaOH (конц.) + AlCl₃ = Na[Al(OH)₄] + 3NaCl.

2NaOH (paзб.) + ZnCl₂ = Zn(OH)₂↓ + 2NaCl,

4NaOH (конц.) + ZnCl₂ = Na₂[Zn(OH)₄] + 2NaCl.

2NaOH (paзб., хол.) + Zn + 2SO₂ = Na₂S₂O₄ + Zn(OH)₂↓.

2NaOH + 2H₂O + ЗН₂О₂ (конц.) = Na₂O₂ · 2H₂O₂ · 4H₂O↓   (0°С),

Na₂O₂ · 2H₂O₂ · 4H₂O = Na₂O₂ + 2H₂O₂ + 4H₂O (комн., над конц. H₂SO₄).

4NaOH (ж) → электролиз 4Na(катод) + O₂↑(анод) + 2H₂O.

Применение гидроксида натрия

Гидроксид натрия используется в самых разных отраслях промышленности, включая бумажную, неорганическую химию, органические химикаты, производство алюминия, текстиля.

Часто используется для очистки газов от кислот перед их выбросом в открытую среду.

Например, газы, выделяющиеся при сжигании ископаемого топлива, содержат значительное количество диоксида серы.

Диоксид серы улавливается многими способами, один из широко используемых включает очистку газов раствором гидроксидов натрия и кальция.

Этот метод также используется в процессах рафинирования, таких как очистка бокситов.

Другим важным применением гидроксида натрия является производство древесной бумаги. Древесину обрабатывают раствором, содержащим смесь сульфида натрия и гидроксида натрия.

Большая часть нежелательных веществ, содержащихся в древесине, таких как лигнины, растворяется в щелоке, оставляя отфильтрованную целлюлозу относительно чистой.

Именно эта целлюлоза после дальнейшей очистки составляет основу бумаги.

Другие области применения включают производство моющих средств, мыла и отбеливателей, которые обычно получают путем переноса газообразного хлора в раствор гидроксида натрия.

В результате чего образуется раствор хлората натрия (I) (гипохлорит натрия):

Cl₂ (газ) + 2NaOH (aq) → NaCl (aq) + NaOCl (aq) + H₂O (l)

Опасность для здоровья

Проглатывание: Проглатывание может привести к сильным ожогам полости рта, горла и желудка. Это может привести к серьезному образованию рубцов на тканях и смерти.

Могут наблюдаться аналогичные симптомы вдыхания, сильная боль, сильное рубцевание тканей, диарея, кровотечение, рвота, падение артериального давления, коллапс и смерть.

Повреждение может произойти через несколько дней после воздействия. Риск перфорации пищевода и желудка.

Вдыхание: Сильное раздражающее средство. Эффекты от вдыхания пыли или туманности варьируются от легкого раздражения до сильного повреждения или жжения слизистых оболочек верхних дыхательных путей, в зависимости от тяжести воздействия.

Симптомы могут включать кашель, свистящее дыхание, ларингит, одышку, тошноту, рвоту, чихание, боль в горле или насморк.

Может развиться тяжелый химический пневмонит и отек легких.

Кожа: Вызывает коррозию кожи. Контакт с кожей вызывает сильные ожоги и образование рубцов. Может проникать глубоко.

Ожоги не вызывают немедленной боли, боль и раздражение могут длиться от нескольких минут до нескольких часов.

Глаза: Вызывает коррозию. Вызывает сильные ожоги. Может проникать глубоко внутрь. В тяжелых случаях могут возникнуть изъязвления, необратимое ухудшение зрения и постоянная слепота.

Статья на тему гидроксид натрия