Способы получение натр едкий

Гидроксид натрия: способы получения и химические свойства

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

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

Способы получения

1. Гидроксид натрия получают электролизом раствора хлорида натрия :

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

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

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Na₂O + H₂O → 2NaOH

2NaH + 2H₂O → 2NaOH + H₂

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

Качественная реакция

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

Химические свойства

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

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

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

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

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

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

При этом кремний окисляется до силиката и водорода:

Фтор окисляет щелочь. При этом выделяется молекулярный кислород:

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

Сера взаимодействует с гидроксидом натрия только при нагревании:

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

В растворе образуются комплексная соль и водород:

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

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

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

2NaOH + CuCl₂ = Cu(OH)₂↓+ 2NaCl

Также с гидроксидом натрия взаимодействуют соли аммония .

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

NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl

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

2NaOH → Na₂O + H₂O

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

NaOH ↔ Na + + OH —

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

4NaOH → 4Na + O₂ + 2H₂O

Источник

Сода каустическая (натр едкий, гидрооксид натрия NaOH)

Едкий натр (гидроокись натрия, NaOH), известный в технике также под названием сода каустическая (или каустик), представляет собой в чистом виде белую непрозраную массу, расплывающуюся на воздухе. Существуют две модификации соды каустической а (кристалы ромбической системы) и b (кристалы кубической системы).

Сода каустическая, независимо от способа производства, всегда содержит примеси: соду кальцинированную Na2CO3, хлористый натрий NaCL, окислы железа и алюминия Fe2O3 и Al2O3, соединения кремния и т.п.

Молекулярный вес соды каустической (NaOH)Теплота образования соды каустической из элементов составляет 101960 кал/г-мол, или 2549 ккал/кг, при образовании NaOH из ионов в бесконечно разбавленном растворе выделяется 112139 кал/г-мол, или 2803,5 ккал/кг. Удельный вес твердого едкого натра при 20 радусов равен 2,13 г/см3.

Едкий натр (соду каустическую) получают в промышленности электрохимическим и химическим способами.

Электрохимический способ получения соды каустической

Электрохимический способ производства каустической соды основан на электролизе в специальных ваннах) водных растворов поваренной соли.

В водном растворе NaCL (натрий хлористый) вследствие электролитической диссоциации вода и хлористый натрий распадаются на ионы:

При пропускании постоянного электрического тока через раствор на аноде выделяется газообразный хлор, а на катоде водород:

Одновременно происходит накопление в растворе ионов Na(+) и OH (-), в результате чего получается едкий натр (сода каустическая).

Химические способы производства соды каустической

Из многообразия химических способов получения соды каустической в промышленности нашли применение только известковый и ферритный.

Производство каустической соды известковым способом началась в России на заводе Ю.А. Пранта в Барнаульской губерни.

По данным Д.И. Менделеева, в 1897г. в России 10 заводов вырабатывали каустическую соду известковым способом.

Едкий натр (сода каустическая) получается при взаимодействии раствора соды кальцинированной с гашенной известью по следующей реакции:

Это процесс называется каустификацией.

Раствор едкого натра (соды каустической) упаривают, после чего его можно перерабатывать в твердый плавленный продукт, углекислый кальций является отбросом производства.

Ферритный способ производства соды каустической применяется в настоящее время только в России его начали применять в 90-х годах 19 века. Принципиальная схема производства по этому способу протекает в две стадии. При прокаливании смеси углекислого натрия с окисью железа образуется феррит натрия:

Феррит натрия разлагают водой:

Полученный раствор едкого натра упаривают из упаренного раствора получают твердый продукт. Окись железа возвращается в производственный цикл.

Едкий натр (сода каустическую) широко применяют во многих отраслях промышленности и народного хозяйства: в производстве бумаги, искуственного волокна, органических красителей, мыла хозяйственного, мыла туалетного, мыла жидкого, для отчистки минеральных масел, нефти и продуктов ее переработки, текстильной, металлургической, основной химической промышленности и промышленности органического синтеза.

Качество соды каустической (едкого натра)

Завды выпускают твердый и жидкий едкий натр (соду каустическую). Каждый из продуктов должен удовлетворять требованиям ГОСТ, ТУ, СТО.

В соответствии с ГОСТ твердый едкий натр (сода каустическая) изготавливается в виде твердой массы или пластин-чешуек двух марок: марка А «Химический» и марка Б «Диафрагменный». В табл. 3 приводится состав едкого натра перечисленных марок.

В едком натре марки А 1-го сорта, применяемом для получения металлического натрия, должно быть (в %) не более:

Жидкий едкий натр (сода каустическая) выпускают пяти марок: марка А «Ртутный», марка Б «Диафрагменный улучшенный», марка В «Диафрагменный», марки Г и Д «Химический».

В табл. 4 приводится состав жидкого едкого натра (соды каустической) перечисленных марок.

Кроме перечисленных марок, выпускается жидкий едкий натр чистый (электролитический) с содержание NaOH не менее 40% и жидкий едкий натр отход (жидкий каустик) с содержанием NaOH не менее 230 г/л.

При плавке твердого едкого натра получается отход (расплавленного каустика в плавильных котлах), так называемый красный каустик (сода каустическая), который отгружается отдельным потребителям.

Твердый едкий натр (соду каустическую) упаковывают в полипропиленовые мешки и стальные барабаны. Жидкий едкий натр (сода каустическая) отгружают в цистернах, металлических контейнерах или стальных бочках.

Источник

Приготовление раствора едкого натра (каустической соды). Свойства, получение, применение. Техника безопасности.

Содержание статьи

1. Химические свойства едкого натра

Едкий натр (другие названия: гидроксид натрия, каустик, каустическая сода, натриевая щелочь) – пожалуй, наиболее распространённая щелочь. Химическая формула NaOH. Гидроксид натрия состоит из двух ионов: катиона натрия (Na+) и гидроксид-аниона (OH−). Эти ионы формируют едкий натр, связываясь между собой за счет электростатического притяжения разнозаряженных частиц. В растворе едкий натр полностью диссоциирует на ионы – является мощным электролитом. Водные растворы каустика проявляют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13). Основным методом определения едкого натра в растворе является реакция на гидроксид-ион (OH−). Чем больше гидроксид-ионов в растворе щелочи, тем щелочь сильнее и индикатор интенсивнее проявляет цвет.

Каустик вступает в реакцию с амфотерными оксидами и гидроксидами, кислотами, кислотными оксидами, солями, неметаллами (серой, фосфором), галогенами, металлами, амидами, эфирами, алкилгалогенидами, жирами, многоатомными спиртами.

2. Физические свойства едкого натра

Представляет собой твердое белое (иногда бесцветное) кристаллическое или чешуйчатое вещество без запаха. Температура плавления 323 о С. Быстро поглощает влагу и переходит в гидратированную форму (NaOH*3,5Н₂О). Прекрасно растворим в воде (108,7 гр/100 мл). Вследствие гидратации положительно заряженных ионов натрия при растворении натриевой щелочи в воде выделяется значительное количество тепла (10 ккал/моль). В концентрированном и разбавленном виде едкий натр весьма опасен, вызывает сильный химический ожог (попадание каустика в глаза может закончиться слепотой). Не горюч.

Раствор едкого натра более удобен в применении, поэтому каустическая сода чаще всего используется в виде раствора.

Каустик используется в следующих отраслях промышленности:

– автомобильная (при производстве щелочных аккумуляторов)

– пищевая (в качестве пищевой добавки, для очистки оборудования)

– целлюлозно-бумажная (изготовления картона, бумаги, древесно-волоконных плит и пр.)

– химическая (для нейтрализации кислот, производства моющих средств и различных масел, титрования алюминия, получения чистых металлов, солей, оснований и органических соединений; едкий натр применяется также в качестве катализатора реакций)

– дегазация и нейтрализация отравляющих веществ

– фармакология (производство лекарств)

– легкая промышленность (при производстве шелка, а также в качестве отбеливателя для тканей)

3. Способы производства едкого натра

Химические способы:

1. Известковый способ – заключается в реакции между гашеной известью и карбонатом натрия при температуре 80 ° С. В результате образуются едкий натр и осадок карбоната кальция. Методом фильтрации осадок отделяют, а оставшийся раствор упаривают до получения массы, содержащей около 92% едкого натра. Полученный едкий натр плавят и перекачивают в стальные барабаны, где он кристаллизуется.
2. Ферритный способ – при высокой температуре (800-900° С) карбонат натрия спекают с трехвалентным оксидом железа. Образовавшийся феррит натрия NaFeO₂ подвергают воздействию воды. NaFeO₂ разлагается с образованием раствора едкого натра (содержание NaOH ≈ 400 г/л) и осадка железа с водой (Fe₂O₃*H₂O). Осадок отделяют и возвращают в процесс, а раствор каустической соды выпаривают до белых кристаллов с содержанием NaOH ≈ 92%.
3. Пиролитический – карбонат натрия прокаливают при температуре ≈ 1000 °C. Полученный в результате оксид натрия Na₂О охлаждают. Затем в оксид натрия осторожно (выделяется большое количество тепла) добавляют воду.

Электрохимические методы получения гидроксида натрия:

Существует три электрохимических метода:

– мембранный и диафрагментарный (электролиз с твёрдым катодом),

– ртутный (электролиз с жидким ртутным катодом).

В Российской Федерации ориентировочно 65 % едкого натра производится электролизом с твёрдым катодом и 35 % электролизом с ртутным катодом.

Согласно ГОСТу 2263-79 выпускаются следующие марки гидроксида натрия:

• РР — раствор ртутный
• РД — раствор диафрагменный
• РХ — раствор химический
• ТД — твёрдый диафрагменный (плавленый)
• ТР — твёрдый ртутный (чешуированный)

4. Техника безопасности при работе с едким натром

Раствор каустической соды в транспортировке неудобен, опасен и, соответственно, дорог. Его проще перевозить в сухом состоянии. Но при этом возникает вопрос приготовления раствора щелочи на предприятии. Процесс растворения каустической соды в воде небезопасен, т.к. вещество относится к вредным веществам 2 класса опасности (ГОСТ 12.1.007). Вызывает ожоги и изъязвления кожи, повреждает слизистые глаз и верхних дыхательных путей.

Растворение гидроксида натрия осложняется выделением значительного количества тепла. Например, при растворении 25 кг едкого натра в 29,3л воды (для получения 46% раствора) температура раствора поднимается с 15 о С до 241 о С.

К работе с натриевой щелочью допускаются лица, достигшие 18 лет, прошедшие предварительно медицинское освидетельствование, не имеющие противопоказаний к выполнению соответствующих работ.

Работник до назначения его на самостоятельную работу с едким натром обязан пройти производственное обучение безопасным методам работы, проверку знаний, стажировку на рабочем месте под наблюдением и руководством опытного сотрудника.

Работать с каустической содой разрешается только в костюме с фартуком, резиновых сапогах, резиновых перчатках, респираторе и защитных очках. Для защиты кожи рук следует также применять силиконовый крем, который наносится на кожу рук перед началом работы.

Все операции с едким натром следует выполнять лишь:

– при работающей общеобменной вентиляции помещения;

– в вытяжном шкафу;

– с применением средств индивидуальной защиты.

При приготовлении раствора щелочи ВСЕГДА засыпайте сухой едкий натр в воду! Не лейте воду в едкий натр – вы рискуете создать тепловой взрыв. Если натриевая щелочь засыпается в воду, неконтролируемой бурной термической реакции не будет.

Чтобы избежать кипения раствора, внимательно просчитывайте пропорции воды и каустика!

5.Приготовление раствора каустической соды (едкого натра)

Гидроксид натрия поступает на предприятие:

– в жидком виде (с массовой долей NaOH не менее 40 %)

– в сухом виде (чешуированный, гранулированный; с массовой долей NaOH не менее 98,5 %)

Прежде чем приступить к приготовлению рабочего раствора щелочи, рекомендуется определить содержание NaOH в жидком/сухом едком натре.

5.1. Определение содержания каустической соды в растворе

Содержание едкого натра в растворе можно определить двумя способами:

1. Методом титрования:

Один миллилитр раствора каустика заливается в мерную колбу (емкостью 100 мл), доливается водой до метки и перемешивается. Отмеряется 10 мл полученного раствора в колбу титрования, добавляется 2-3 капли фенолфталеина или метилоранжа, титруется 0,1 н раствором соляной кислоты HCl до обесцвечивания. Содержание NaOH (К, в граммах на литр) определяется по формуле:

К = 40 * А

А – объем (в мл) 0,1 н раствора соляной кислоты, использованной в титровании.

С помощью денсиметра (с делениями шкалы от 1,00 до 1,530) измеряется плотность раствора. По таблице плотности раствора едкого натра определяется содержание NaOH (г/л):

Таблица плотности растворов едкого натра при температуре 20 оС

5.2. Определение содержания каустической соды в сухом веществе

Навеска в 4 грамма едкого натра как можно скорее растворяется в свежепрокипяченной дистиллированной воде. Полученный раствор переливается в мерную литровую колбу и после охлаждения доводится до метки. Отмеряется 50 мл раствора, титруется 0,1 н раствором соляной кислоты HCl с 3-4 каплями метилоранжа до появления оранжево-розового окрашивания. Содержание едкого натра (X, в процентах) рассчитывается по формуле:

Х = а * 0,004 * 1000 * 100 / (c * 50)

а – объем (в мл) 0,1 н раствора соляной кислоты, использованной в титровании;
с – вес (в г) навески едкого натра;
0,004 – масса (в гр) едкого натра соответствующее 1 мл 0,1 н раствора соляной кислоты;
50 – объем (в мл) раствора едкого натра, использованное в титровании.

5.3. Расчет количества сухого едкого натра для приготовления рабочего раствора

Ориентировочное количество каустической соды (в кг), необходимое для получения раствора заданной концентрации, определяется по формуле (1):

m (NaOH) = V_р-ра * P_р-ра * С1(%) / С2(%), кг (1)

V_р-ра – объем приготавливаемого раствора, м 3 ;

P_р-ра – плотность приготавливаемого раствора, кг/м 3 (плотность раствора определяется по справочной таблице «Таблица плотности растворов едкого натра при температуре 20 о С);

С1 – концентрация приготавливаемого раствора, %;

С2 – содержание в товарном продукте, %.

Ориентировочное количество исходной воды (в кг), необходимое для получения раствора щелочи заданной концентрации, определяется по формуле (2):

m _(воды) = V_{р-ра *} P_р-ра – m (NaOH), кг (2)

V_{р-ра –} объем приготавливаемого раствора, м 3 ;

P_{р-ра –} плотность приготавливаемого раствора, кг/м 3 (плотность раствора определяется по таблице плотности растворов едкого натра);

m (NaOH) – масса NaOH в приготавливаемом растворе, кг, определяемая по формуле (1).

Ориентировочное количество приготавливаемого раствора (в кг) определяется по формуле (3):

m_р-ра = m_в-ва * С2 (%) / С1(%), кг (3)

m_р-ра – масса приготавливаемого раствора, кг;

m_в-ва – масса едкого натра, кг;

С1 – концентрация приготавливаемого раствора, %;

С2 – содержание едкого натра в товарном продукте, %.

Пример. Расчет ориентировочного количества воды, необходимого для получения 4%-го раствора каустической соды при растворении мешка массой 25 кг

Ориентировочное количество исходной воды в кг, необходимое для получения раствора заданной концентрации, определяется по формуле (2):

m _(воды) = m_р-ра – m_в-ва (2)

m_р-ра – масса раствора, кг;

m_в-ва – масса едкого натра, кг.

Таким образом, при растворении мешка едкого натра массой 25 кг (при содержании едкого натра в товарном продукте – 99 %):

– по формуле (1) определяем массу 4%-го раствора едкого натра:

m_р-ра = 25 * 99 / 4 = 618,8 (кг)

– по формуле (2) определяем ориентировочное количество исходной воды в кг:

m _(воды) = 618,8 – 25 = 593,8 (кг)

5.4. Расчет количества концентрированного раствора едкого натра для приготовления рабочего раствора щелочи

Требуемое количество концентрированного раствора гидроксида натрия рассчитывается по формуле:

А = Б х В х 1000 / К

А – количество концентрированного раствора гидроксида натрия (в мл);
Б – количество необходимого рабочего раствора (в литрах);
В – содержание NaOH в 1 л рабочего раствора (в г);

К – содержание NaOH в 1л концентрированного раствора щелочи (в граммах на литр)

Пример. Расчет ориентировочного количества 46%-го раствора гидроксида натрия (684,2 г/л), требующегося для приготовления 100л 5%-го раствора (52,69 г/л).

100*52,69*1000/684,2 = 7 701 мл (7,7л)

Соответственно, чтобы приготовить 100л 5%-го раствора требуется в 7,7л 46% раствора долить воды до 100 л.

6.Оказание первой помощи при отравлениях и химических ожогах каустической содой

При отравлении едким натром (NaOH)

Вдыхание теплого водяного пара (в воду добавить немного лимонной кислоты).

При попадании в органы пищеварения – смазывание слизистых оболочек рта и горла 1% раствором новокаина. Внутрь по столовой ложке 1% раствора лимонной или винной кислоты каждые 3÷5 мин, крахмальный клейстер с добавлением тех же или уксусной кислот, 2÷3 столовые ложки растительного масла. Внутрь кусочки льда. Обратиться к врачу.

При химических ожогах едким натром (NaOH)

Обильное промывание водой в течение 10 минут, примочки из 5% раствора уксусной, виннокаменной, или лимонной кислоты. Обратиться к врачу.

При попадании едкого натра (NaOH) в глаза

Тщательное промывание глаз струей воды или физиологическим раствором поваренной соли в течение 10÷30 мин. Затем закапать 2% раствор новокаина или 0,5% раствор дикаина. Обратиться к врачу.

7. Установка для безопасного растворения каустической соды

ООО «КВАНТ МИНЕРАЛ» разработало установку для безопасного растворения едкого натра в воде, исключающую прямой контакт человека с сухой щелочью и концентрированными растворами.

Растворение едкого натра (каустической соды) в воде (видео)

Растворение едкого натра (каустической соды) в воде (видео)

Источник