Французский учёный А. Л. Дюамель дю Монсо впервые различил эти вещества: гидроксид натрия стали называть каустической содой, карбонат натрия - кальцинированной содой (по растению Salsola Soda, из золы которого её добывали), а карбонат калия - поташем . В настоящее время содой принято называть натриевые соли угольной кислоты. В английском и французском языках слово sodium означает натрий, potassium - калий.
Физические свойства
Гидроксид натрия
Термодинамика растворов
ΔH 0 растворения для бесконечно разбавленного водного раствора -44,45 кДж/моль.
Из водных растворов при 12,3 - 61,8 °C кристаллизуется моногидрат (сингония ромбическая), температура плавления 65,1 °C; плотность 1,829 г/см³; ΔH 0 обр −734,96 кДж/моль), в интервале от -28 до -24°С - гептагидрат, от -24 до -17,7°С - пентагидрат, от -17,7 до -5,4°С -тетрагидрат (α-модификация), от -5,4 до 12,3 °C. Растворимость в метаноле 23,6 г/л (t=28 °C), в этаноле 14,7 г/л (t=28 °C). NaOH·3,5Н 2 О (температура плавления 15,5 °C);
Химические свойства
(в целом такую реакцию можно представить простым ионным уравнением, реакция протекает с выделением тепла (экзотермическая реакция): OH - + H 3 O + → 2H 2 O. )
- с амфотерными оксидами которые обладают как основными, так и кислотными свойствами, и способностью реагировать с щелочами, как с твердыми при сплавлении:
ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O
так и с растворами:
ZnO + 2NaOH (раствор) + H 2 O → Na 2 (раствор) +H 2
(Образующийся анион называется тетрагидроксоцинкат-ионом, а соль, которую можно выделить из раствора - тетрагидроксоцинкатом натрия. В аналогичные реакции гидроксид натрия вступает и c другими амфотерными оксидами.)
- с кислотными оксидами - с образованием солей; это свойство используется для очистки промышленных выбросов от кислотных газов (например: CO 2 , SO 2 и H 2 S):
2Na + + 2OH - + Cu 2+ + SO 4 2- → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4
Гидроксид натрия используется для осаждения гидроксидов металлов. К примеру, так получают гелеобразный гидроксид алюминия , действуя гидроксидом натрия на сульфат алюминия в водном растворе. Его и используют, в частности, для очистки воды от мелких взвесей.
Гидролиз эфиров
- с жирами (омыление), такая реакция необратима, так как получающаяся кислота со щёлочью образует мыло и глицерин . Глицерин впоследствии извлекается из подмыльных щёлоков путем вакуум-выпарки и дополнительной дистилляционной очистки полученных продуктов. Этот способ получения мыла был известен на Ближнем Востоке с VII века:
Процесс омыления жиров
В результате взаимодействия жиров с гидроксидом натрия получают твёрдые мыла (они используются для производства кускового мыла), а с гидроксидом калия либо твёрдые, либо жидкие мыла, в зависимости от состава жира.
HO-CH 2 -CH 2 ОН + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2Н 2 O
2NaCl + 2H 2 О = H 2 + Cl 2 + 2NaOH,В настоящее время едкая щёлочь и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них - электролиз с твёрдым асбестовым или полимерным катодом (диафрагменный и мембранный методы производства), третий - электролиз с жидким катодом (ртутный метод производства). В ряду электрохимических методов производства самым лёгким и удобным способом является электролиз с ртутным катодом, но этот метод наносит значительный вред окружающей среде в результате испарения и утечек металлической ртути. Мембранный метод производства самый эффективный, наименее энергоёмкий и наиболее экологичный, но и самый капризный, в частности, требует сырьё более высокой чистоты.
Едкие щёлочи, полученные при электролизе с жидким ртутным катодом, значительно чище полученных диафрагменным способом. Для некоторых производств это важно. Так, в производстве искусственных волокон можно применять только каустик, полученный при электролизе с жидким ртутным катодом. В мировой практике используются все три метода получения хлора и каустика, при явной тенденции в сторону увеличения доли мембранного электролиза. В России приблизительно 35 % от всего выпускаемого каустика вырабатывается электролизом с ртутным катодом и 65 % - электролизом с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы).
Эффективность процесса производства рассчитывается не только по выходу едкого натра, но и по выходу хлора и водорода, получаемых при электролизе, соотношение хлора и гидроксида натрия на выходе 100/110, реакция протекает в следующих соотношениях:
1,8 NaCl + 0, 5 H 2 O + 2,8 МДж = 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2 ,Основные показатели различных методов производства даны в таблице:
| Показатель на 1 тонну NaOH | Ртутный метод | Диафрагменный метод | Мембранный метод |
|---|---|---|---|
| Выход хлора % | 97 | 96 | 98,5 |
| Электроэнергия (кВт·ч) | 3 150 | 3 260 | 2 520 |
| Концентрация NaOH | 50 | 12 | 35 |
| Чистота хлора | 99,2 | 98 | 99,3 |
| Чистота водорода | 99,9 | 99,9 | 99,9 |
| Массовая доля O 2 в хлоре, % | 0,1 | 1-2 | 0,3 |
| Массовая доля Cl - в NaOH, % | 0,003 | 1-1,2 | 0,005 |
Технологическая схема электролиза с твёрдым катодом
Диафрагменный метод - Полость электролизёра с твёрдым катодом разделена пористой перегородкой - диафрагмой - на катодное и анодное пространство, где соответственно размещены катод и анод электролизёра. Поэтому такой электролизёр часто называют диафрагменным, а метод получения - диафрагменным электролизом . В анодное пространство диафрагменного электролизёра непрерывно поступает поток насыщенного анолита. В результате электрохимического процесса на аноде за счет разложения галита выделяется хлор, а на катоде за счет разложения воды - водород. Хлор и водород выводятся из электролизёра раздельно, не смешиваясь:
2Cl - − 2е = Cl 2 0 , H 2 O − 2e − 1/2 О 2 = H 2 .
При этом прикатодная зона обогащается гидроксидом натрия. Раствор из прикатодной зоны, называемый электролитическим щёлоком , содержащий неразложившийся анолит и гидроксид натрия, непрерывно выводится из электролизёра. На следующей стадии электролитический щёлок упаривают и доводят содержание в нём NaOH до 42-50 % в соответствии со стандартом. Галит и сульфат натрия при повышении концентрации гидроксида натрия выпадают в осадок. Раствор едкой щёлочи декантируют от осадка и передают в качестве готового продукта на склад или на стадию упаривания для получения твёрдого продукта, с последующим плавлением, чешуированием или грануляцией. Кристаллический галит (обратную соль) возвращают на электролиз, приготавливая из неё так называемый обратный рассол. Из него во избежание накапливания сульфата в растворах перед приготовлением обратного рассола извлекают сульфат. Убыль анолита возмещают добавкой свежего рассола, получаемого подземным выщелачиванием соляных пластов или растворением твёрдого галита. Свежий рассол перед смешиванием его с обратным рассолом очищают от механических взвесей и значительной части ионов кальция и магния. Полученный хлор отделяется от паров воды, компримируется и подаётся либо на производство хлорсодержащих продуктов, либо на сжижение.
Мембранный метод - аналогичен диафрагменному, но анодное и катодное пространства разделены катионообменной мембраной. Мембранный электролиз обеспечивает получение наиболее чистого каустика.
Технологическая схема электролиза .Основная технологическая стадия - электролиз, основной аппарат - электролитическая ванна, которая состоит из электролизёра, разлагателя и ртутного насоса, объединенных между собой коммуникациями. В электролитической ванне под действием ртутного насоса циркулирует ртуть, проходя через электролизёр и разлагатель. Катодом электролизёра служит поток ртути. Аноды - графитовые или малоизнашивающиеся. Вместе с ртутью через электролизёр непрерывно течёт поток анолита - раствор галита. В результате электрохимического разложения галита на аноде образуются ионы Cl - и выделяется хлор:
2 Cl - - 2е = Cl 2 0 ,
который отводится из электролизёра, а на ртутном катоде образуется слабый раствор натрия в ртути, так называемая амальгама :
Na + + е = Na 0 nNa + + nHg - = Na + HgАмальгама непрерывно перетекает из электролизёра в разлагатель. В разлагатель также непрерывно подаётся хорошо очищенная от примесей вода. В нем амальгама натрия в результате самопроизвольного электрохимического процесса почти полностью разлагается водой с образованием ртути, раствора каустика и водорода:
Na + Hg + Н 2 0 = NaOH + 1/2Н 2 + HgПолученный таким образом раствор каустика, являющийся товарным продуктом, не содержит примеси галита, вредной в производстве вискозы. Ртуть почти полностью освобождается от амальгамы натрия и возвращается в электролизер. Водород отводится на очистку. Анолит, выходящий из электролизера, донасыщают свежим галитом, извлекают из него примеси, внесенные с ним, а также вымываемые из анодов и конструкционных материалов, и возвращают на электролиз. Перед донасыщением из анолита извлекают двух- или трёхступенчатым процессом растворённый в нём хлор.
Лабораторные способы получения
В лаборатории гидроксид натрия получают химическими способами, которые имеют больше историческое, чем практическое значение.
Известковый способ получения гидроксида натрия заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при температуре около 80 °C . Этот процесс называется каустификацией; он описывается реакцией:
Na 2 C0 3 + Са (ОН) 2 = 2NaOH + CaC0 3В результате реакции образуется раствор гидроксида натрия и осадок карбоната кальция. Карбонат кальция отделяется от раствора, который упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % NaOH. Расплавленный NaOH разливают в железные барабаны, где он застывает.
Ферритный способ описывается двумя реакциями:
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 = 2 NaOH + Fe 2 O 3 (2)(1) - процесс спекания кальцинированной соды с окисью железа при температуре 1100-1200°С. При этом образуется спек-феррит натрия и выделяется двуокись углерода. Далее спек обрабатывают (выщелачивают) водой по реакции (2); получается раствор гидроксида натрия и осадок Fe 2 O 3 , который после отделения его от раствора возвращается в процесс. Раствор содержит около 400 г/л NaOH. Его упаривают до получения продукта, содержащего около 92 % NaOH.
Химические методы получения гидроксида натрия имеют существенные недостатки: расходуется большое количество топлива, получаемый едкий натр загрязнен примесями, обслуживание аппаратов трудоемко. В настоящее время эти методы почти полностью вытеснены электрохимическим способом производства.
Рынок каустической соды
Мировое производство натра едкого, 2005 год| Производитель | Обьем производства, млн.тонн | Доля в мировом производстве |
|---|---|---|
| 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 |
| Россия | 1.290 | 2.24 |
| Китай | 9.138 | 15.88 |
| Другие | 27.559 | 47,87 |
| Всего: | 57,541 | 100 |
ТР - твердый ртутный (чешуированный);
ТД - твердый диафрагменный (плавленый);
РР - раствор ртутный;
РХ - раствор химический;
РД - раствор диафрагменный.
| Наименование показателя | ТР ОКП 21 3211 0400 | ТД ОКП 21 3212 0200 | РР ОКП 21 3211 0100 | РХ 1 сорт ОКП 21 3221 0530 | РХ 2 сорт ОКП 21 3221 0540 | РД Высший сорт ОКП 21 3212 0320 | РД Первый сорт ОКП 21 3212 0330 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Внешний вид | Чешуирова- нная масса белого цвета. Допускается слабая окраска | Плавленая масса белого цвета. Допускается слабая окраска | Бесцветная прозрачная жидкость | Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок | Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок | Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок | |
| Массовая доля гидроксида натрия, %, не менее | 98,5 | 94,0 | 42,0 | 45,5 | 43,0 | 46,0 | 44,0 |
| Наименование предприятия | 2005 г. тыс.тонн | 2006 г. тыс.тонн | доля в 2005 г.% | доля в 2006 г.% |
|---|---|---|---|---|
| ОАО «Каустик» , Стерлитамак | 239 | 249 | 20 | 20 |
| ОАО «Каустик» , Волгоград | 210 | 216 | 18 | 18 |
| ОАО «Саянскхимпласт» | 129 | 111 | 11 | 9 |
| ООО «Усольехимпром» | 84 | 99 | 7 | 8 |
| ОАО «Сибур-Нефтехим» | 87 | 92 | 7 | 8 |
| ОАО «Химпром» , Чебоксары | 82 | 92 | 7 | 8 |
| ВОАО «Химпром» , Волгоград | 87 | 90 | 7 | 7 |
| ЗАО «Илимхимпром» | 70 | 84 | 6 | 7 |
| ОАО «КЧХК» | 81 | 79 | 7 | 6 |
| НАК «АЗОТ» | 73 | 61 | 6 | 5 |
| ОАО «Химпром», Кемерово | 42 | 44 | 4 | 4 |
| Итого: | 1184 | 1217 | 100 | 100 |
| Наименование предприятия | 2005 г. тонн | 2006 г. тонн | доля в 2005 г.% | доля в 2006 г.% |
|---|---|---|---|---|
| ОАО «Каустик» , Волгоград | 67504 | 63510 | 62 | 60 |
| ОАО «Каустик» , Стерлитамак | 34105 | 34761 | 31 | 33 |
| ОАО «Сибур-Нефтехим» | 1279 | 833 | 1 | 1 |
| ВОАО «Химпром» , Волгоград | 5768 | 7115 | 5 | 7 |
| Итого: | 108565 | 106219 | 100 | 100 |
Применение
Биодизельное топливо
Треска Lutefisk на праздновании Дня Конституции Норвегии
Физические свойства
Гидроксид натрия
Термодинамика растворов
ΔH 0 растворения для бесконечно разбавленного водного раствора -44,45 кДж/моль.
Из водных растворов при 12,3 - 61,8 °C кристаллизуется моногидрат (сингония ромбическая), температура плавления 65,1 °C; плотность 1,829 г/см³; ΔH 0 обр −734,96 кДж/моль), в интервале от -28 до -24°С - гептагидрат, от -24 до -17,7°С - пентагидрат, от -17,7 до -5,4°С -тетрагидрат (α-модификация), от -5,4 до 12,3 °C. Растворимость в метаноле 23,6 г/л (t=28 °C), в этаноле 14,7 г/л (t=28 °C). NaOH·3,5Н 2 О (температура плавления 15,5 °C);
Химические свойства
(в целом такую реакцию можно представить простым ионным уравнением, реакция протекает с выделением тепла (экзотермическая реакция): OH - + H 3 O + → 2H 2 O. )
- с амфотерными оксидами которые обладают как основными, так и кислотными свойствами, и способностью реагировать с щелочами, как с твердыми при сплавлении:
ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O
так и с растворами:
ZnO + 2NaOH (раствор) + H 2 O → Na 2 (раствор) +H 2
(Образующийся анион называется тетрагидроксоцинкат-ионом, а соль, которую можно выделить из раствора - тетрагидроксоцинкатом натрия. В аналогичные реакции гидроксид натрия вступает и c другими амфотерными оксидами.)
- с кислотными оксидами - с образованием солей; это свойство используется для очистки промышленных выбросов от кислотных газов (например: CO 2 , SO 2 и H 2 S):
2Na + + 2OH - + Cu 2+ + SO 4 2- → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4
Гидроксид натрия используется для осаждения гидроксидов металлов. К примеру, так получают гелеобразный гидроксид алюминия , действуя гидроксидом натрия на сульфат алюминия в водном растворе. Его и используют, в частности, для очистки воды от мелких взвесей.
Гидролиз эфиров
- с жирами (омыление), такая реакция необратима, так как получающаяся кислота со щёлочью образует мыло и глицерин . Глицерин впоследствии извлекается из подмыльных щёлоков путем вакуум-выпарки и дополнительной дистилляционной очистки полученных продуктов. Этот способ получения мыла был известен на Ближнем Востоке с VII века:
Процесс омыления жиров
В результате взаимодействия жиров с гидроксидом натрия получают твёрдые мыла (они используются для производства кускового мыла), а с гидроксидом калия либо твёрдые, либо жидкие мыла, в зависимости от состава жира.
HO-CH 2 -CH 2 ОН + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2Н 2 O
2NaCl + 2H 2 О = H 2 + Cl 2 + 2NaOH,В настоящее время едкая щёлочь и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них - электролиз с твёрдым асбестовым или полимерным катодом (диафрагменный и мембранный методы производства), третий - электролиз с жидким катодом (ртутный метод производства). В ряду электрохимических методов производства самым лёгким и удобным способом является электролиз с ртутным катодом, но этот метод наносит значительный вред окружающей среде в результате испарения и утечек металлической ртути. Мембранный метод производства самый эффективный, наименее энергоёмкий и наиболее экологичный, но и самый капризный, в частности, требует сырьё более высокой чистоты.
Едкие щёлочи, полученные при электролизе с жидким ртутным катодом, значительно чище полученных диафрагменным способом. Для некоторых производств это важно. Так, в производстве искусственных волокон можно применять только каустик, полученный при электролизе с жидким ртутным катодом. В мировой практике используются все три метода получения хлора и каустика, при явной тенденции в сторону увеличения доли мембранного электролиза. В России приблизительно 35 % от всего выпускаемого каустика вырабатывается электролизом с ртутным катодом и 65 % - электролизом с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы).
Эффективность процесса производства рассчитывается не только по выходу едкого натра, но и по выходу хлора и водорода, получаемых при электролизе, соотношение хлора и гидроксида натрия на выходе 100/110, реакция протекает в следующих соотношениях:
1,8 NaCl + 0, 5 H 2 O + 2,8 МДж = 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2 ,Основные показатели различных методов производства даны в таблице:
| Показатель на 1 тонну NaOH | Ртутный метод | Диафрагменный метод | Мембранный метод |
|---|---|---|---|
| Выход хлора % | 97 | 96 | 98,5 |
| Электроэнергия (кВт·ч) | 3 150 | 3 260 | 2 520 |
| Концентрация NaOH | 50 | 12 | 35 |
| Чистота хлора | 99,2 | 98 | 99,3 |
| Чистота водорода | 99,9 | 99,9 | 99,9 |
| Массовая доля O 2 в хлоре, % | 0,1 | 1-2 | 0,3 |
| Массовая доля Cl - в NaOH, % | 0,003 | 1-1,2 | 0,005 |
Технологическая схема электролиза с твёрдым катодом
Диафрагменный метод - Полость электролизёра с твёрдым катодом разделена пористой перегородкой - диафрагмой - на катодное и анодное пространство, где соответственно размещены катод и анод электролизёра. Поэтому такой электролизёр часто называют диафрагменным, а метод получения - диафрагменным электролизом . В анодное пространство диафрагменного электролизёра непрерывно поступает поток насыщенного анолита. В результате электрохимического процесса на аноде за счет разложения галита выделяется хлор, а на катоде за счет разложения воды - водород. Хлор и водород выводятся из электролизёра раздельно, не смешиваясь:
2Cl - − 2е = Cl 2 0 , H 2 O − 2e − 1/2 О 2 = H 2 .
При этом прикатодная зона обогащается гидроксидом натрия. Раствор из прикатодной зоны, называемый электролитическим щёлоком , содержащий неразложившийся анолит и гидроксид натрия, непрерывно выводится из электролизёра. На следующей стадии электролитический щёлок упаривают и доводят содержание в нём NaOH до 42-50 % в соответствии со стандартом. Галит и сульфат натрия при повышении концентрации гидроксида натрия выпадают в осадок. Раствор едкой щёлочи декантируют от осадка и передают в качестве готового продукта на склад или на стадию упаривания для получения твёрдого продукта, с последующим плавлением, чешуированием или грануляцией. Кристаллический галит (обратную соль) возвращают на электролиз, приготавливая из неё так называемый обратный рассол. Из него во избежание накапливания сульфата в растворах перед приготовлением обратного рассола извлекают сульфат. Убыль анолита возмещают добавкой свежего рассола, получаемого подземным выщелачиванием соляных пластов или растворением твёрдого галита. Свежий рассол перед смешиванием его с обратным рассолом очищают от механических взвесей и значительной части ионов кальция и магния. Полученный хлор отделяется от паров воды, компримируется и подаётся либо на производство хлорсодержащих продуктов, либо на сжижение.
Мембранный метод - аналогичен диафрагменному, но анодное и катодное пространства разделены катионообменной мембраной. Мембранный электролиз обеспечивает получение наиболее чистого каустика.
Технологическая схема электролиза .Основная технологическая стадия - электролиз, основной аппарат - электролитическая ванна, которая состоит из электролизёра, разлагателя и ртутного насоса, объединенных между собой коммуникациями. В электролитической ванне под действием ртутного насоса циркулирует ртуть, проходя через электролизёр и разлагатель. Катодом электролизёра служит поток ртути. Аноды - графитовые или малоизнашивающиеся. Вместе с ртутью через электролизёр непрерывно течёт поток анолита - раствор галита. В результате электрохимического разложения галита на аноде образуются ионы Cl - и выделяется хлор:
2 Cl - - 2е = Cl 2 0 ,
который отводится из электролизёра, а на ртутном катоде образуется слабый раствор натрия в ртути, так называемая амальгама :
Na + + е = Na 0 nNa + + nHg - = Na + HgАмальгама непрерывно перетекает из электролизёра в разлагатель. В разлагатель также непрерывно подаётся хорошо очищенная от примесей вода. В нем амальгама натрия в результате самопроизвольного электрохимического процесса почти полностью разлагается водой с образованием ртути, раствора каустика и водорода:
Na + Hg + Н 2 0 = NaOH + 1/2Н 2 + HgПолученный таким образом раствор каустика, являющийся товарным продуктом, не содержит примеси галита, вредной в производстве вискозы. Ртуть почти полностью освобождается от амальгамы натрия и возвращается в электролизер. Водород отводится на очистку. Анолит, выходящий из электролизера, донасыщают свежим галитом, извлекают из него примеси, внесенные с ним, а также вымываемые из анодов и конструкционных материалов, и возвращают на электролиз. Перед донасыщением из анолита извлекают двух- или трёхступенчатым процессом растворённый в нём хлор.
Лабораторные способы получения
В лаборатории гидроксид натрия получают химическими способами, которые имеют больше историческое, чем практическое значение.
Известковый способ получения гидроксида натрия заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при температуре около 80 °C . Этот процесс называется каустификацией; он описывается реакцией:
Na 2 C0 3 + Са (ОН) 2 = 2NaOH + CaC0 3В результате реакции образуется раствор гидроксида натрия и осадок карбоната кальция. Карбонат кальция отделяется от раствора, который упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % NaOH. Расплавленный NaOH разливают в железные барабаны, где он застывает.
Ферритный способ описывается двумя реакциями:
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 = 2 NaOH + Fe 2 O 3 (2)(1) - процесс спекания кальцинированной соды с окисью железа при температуре 1100-1200°С. При этом образуется спек-феррит натрия и выделяется двуокись углерода. Далее спек обрабатывают (выщелачивают) водой по реакции (2); получается раствор гидроксида натрия и осадок Fe 2 O 3 , который после отделения его от раствора возвращается в процесс. Раствор содержит около 400 г/л NaOH. Его упаривают до получения продукта, содержащего около 92 % NaOH.
Химические методы получения гидроксида натрия имеют существенные недостатки: расходуется большое количество топлива, получаемый едкий натр загрязнен примесями, обслуживание аппаратов трудоемко. В настоящее время эти методы почти полностью вытеснены электрохимическим способом производства.
Рынок каустической соды
Мировое производство натра едкого, 2005 год| Производитель | Обьем производства, млн.тонн | Доля в мировом производстве |
|---|---|---|
| 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 |
| Россия | 1.290 | 2.24 |
| Китай | 9.138 | 15.88 |
| Другие | 27.559 | 47,87 |
| Всего: | 57,541 | 100 |
ТР - твердый ртутный (чешуированный);
ТД - твердый диафрагменный (плавленый);
РР - раствор ртутный;
РХ - раствор химический;
РД - раствор диафрагменный.
| Наименование показателя | ТР ОКП 21 3211 0400 | ТД ОКП 21 3212 0200 | РР ОКП 21 3211 0100 | РХ 1 сорт ОКП 21 3221 0530 | РХ 2 сорт ОКП 21 3221 0540 | РД Высший сорт ОКП 21 3212 0320 | РД Первый сорт ОКП 21 3212 0330 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Внешний вид | Чешуирова- нная масса белого цвета. Допускается слабая окраска | Плавленая масса белого цвета. Допускается слабая окраска | Бесцветная прозрачная жидкость | Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок | Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок | Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристалли- зованный осадок | |
| Массовая доля гидроксида натрия, %, не менее | 98,5 | 94,0 | 42,0 | 45,5 | 43,0 | 46,0 | 44,0 |
| Наименование предприятия | 2005 г. тыс.тонн | 2006 г. тыс.тонн | доля в 2005 г.% | доля в 2006 г.% |
|---|---|---|---|---|
| ОАО «Каустик» , Стерлитамак | 239 | 249 | 20 | 20 |
| ОАО «Каустик» , Волгоград | 210 | 216 | 18 | 18 |
| ОАО «Саянскхимпласт» | 129 | 111 | 11 | 9 |
| ООО «Усольехимпром» | 84 | 99 | 7 | 8 |
| ОАО «Сибур-Нефтехим» | 87 | 92 | 7 | 8 |
| ОАО «Химпром» , Чебоксары | 82 | 92 | 7 | 8 |
| ВОАО «Химпром» , Волгоград | 87 | 90 | 7 | 7 |
| ЗАО «Илимхимпром» | 70 | 84 | 6 | 7 |
| ОАО «КЧХК» | 81 | 79 | 7 | 6 |
| НАК «АЗОТ» | 73 | 61 | 6 | 5 |
| ОАО «Химпром», Кемерово | 42 | 44 | 4 | 4 |
| Итого: | 1184 | 1217 | 100 | 100 |
| Наименование предприятия | 2005 г. тонн | 2006 г. тонн | доля в 2005 г.% | доля в 2006 г.% |
|---|---|---|---|---|
| ОАО «Каустик» , Волгоград | 67504 | 63510 | 62 | 60 |
| ОАО «Каустик» , Стерлитамак | 34105 | 34761 | 31 | 33 |
| ОАО «Сибур-Нефтехим» | 1279 | 833 | 1 | 1 |
| ВОАО «Химпром» , Волгоград | 5768 | 7115 | 5 | 7 |
| Итого: | 108565 | 106219 | 100 | 100 |
Применение
Биодизельное топливо
Треска Lutefisk на праздновании Дня Конституции Норвегии
Немецкий рогалик
Едкий натр применяется в огромном множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:
- Каустик применяется в целлюлозно-бумажной промышленности для делигнификации (Реакция Крафта) целлюлозы, в производстве бумаги , картона , искусственных волокон, древесно-волоконных плит.,
- Для омыления жиров при производстве мыла , шампуня и других моющих средств . В древности во время стирки в воду добавляли золу, и, по-видимому, хозяйки обратили внимание, что если зола содержит жир, попавший в очаг во время приготовления пищи, то посуда хорошо моется. О профессии мыловара (сапонариуса) впервые упоминает примерно в 385 г. н. э. Теодор Присцианус. Арабы варили мыло из масел и соды с VII века, сегодня мыла производятся тем же способом, что и 10 веков назад.
- В химических отраслях промышленности
- для нейтрализации кислот и кислотных окислов, как реагент или винилом или прорезиненные костюмы.
ПДК гидроксида натрия в воздухе 0,5 мг/м³.
Литература
- Общая химическая технология. Под ред. И. П. Мухленова. Учебник для химико-технологических специальностей вузов. - М.: Высшая школа.
- Основы общей химии, т. 3, Б. В. Некрасов. - М.: Химия, 1970.
- Общая химическая технология. Фурмер И. Э., Зайцев В. Н. - М.: Высшая школа, 1978.
- Приказ Минздрава РФ от 28 марта 2003 г. N 126 «Об утверждении Перечня вредных производственных факторов, при воздействии которых в профилактических целях рекомендуется употребление молока или других равноценных пищевых продуктов».
- Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 4 апреля 2003 г. N 32 «О введении в действие Санитарных правил по организации грузовых перевозок на железнодорожном транспорте. СП 2.5.1250-03».
- Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями на 18 декабря 2006 года).
- Приказ МПР РФ от 2 декабря 2002 г. N 786 «Об утверждении федерального классификационного каталога отходов» (с изм. и доп. от 30 июля 2003 г.).
- Постановление Госкомтруда СССР от 25.10.1974 N 298/П-22 «Об утверждении списка производств, цехов, профессий и должностей с вредными условиями труда, работа в которых дает право на дополнительный отпуск и сокращенный рабочий день» (с изменениями на 29 мая 1991 года).
- Постановление Минтруда России от 22.07.1999 N 26 «Об утверждении типовых отраслевых норм бесплатной выдачи специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты работникам химических производств».
- Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 30.05.2003 N 116 О введении в действие ГН 2.1.6.1339-03 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».(с изменениями на 3 ноября 2005 года). Иллюстрированный энциклопедический словарь
НАТРИЯ ГИДРОКСИД - (едкий натр, каустическая сода, каустик) NaOH бесцветное твёрдое кристаллическое вещество, плотность 2130 кг м. t = 320°С; при его растворении в воде выделяется большое количество теплоты; разрушающе действует на кожу, ткани, бумагу, опасно… … Большая политехническая энциклопедия
- (натр едкий, каустическая сода), NaOH, сильное основание (щёлочь). Бесцветные кристаллы (технический продукт белая непрозрачная масса). Гигроскопичен, хорошо растворяется в воде, выделяя большое количество теплоты. Получают электролизом раствора … Энциклопедический словарь
натрия гидроксид - natrio hidroksidas statusas T sritis chemija formulė NaOH atitikmenys: angl. caustic soda; sodium hydroxide rus. каустик; каустическая сода; натрий едкий; натрия гидроксид ryšiai: sinonimas – natrio šarmas sinonimas – kaustinė soda … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
- (натр едкий, каустическая сода), NaОН, сильное основание (щёлочь). Бесцв. кристаллы (техн. продукт белая непрозрачная масса). Гигроскопичен, хорошо растворяется в воде, выделяя большое кол во теплоты. Получают электролизом раствора натрия хлорида … Естествознание. Энциклопедический словарь
- (каустическая сода) NaOH, бесцв. кристаллы; до 299 °С устойчива ромбич. модификация (а =0,33994 нм, с =1,1377 нм), выше 299 o С моноклинная; DH0 полиморфного перехода 5,85 кДж/моль; т. пл. 323 °С, т. кип. 1403 °С; плотн. 2,02 г/см 3; … Химическая энциклопедия
Каустическая сода, каустик, NaOH бесцветная кристаллич. масса, плотн. 2130 кг/м3, t Пл 320 °С, растворимость в воде 52,2% (при 20 °С). Сильное основание, на животную ткань действует разрушающе; особенно опасно попадание капель Н. г. в глаза.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Сильная щелочь, широко применяемая в качестве очищающего вещества. При попадании гидроксида натрия на поверхность кожи он вызывает ее сильный химический ожог; в этом случае необходимо сразу же промыть пораженный участок кожи большим количеством… … Медицинские термины
НАТРИЯ ГИДРОКСИД, СОДА КАУСТИЧЕСКАЯ - (caustic soda) сильная щелочь, широко применяемая в качестве очищающего вещества. При попадании гидроксида натрия на поверхность кожи он вызывает ее сильный химический ожог; в этом случае необходимо сразу же промыть пораженный участок кожи… … Толковый словарь по медицине
У скандинавских народов к рождественскому столу традиционно подают лютефиск. Дословно это название переводится как «рыба в щелочи», что, по сути, точно характеризует блюдо. Лютефиск – это предварительно высушенная рыба, которую несколько дней выдерживают в щелочном растворе, затем вымачивают в , обжаривают и подают к столу. В таком виде рыба приобретает необычную желеобразную консистенцию. В чем секрет? В том, что щелочной раствор скандинавы готовят из каустической соды – того самого агрессивного вещества, который в нашей стране больше знают, как средство для эффективного очищения канализационных труб. Наверное, многие сейчас подумали: «О, ужас! Как они могут это кушать?». Но должны вас еще больше ошеломить. Большинство из нас, если не ежедневно, то регулярно употребляет в пищу, содержащую каустическую соду. Просто в пищевой промышленности она прячется под другим именем – добавка Е524.
Общая характеристика
Научное название добавки Е524 – гидроксид натрия или едкий натр. Это очень агрессивное вещество синтетического происхождения не имеет аналогов в природе. В естественных для себя условиях оно принимает вид белых чешуек или небольших гранул мыльных на ощупь.
В наше время широко используется в разных отраслях жизнедеятельности, в том числе медицине, фармакологии, пищевой индустрии. В сельском хозяйстве, например, каустическую соду используют для проверки коровьего на наличие примесей. Это вещество применяют в производстве разных видов бытовой химии (самые популярные – для прочистки водопроводных и канализационных труб). В косметологии едкий натр добавляют в шампуни, мыло, жидкости для снятия лака, кремы, а также в средства для избавления от ороговевшей кожи. Кроме того, гидроксид натрия – незаменимое вещество в нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности и в производстве дизельного топлива.
В пищевой промышленности гидроксид натрия используют для регуляции кислотности, как стабилизатор и эмульгатор. Несмотря на весьма агрессивные свойства и внушительный список побочных эффектов, каустическая сода в качестве пищевой добавки разрешена во всем мире.
Опасные свойства каустической соды
Каустическая сода – довольно опасное вещество. На коже и слизистых оболочках при контакте с ней образуются глубокие и очень болезненные раны. Очень опасен контакт каустической соды с глазами, так как вызывает атрофию зрительного нерва, что ведет к слепоте. Если случайно вдохнуть порошок едкого натра, начнется приступ сильного кашля, одышка, появится боль в горле и даже возможен отек дыхательных легких. И можно только представить себе, что это вещество способно делать с нашими внутренними органами. Если случайно проглотить каустическую соду, очень быстро в животе появится сильная боль и чувство жжения, возможен анафилактический шок. При малейшем подозрении на отравление гидроксидом натрия важно немедленно вызвать скорую помощь. Участки кожи, пораженные едким натром, следует промыть несильным раствором борной или уксусной кислоты, слизистые оболочки – чистой водой, глаза – сначала обработать очень слабым раствором борной кислоты, а затем водой.
Хоть в пищевой промышленности гидроксид натрия используют в микродозах, но при регулярном употреблении пищи, содержащей Е524, возможны побочные эффекты.
В чем может содержаться
Пищевая добавка Е524 может содержаться в самых разных группах продукции, в которых выполняет самые разные функции. Взять хотя бы джемы и мармелады, в составе которых часто содержится гидроксид натрия. В этой группе продуктов добавка играет роль регулятора и стабилизатора уровня кислотности. Если добавить некоторое количество едкого натра в тесто для выпечки, то готовая продукция получит красивую румяную хрустящую корочку.
Самая известная сдоба, приготовленная с использованием каустической соды – это немецкие рогалики. Черные консервированные получают свой темный цвет и характерную консистенцию также благодаря добавке Е524. В изделиях из , или других видов жиров гидроксид натрия ускоряет расщепление . Эта добавка приходит на помощь и тогда, когда необходимо быстро и без труда очистить плоды от кожицы. Для этого фрукты, ягоды или овощи просто обрабатывают каустической содой. Кроме того, регулятор кислотности Е524 используют в производстве кисломолочной продукции, разных видов сладостей.
Гидроксид натрия – опасное химическое соединение. И хоть в пищевой промышленности Е524 используется в небольших дозах, которые обычно не представляют опасности для человека, излишняя осторожность не повредит. Если не желаете или не можете отказаться от Е-содержащей пищи сами, то постарайтесь хотя бы минимизировать количество «ешек» в рационе маленьких детей. А для этого не забывайте перед покупкой продукта проверять, из чего он состоит.
Гидроксид натрия - это вещество, которое относится к щелочам. У него есть и другие названия: каустическая сода, каустик, едкий натр, едкая щелочь. Представляет собой твердое белое вещество, которое способно поглощать водяной пар и углекислый газ из воздуха. Например, если оставить гидроксид натрия в неприкрытой банке, то вещество быстро впитает в себя пары воды из воздуха и через некоторое время превратится в бесформенную массу. Поэтому гидроксид натрия продается в герметичной вакуумной упаковке.
Также желательно не хранить кристаллы в стекле, поскольку гидроксид натрия способен вступать с ним в реакцию и разъедать его. При растворении гидроксида натрия в воде выделяется большое количество теплоты и раствор нагревается.
При взаимодействии гидроксида натрия с алюминием образуется тетрагидроксоалюминат натрия и водород. С помощью этой реакции получали водород, которым заполняли дирижабли и аэростаты.
2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na + 3H₂
При взаимодействии едкого натра с фосфором образуется гипофосфит натрия и фосфин (гидрид фосфора):
4P + 3NaOH + 3H₂O → PH₃ + 3NaH₂PO₂
В взаимодействии гидроксида натрия с серой и галогенами происходит реакция диспропорционирования. Например, с хлором и серой реакции будут протекать следующим образом:
3S + 6NaOH → Na₂SO₃ + 2Na₂S+ 3H₂O
3Cl₂ + 6NaOH → NaClO₃ +5 NaCl + 3H₂O (при нагревании)
Cl₂ + 2NaOH → NaClO + NaCl + H₂O (комнатная температура)
При контакте каустической соды с жирами происходит необратимая реакция омыления, благодаря которой производят шампуни, мыло и прочую продукцию.
При взаимодействии с многоатомными спиртами получаются белые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, которые называются алкоголятами :
HOCH₂CH₂OH + 2NаOH → NaOCH₂CH₂ONa + 2H₂O
Натрия гидроксид – это всем известная каустическая сода, самая распространенная щелочь в мире. Химическая формула NaOH. Имеет другие традиционные названия – каустик, едкая щелочь, едкий натр, гидроокись натрия, натриевая щелочь.
Едкий натр – это твердое вещество белого или желтоватого цвета, немного скользкое на ощупь, которое получают путем электролиза из хлорида натрия. Натрия гидроксид является сильной щелочью, которая способна разрушать органические вещества: бумагу, дерево, а также кожу человека, вызывая ожоги различной степени тяжести.
Свойства гидроксида натрия
Промышленность выпускает гидроокись натрия в виде белого рассыпчатого порошка без запаха. Технический едкий натр может поставляться в виде различных растворов: ртутных, химических, диафрагменных. Обычно это бесцветная или слабо окрашенная жидкость, герметически закупоренная в щелочеустойчивую тару. Также выпускается гранулированный гидроксид натрия, который служит для различных технических нужд.
Каустик является водорастворимым веществом, которое при контакте с водой выделяет большое количество теплоты. Раствор натриевой щелочи немного скользкий на ощупь, напоминает жидкое мыло.
Другие свойства гидроксида натрия
- Нерастворим в ацетоне, эфирах;
- Хорошо растворяется в глицерине, этаноле и метаноле (спиртовые растворы);
- Каустик очень гигроскопичен, поэтому соду нужно упаковывать в непромокаемую тару и хранить в сухом помещении;
- Негорюч, температура плавления - 318°С;
- Температура кипения - 1390°С;
- Опасное свойство гидроксида натрия заключается в его бурной реакции при контакте с металлами, такими как алюминий, цинк, свинец, олово. Являясь сильным основанием, едкий натр может образовывать взрывоопасный горючий газ (водород);
- Пожароопасная ситуация возникает и в случае контакта натриевой щелочи с аммиаком;
- В расплавленном виде может разрушать фарфор и стекло.
В промышленных масштабах следует осторожно пользоваться этим веществом, поскольку не соблюдение мер безопасности опасно для человека.
Применение гидроксида натрия
В пищевой промышленности натриевая щелочь известна как пищевая добавка – регулятор кислотности Е-524. Она используется при производстве какао, карамели, мороженого, шоколада и лимонадов. Также каустическую соду добавляют в хлебобулочные изделия и сдобу для более пышной консистенции, а обработка изделий раствором едкого натра перед выпечкой способствует приобретению хрустящей румяной корочки.
Применение гидроксида натрия целесообразно для получения нежной и мягкой консистенции продуктов. Например, вымачивание рыбы в щелочном растворе позволяет получить желеобразную массу, из которой готовят лютефиск – традиционное скандинавское блюдо. Таким же способом добиваются размягчения маслин и оливок.
Достаточно широко гидроокись натрия применяется в косметической промышленности. При производстве средств личной гигиены (мыло, шампуни, кремы), а также моющих средств гидроокись натрия необходима для омыления жиров и присутствует в качестве эмульгирующей щелочной добавки.
Другие сферы применения гидроксида натрия:
- В целлюлозно-бумажной промышленности;
- Для производства масел и изготовления биодизельного топлива в нефтеперерабатывающей промышленности;
- Для дезинфекции и санитарной обработки помещений, поскольку каустическая сода имеет свойство нейтрализовывать находящиеся в воздухе вредные для человека вещества;
- В быту для очистки засорившихся труб, а также для ликвидации загрязнений с различных поверхностей (кафель, эмаль и пр.).
Чем опасен едкий натр
При попадании на кожу человека, слизистые оболочки или в глаза гидроокись натрия вызывает достаточно сильные химические ожоги. Необходимо сразу же промыть пораженный участок тела большим количеством воды.
При случайном заглатывании вызывает поражение (химический ожог) гортани, полости рта, желудка и пищевода. В качестве первой помощи можно дать пострадавшему выпить воды или молока.
Популярные статьи Читать больше статей
02.12.2013
Все мы много ходим в течение дня. Даже если у нас малоподвижный образ жизни, мы все равно ходим – ведь у нас н...
604429 65 Подробнее
10.10.2013
Пятьдесят лет для представительниц прекрасного пола – это своеобразный рубеж, перешагнув который каждая вторая...
443889 117 Подробнее
02.12.2013
В наше время бег уже не вызывает массу восторженных отзывов, как это было лет тридцать назад. Тогда общество б...