Сода каустик: формула, свойства, приложение

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 05:17

Едно от важните химически съединения, синтезирани в огромни партиди годишно, е алкалния натриев хидроксид. Тя спечели такава популярност благодарение на свойствата си. Содата каустик, чиято формула е NaOH, е от голямо индустриално значение за хората. Разгледайте това вещество по-подробно.

История на откриването на материята

Първото споменаване на съединение, наподобяващо точно сода каустик по свойства, се появява в древни времена. Дори Библията съдържа известна информация за веществото нетер, извлечено от египетските езера. Предполага се, че е била сода каустик.

Аристотел, Платон и други древногръцки и римски философи и учени също споменават веществото нитрум, което се извличало от естествени резервоари и се продавало под формата на големи различно оцветени парчета (черни, сиви, бели). В крайна сметка нищо не се знае за методите за почистване по това време, така че не беше възможно да се отдели съединението от въглищата, които го замърсяват.

През 385 г. пр. н. е. е използвано производството на сапун. Процесът се основава на сода каустик. Неговата формула, разбира се, все още не беше известна,това обаче не попречи да се извлича от пепелта на растенията от рода Солянка, от езерата и да се използва за почистване на битови вещи, пране на дрехи и направа на различни сапуни.

Малко по-късно арабите се научиха да добавят етерични масла и аромати към продукта. Тогава сапунът стана красив и приятно ухаещ. Започна активното развитие на процесите и технологиите за производство на сапун.

До 17-ти век содата каустик, чиито свойства са били използвани усилено, остава неизследвана като химично съединение. Той беше комбиниран с вещества като сода, калиев хидроксид, калиеви карбонати, натрий. Всички те бяха наречени каустични основи.

По-късно ученият Дюамел дю Монсо успява да докаже разликата между тези вещества и ги разделя на основи и соли. Оттогава содата каустик получава своето истинско и постоянно име и до днес.

Синоними за имена

Трябва да се отбележи, че името на това вещество не е същото и има няколко синонима. Общо могат да бъдат обозначени 6 различни опции:

натриев хидроксид;
сода каустик;
сода каустик;
натриев алкален;
caustic;
каустична основа.

Сода каустик, това съединение се нарича в обикновените хора и индустрията. При химичния синтез е по-правилно да се каже натриева основа или сода каустик. Формулата не се променя. Най-често срещаното име е каустик. Правилното име от гледна точка на систематичната номенклатура на веществата е натриев хидроксид.

Химическиформула и структура на молекулата

Ако разглеждаме това вещество от гледна точка на химията, тогава то ще се състои от два йона: натриев катион (Na⁺) и хидроксиден анион (OH - ^{). Чрез комуникация помежду си поради електростатичното привличане на различно заредени частици, тези йони образуват сода каустик. Емпиричната формула ще бъде NaOH.}

Хидроксо групата се образува от ковалентна полярна връзка между кислород и водород, докато с натрия се задържа от йонна връзка. В разтвор алкалите напълно се дисоциират в йони, като е силен електролит.

Лабораторен метод за получаване

Индустриалните и лабораторните методи за производство на сода каустик се припокриват тясно. Често се получава в малки количества чрез химични и електрохимични методи в по-малки предприятия, отколкото в промишлени съоръжения. И тонове вещества се произвеждат по същия начин в огромни колони от електролизери.

Има няколко основни начина за синтезиране на каустик в лабораторията.

Феритен метод. Състои се от два основни етапа: първият етап е синтероване под действието на високотемпературен натриев карбонат и железен оксид (III). В резултат на това се образува натриев ферит (NaFeO₂). Във втория етап се излага на вода и се разлага до образуване на натриев хидроксид и смес от желязо и вода (Fe₂O₃H ₂O). Полученият разтвор на натриев хидроксид се изпарява до бели кристали или люспи. Неговата чистота е приблизително 92%.
Лайм начин. Състои се в реакцията на взаимодействие между натриев карбонат и калциев хидроксид (гасена вар) с образуването на калциев карбонат и каустик. Реакцията се провежда при температура от 80^oC. Тъй като получената сол се утаява, тя лесно се отделя. Останалият разтвор се изпарява и се получава натриева основа.
Диафрагмен и мембранен метод за получаване. Въз основа на работата на електролизерната инсталация. Доставя се с разтвор на готварска сол (NaCL), който се подлага на електролиза с образуване на свободен газообразен хлор и желания каустик. Разликата между тези методи е, че при диафрагмения метод основната конструктивна част на устройството е азбестова диафрагма (катод). При мембранния метод катодното и анодното пространство са разделени от специална мембрана.

По този начин се получава натриев хидроксид в лабораторията, като се избира най-изгодният финансово вариант. По правило е по-малко енергоемко.

Синтез в индустрията

Как се получава вещество като сода каустик в промишлеността? Течният и твърд каустик се извлича най-често по електрохимичен метод. Той се основава на електролизата на разтвор на естествения минерал халит, по-голямата част от който се образува от обикновена сол.

Основната характеристика на този синтез е, че страничните продукти, заедно със сода каустик, са газообразен хлор и водород. Процесът се извършва в една от трите опции:

Включена диафрагмална електролизатвърд катод;
с течен живачен катод;
мембранен твърд катод.

По-голямата част от каустик, произведен в света, все още се образува чрез мембранния метод. Получената алкална основа има доста високо ниво на чистота.

Приложения

Има доста индустрии, в които содата каустик е от значение. Приложението се основава на неговите химични и физични свойства, което прави това съединение незаменимо в много синтези и процеси.

Има няколко основни области, където натриевият хидроксид е задължителен.

Химично производство (синтез на естери, сапуни, мазнини, производство на влакна, ецване на алуминий, за получаване на петролни продукти, като катализатор в много процеси; е основното вещество за неутрализиране на киселини и съответните им оксиди; в аналитичната химия използва се за титруване; използва се и за получаване на чисти метали, много соли, други основи и органични съединения).
При производството на хартия за обработка на дървесна маса (освобождаване от дървесната субстанция лигнин).
Содата каустик също е незаменима в човешката икономическа дейност. Използването на множество почистващи препарати и почистващи продукти на негова основа е много важно. Правене на сапун, получаване на шампоани - всичко това не е пълно без сода каустик.
Необходим за синтез на биогориво.
Прилага се в национален мащаб за дегазиране и неутрализиране на токсични вещества,засягащи организмите.
Производство на лекарства и наркотични вещества.
Хранителна индустрия - сладкарски изделия, шоколад, какао, сладолед, бонбони оцветители, маслини, печени изделия.
В козметологията за отстраняване на чужди образувания (бенки, папиломи, брадавици).
Използва се в дестилерии и тютюневи фабрики.
В текстилната индустрия.
Производство на стъкло: цветно, обикновено, оптично и друго.

Очевидно, натриевият хидроксид е много важно и полезно вещество в човешката дейност. Съвсем не напразно се синтезира в света годишно в тонове - 57 милиона или повече.

Физически свойства

Бяло прахообразно вещество, понякога безцветно. Може да бъде под формата на фино кристален прах или под формата на люспи. По-често под формата на големи кристали. Точката на топене е доста ниска - 65.1^оС. Абсорбира влагата много бързо и се трансформира в хидратирана форма NaOH 3, 5Н₂О. В този случай точката на топене е още по-ниска, само 15,5^оС. Почти неограничено разтворим в алкохоли, вода. Усеща се едновременно твърдо и течно сапунено.

Много опасно в концентрирана и разредена форма. Може да увреди всички мембрани на окото, до зрителните нерви. Контактът с очите може да доведе до слепота. Следователно работата с това съединение е изключително опасна и изисква защитно оборудване.

Химически свойства

Свойствата на сода каустик се проявяват точносъщото като всички алкали: взаимодейства с киселини, киселинни оксиди, амфотерни оксиди и хидроксиди, соли. От неметали, той реагира със сяра, фосфор и халогени. Също така може да реагира с метали.

В органичната химия натриевият хидроксид реагира с амиди, естери, халогенирани алкани.

Условия на съхранение

Съхранението на натриев хидроксид се извършва при определени условия. Това е така, защото е изключително реактивен, особено когато стаята е влажна. Основните условия са както следва.

Съхранение далеч от нагреватели.
Херметически затворени и запечатани опаковки, не пропускащи влага.
Сух кристален каустик се съхранява в торби от специален състав (плътен полиетилен), течен - в тъмен стъклен съд със смлени запушалки. Ако количеството му е голямо и изисква транспортиране, тогава разтворът на сода каустик се поставя в специални стоманени контейнери и кутии.

Това вещество може да се транспортира по всеки известен метод в съответствие с правилата за безопасност, с изключение на транспортирането по въздух.

Течен натриев алкал

Освен кристален, има и воден разтвор на сода каустик. Формулата му е същата като при твърдото вещество. Химически, разтворите са по-приложими и удобни за използване. Следователно в тази форма каустик се използва по-често.

Разтвор на сода каустик, чиято формула е NaOH, се използва във всичкигорните области. Неудобно е само по време на транспортиране, тъй като е по-добре да транспортирате суха каустика. Във всички останали свойства той по никакъв начин не отстъпва на кристалите, а в някои дори ги превъзхожда.