ГІДРОКСИД НАТРІЮ (НАОХ): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ, СИНТЕЗ - ХІМІЯ - 2025

Гідроксид натрію являє собою неорганічну сполуку , хімічна формула якого NaOH , і складається з підставі Указу Президента України або лужного металу сильною. 5% -ний розчин його у воді має pH, близький до 14.

Це дуже гігроскопічне біле тверде речовина, яке також може поглинати вуглекислий газ з повітря, утворюючи карбонат натрію. Він продається в пластикових пляшках у вигляді таблеток, які не можна занадто довго піддавати впливу повітря, а також не можна поводитися зі шпателями.

Таблетки гідроксиду натрію в годинниковій склянці. Джерело: Не надано машиночитаного автора. Уолкерма припускається (на основі претензій щодо авторських прав).

Гідроксид натрію може бути синтезований шляхом взаємодії гідроксиду кальцію з карбонатом натрію. Однак в даний час він, по суті, синтезується електролізом розсолу, і є побічним продуктом виробництва хлорного газу.

Враховуючи високу основоположність NaOH, він має численні сфери використання та застосування, такі як виробництво паперу, мила, миючих засобів, барвників тощо. Він також використовується в побутових очищеннях, очищенні води, переробці алюмінію, виробництві ліків тощо; і перш за все, це вторинний зразок par excellence.

Гідроксид натрію дуже агресивний, здатний викликати подразнення та опіки шкіри та очей. Вдихаючи його пил, він може викликати набряк легенів. Тим часом його прийом всередину може завдати настільки серйозної шкоди травному тракту, що може призвести до смерті.

Будова

Безводний

Іони NaOH. Джерело: Габріель Болівар.

На верхньому зображенні показані іони, що складають NaOH. Катіон Na ⁺ представлений фіолетовою сферою, а гідроксильний аніон (гідроксид або гідроксил) OH ^- червоною та білою сферою. Іони Na ^+, і OH ^- взаємодіють між собою через електростатичне притягнення їх протилежних зарядів.

Структура гідроксиду натрію

Такі взаємодії не спрямовані, тому привабливість однієї пари Na ⁺ OH ^- іонів може впливати на привабливість інших на певній відстані. Результат полягає в тому, що іони Na ⁺ відштовхуються один від одного так само, як іони ОН ^- до тих пір, поки вони не визначать кристал мінімальної енергії там, де вони встановлять впорядковану та періодичну (кристалічну) структуру.

Тому з'являються орторомбічні кристали безводного NaOH (без води):

Представлення кристалічної структури безводного гідроксиду натрію. Джерело: Quibik через Wikipedia.

Іони залишаються достатньо згуртованими, так що безводний кристал NaOH плавиться при 323 ° C (до тих пір, поки в навколишньому середовищі немає вологості).

Гідрати

І Na ^+, і ОН ^- це іони, які легко розчиняються (гідратуються) молекулами води. Це сприяє його гідратації над і ретикулярною енергією його кристалів, через що NaOH виділяє багато енергії при контакті з водою.

Однак безводні кристали можуть приймати нерозчинені молекули води; тобто гідроксид натрію може утворювати численні гідрати, NaOH · nH ₂ O. Молекула води може або утворювати водневий зв’язок з OH ^- (HOH-OH ^- ), або координувати з Na ⁺ (Na ⁺ - ОН ₂ ).

Залежно від мольного співвідношення між NaOH та H ₂ O, можуть виникати моногідрати (NaOH · H ₂ O), дигідрати (NaOH · 2H ₂ O), тригемідрити (NaOH · 3,5H ₂ O), тетрагідрати (NaOH · 4H ₂ O) , гептагідратів (NaOH · 7H ₂ O) та ін.

Кожен з цих гідратів може кристалізуватися з водного розчину NaOH з різними масовими відсотками та при різних температурах. Отже, NaOH демонструє складну схему розчинності у воді.

Загалом, кристали гідратів менш щільні і мають більш низькі температури плавлення. Це пов’язано з тим, що молекули води "перешкоджають" взаємодії між Na ⁺ та OH ^- , додаючи диполь-дипольні сили при жертві іонних атракціонів.

Фізичні та хімічні властивості

Імена

Краща назва IUPAC: гідроксид натрію. Інші назви: Каустична сода, Аскарит (рідше)

Молярна маса

39,9971 г / моль

Зовнішній вигляд

Білі, серозні або непрозорі тверді речовини або кристали.

Точка плавлення

323 ºC

Точка кипіння

1388 ºC

Розчинність у воді

1000 г / л при температурі 25 ° С. Це показує, скільки воно може розчинятися у воді.

Їх водні розчини в'язкі, значення в'язкості приблизно у вісімдесят разів більше, ніж у води, і вони спочатку виділяють багато тепла. Якщо ви маєте з ними контакт, вони роблять шкіру слизькою, через омилення жирних кислот у шкірі.

Основність (pKb)

- 0,56

рН

5% мас / мас розчину у воді має pH, близький до 14

Індекс заломлення (nD)

При довжині хвилі 580,4 нм: 1,433 при 320 ° С та 1,421 при 420 ° С.

Стабільність

Контейнери, що містять його, повинні бути герметично закриті, щоб запобігти утворенню карбонату натрію. Це пов’язано з високою гігроскопічністю, що призводить до того, що він поглинає вологу з оточення та вміст CO ₂ .

Розкладання

При нагріванні до розкладання він виділяє дим оксиду натрію.

Точка автоматичного займання

Не горючий

В'язкість

4,0 cЗамовлення при 350 ° C

Тепло випаровування

175 кДж / моль при 1388 ºC

Поверхневе натягнення

74,35 дин / см у розчині при 2,72% мас. / Мас у воді при 18 ° С.

Реактивність

З кислотами

Реагує з органічними та неорганічними мінеральними кислотами, даючи воду та відповідну сіль. У разі сірчаної кислоти реакція екзотермічна.

2 NaOH + H ₂ SO ₄ => Na ₂ SO ₄ + 2 H ₂ O

З оксидами кислоти

Реагує з діоксидом сірки, наприклад, даючи сульфітну сіль і воду:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

З металами

Водні розчини його реагують з деякими металами, утворюючи складні солі натрію. Наприклад, його реакція з цинком породжує цинкат натрію:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Синтез

Гідроксид натрію синтезується в основному двома методами: спочатку використовуваним карбонатом натрію та електролізом хлориду натрію, який зараз набуває більшого промислового використання.

Реакція карбонату натрію та гідроксиду кальцію

Карбонат натрію реагує з гідроксидом кальцію в процесі, відомому як каустизація:

Са (ОН) ₂ + Na ₂ CO ₃ => СаСО ₃ + NaOH

Карбонат кальцію осаджується, залишаючи гідроксид натрію в супернатанті, який концентрується випарюванням.

Карбонат натрію походить раніше від сольвійського процесу:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Електроліз хлориду натрію

При електролізі хлориду натрію, присутнього в розсолі, утворюється водний газ, хлоридний газ і гідроксид натрію у водному розчині:

2 Nacl + 2 H ₂ O => H ₂ + Cl ₂ + 2 NaOH

Електролітична камера складається з відділення, що містить анод (+), виготовлений з титанового металу, і місця, де розміщений розсіл. Цей відсік відокремлений від катодного відділення (-) пористою мембраною.

На аноді відбувається наступна реакція:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (окислення)

Тим часом ця реакція відбувається в катоді:

2 H ₂ O + 2 e ^- => H ₂ + OH ^- (зменшення)

Натрій (Na ⁺ ) дифундує від анодного відділення до катодного відділення через мембрану, яка їх розділяє, утворюючи гідроксид натрію.

Програми

Чистячі засоби

Гідроксид натрію використовується для виготовлення мила та миючих засобів, що використовуються в домашніх умовах та в бізнесі. Поєднання гідроксиду натрію та хлору дає хлорне відбілювач, який використовується для прання білого одягу.

Він також виключає скупчення мастила в стоках, виробляючи його виведення шляхом перетворення в мило за допомогою процесу омилення. Це дозволяє видалити засмічувану сантехніку з будинків та інших будівель.

Фармацевтичні та лікарські засоби

Гідроксид натрію використовується для виготовлення загальних знеболюючих, таких як аспірин. Також препарати з антикоагулянтною дією, що блокують утворення тромбів, і препарати для зменшення гіперхолестеринемії.

Енергетичні процеси

Гідроксид натрію використовується у виробництві паливних елементів, які функціонують як батареї для виробництва електроенергії для різних застосувань, включаючи транспортування. Епоксидні смоли, виготовлені з втручанням гідроксиду натрію, застосовують у вітрових турбінах.

Очистка води

Гідроксид натрію використовується для нейтралізації кислотності води та сприяє виведенню з неї важких металів. Його також використовують для виробництва гіпохлориту натрію, водного дезінфікуючого засобу.

Гідроксид натрію вступає в реакцію з сульфатом алюмінію з утворенням гідроксиду алюмінію: флокуляційного агента, який використовується на водоочисних спорудах для підвищення осідання частинок, виробляючи їх освітлення.

Виготовлення паперу

Гідроксид натрію використовується з сульфіду натрію при обробці деревини для отримання целюлози, майже в чистому вигляді, що становить основу паперу. Він також використовується при переробці паперу, оскільки, допомагаючи відокремити чорнило, дозволяє використовувати його знову.

Промислове виробництво

Гідроксид натрію використовується у виробництві району, спандексу, вибухових речовин, епоксидних смол, скла та кераміки. Він використовується в текстильній промисловості для виготовлення барвників та обробки бавовняних тканин.

На заводах для очищення цукрової тростини низькотемпературний гідроксид натрію використовується для виробництва етанолу з цукрової тростини.

Ризики

Гідроксид натрію - дуже агресивна сполука, тому при контакті з шкірою він може викликати опіки, пухирі і навіть постійні рубці.

При контакті з очима це може викликати сильні опіки, набряки, біль, помутніння зору, а у важких випадках може викликати постійну сліпоту.

Проковтування гідроксиду натрію може спричинити опіки губ, язика, горла, стравоходу та шлунку. Серед звичних симптомів - нудота, блювання, судоми в шлунку та діарея.

Хоча вдихання гідроксиду натрію є рідкісним і може статися лише від присутності пилу сполуки у повітрі або від утворення туману, який його містить, він викликає подразнення в легенях.

У разі хронічного впливу це може спричинити набряк легенів та сильну задишку, що є надзвичайною ситуацією в медицині.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Вікіпедія. (2019). Їдкий натр. Відновлено з: en.wikipedia.org
3. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Їдкий натр. PubChem База даних. CID = 14798. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Американські елементи. (2019). Розчин гідроксиду натрію. Відновлено з: americanelements.com
5. Факти хімічної безпеки (2019). Їдкий натр. Відновлено з: chemicalsafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Їдкий натр. . Відновлено: nj.gov
7. Канадський центр охорони праці та безпеки праці. (2019). Бюро з питань охорони здоров'я та відповідей: гідроксид натрію. Відновлено: ccohs.ca
8. Ausetute. (sf). Гідроксид натрію та хлор шляхом електролізу. Відновлено з: ausetute.com.au