Hydroxid sodný | |
---|---|
Všeobecné | |
Systematický název |
Hydroxid sodný |
Tradiční jména |
Hydroxid sodný, hydroxid sodný, louh, ascarit, hydroxid sodný, louh |
Chem. vzorec | NaOH |
Krysa. vzorec | NaOH |
Fyzikální vlastnosti | |
Molární hmotnost | 39,997 g/ mol |
Hustota | 2,13 g/cm³ |
Tepelné vlastnosti | |
Teplota | |
• tání | 323 °C |
• vroucí | 1403 °C |
Entalpie | |
• vzdělávání | -425,6 kJ/mol |
Tlak páry | 0 ± 1 mmHg |
Chemické vlastnosti | |
Rozpustnost | |
• ve vodě | 108,7 g/100 ml |
Klasifikace | |
Reg. Číslo CAS | 1310-73-2 |
PubChem | 14798 |
Reg. číslo EINECS | 215-185-5 |
ÚSMĚVY | [OH-].[Na+] |
InChI | InChI=lS/Na.H20/h;lH2/q+l;/p-lHEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M |
Codex Alimentarius | E524 |
RTECS | 4900000 WB |
CHEBI | 32145 |
UN číslo | 1823 |
ChemSpider | 14114 |
Bezpečnost | |
Limitní koncentrace | 0,5 mg/m³ |
LD 50 | 149 mg/kg |
Toxicita | dráždivý, vysoce toxický |
piktogramy GHS |
![]() |
NFPA 704 |
![]() |
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Hydroxid sodný ( lat. Nátrii hydroxídum ; jiné názvy - louh sodný , louh sodný [1] , hydroxid sodný , chemický vzorec - NaOH ) je anorganická chemická sloučenina , která je nejrozšířenější zásadou . Ročně se na světě vyrobí a spotřebuje asi 57 milionů tun louhu sodného.
Historie triviálních názvů hydroxidu sodného i jiných alkálií je založena na jejich vlastnostech. Název „ žíravá alkálie “ je důsledkem vlastnosti látky korodovat kůži (způsobující těžké chemické popáleniny ) [2] , papír a další organické látky. Až do 17. století byly uhličitany sodné a draselné také nazývány alkálie ( fr. alkálie ) . V roce 1736 francouzský vědec Henri Duhamel du Monceau poprvé poukázal na rozdíl mezi těmito látkami: hydroxid sodný se nazýval " louh sodný ", uhličitan sodný - " kalcinovaná soda " a uhličitan draselný - " potaš ".
V současné době se soda běžně nazývá sodné soli kyseliny uhličité . V angličtině a francouzštině znamená sodík „sodík“ a draslík „ draslík“.
Hydroxid sodný je bílá pevná látka. Je vysoce hygroskopický , „šíří se“ ve vzduchu a aktivně absorbuje vodní páru a oxid uhličitý ze vzduchu. Dobře se rozpouští ve vodě, přičemž se uvolňuje velké množství tepla. Roztok louhového mýdla na dotek.
Termodynamika roztoků
Δ H 0 rozpouštění pro nekonečně zředěný vodný roztok je -44,45 kJ/mol.
Z vodných roztoků při +12,3 ... +61,8 °C krystalizuje monohydrát (rombická syngonie), bod tání +65,1 °C; hustota 1,829 g/ cm3 ; ΔH 0 arr -425,6 kJ / mol), v rozmezí od -28 do -24 °C - heptahydrát, od -24 do -17,7 °C - pentahydrát, od -17,7 do -5,4 °C - tetrahydrát (α-modifikace) . Rozpustnost v methanolu 23,6 g/l (t = +28 °C), v ethanolu 14,7 g/l (t = +28 °C). NaOH 3,5H20 ( teplota tání +15,5 °C).
Hydroxid sodný (žíravá zásada ) - silná chemická báze (k silným zásadám patří hydroxidy, jejichž molekuly se ve vodě zcela disociují), mezi které patří hydroxidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin podskupin IA a IIA periodického systému chemických prvků D.I. Mendělejev , KOH (louh draselný), Ba(OH) 2 (žíravý baryt), LiOH , RbOH , CsOH , jakož i jednomocný hydroxid thalitý TlOH . Alkalita (zásaditost) je určena mocenstvím kovu, poloměrem vnějšího elektronového obalu a elektrochemickou aktivitou: čím větší je poloměr elektronového obalu (zvyšuje se s pořadovým číslem), tím snadněji kov vydává elektrony a vyšší je jeho elektrochemická aktivita a tím více vlevo se prvek nachází v elektrochemické řadě aktivity kovu , ve které je aktivita vodíku brána jako nulová.
Vodné roztoky NaOH mají silně alkalickou reakci ( pH 1% roztoku = 13,4). Hlavními metodami stanovení alkálií v roztocích jsou reakce na hydroxidový iont (OH - ), (s fenolftaleinem - karmínové barvení a methyloranž (methyl oranž ) - žluté barvení). Čím více hydroxidových iontů je v roztoku, tím silnější je alkálie a intenzivnější barva indikátoru.
Hydroxid sodný vstupuje do následujících reakcí:
s kyselinami, amfoterními oxidy a hydroxidyObecná reakce v iontové formě:
;Hydroxid sodný se používá k vysrážení hydroxidů kovů. Například gelovitý hydroxid hlinitý se získá tímto způsobem působením hydroxidu sodného na síran hlinitý ve vodném roztoku, přičemž se zabrání přebytku alkálie a sraženina se rozpustí. Používá se zejména k čištění vody z jemných suspenzí.
s nekovy :například s fosforem - s tvorbou fosfornanu sodného :
; se sírou ; s halogeny (dismutace chloru ve zředěném roztoku při pokojové teplotě); (dismutace chloru při zahřívání v koncentrovaném roztoku). s kovyHydroxid sodný reaguje s hliníkem , zinkem , titanem . Nereaguje se železem a mědí (kovy, které mají nízký elektrochemický potenciál ). Hliník se snadno rozpouští v louhu za vzniku vysoce rozpustného komplexu - tetrahydroxoaluminátu sodného a vodíku:
Tato reakce byla použita v první polovině 20. století v letectví : k plnění balónů a vzducholodí vodíkem v polních (včetně bojových) podmínkách, protože tato reakce nevyžaduje zdroje energie a počáteční činidla pro ni lze snadno přepravovat.
Hydroxid sodný se používá v solích k přeměně z jednoho kyselého zbytku na jiný:
s tuky ( zmýdelnění ) je taková reakce nevratná, protože výsledná kyselina s alkálií tvoří mýdlo a glycerin . Glycerin je následně extrahován z mýdlových louhů vakuovým odpařováním a dodatečným destilačním čištěním získaných produktů. Tento způsob výroby mýdla je na Blízkém východě znám již od 7. století.
V důsledku interakce tuků s hydroxidem sodným se získávají pevná mýdla (vyrábějí se z nich kostkové mýdlo) a s hydroxidem draselným buď pevná nebo tekutá, podle složení tuku.
s vícemocnými alkoholy - s tvorbou alkoholátů :Činidlo | fluorid amonný | Dusitan cesium-draslík-bismutitý | octan hořečnatý | octan zinečnatý | pikro-
kyselina lonová |
dioxy-
vinná kyselina |
brombenzen-
kyselina sulfonová |
Uranyl zinečnatý acetát |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Barva sedimentu | bílý | světle žlutá | žluto zelená | žluto zelená | bílý | bílý | světle žlutá | zelenožlutá |
Hydroxid sodný lze průmyslově vyrábět chemickými a elektrochemickými metodami.
Chemické způsoby výroby hydroxidu sodného zahrnují pyrolytické, vápenaté a feritické.
Chemické způsoby výroby hydroxidu sodného mají značné nevýhody: spotřebovává se velké množství energie a výsledný louh sodný je silně znečištěn nečistotami.
V současnosti byly tyto metody téměř zcela nahrazeny elektrochemickými výrobními metodami.
Pyrolytická metodaPyrolytická metoda výroby hydroxidu sodného je nejstarší a začíná výrobou oxidu sodného Na20 kalcinací uhličitanu sodného (například v muflové peci ). Hydrogenuhličitan sodný lze také použít jako surovinu , která se při zahřátí rozkládá na uhličitan sodný, oxid uhličitý a vodu:
Výsledný oxid sodný se ochladí a velmi opatrně (reakce nastává s uvolněním velkého množství tepla) se přidá do vody:
Vápenná metodaVápenný způsob výroby hydroxidu sodného spočívá v interakci roztoku sody s hašeným vápnem při teplotě asi 80 °C. Tento proces se nazývá kaustikace a následuje po reakci:
Reakcí vzniká roztok hydroxidu sodného a sraženina uhličitanu vápenatého . Uhličitan vápenatý se oddělí z roztoku filtrací, potom se roztok odpaří, čímž se získá roztavený produkt obsahující asi 92 % hmotnosti. NaOH. NaOH se pak roztaví a nalije do železných sudů, kde krystalizuje.
Feritová metodaFeritický způsob výroby hydroxidu sodného se skládá ze dvou stupňů:
První reakcí je proces spékání uhličitanu sodného s oxidem železa při teplotě 800–900 °C. V tomto případě vzniká sintr – uvolňuje se ferit sodný a oxid uhličitý. Dále se koláč zpracuje (vylouhuje) vodou podle druhé reakce; se získá roztok hydroxidu sodného a sraženina Fe 2 O 3 nH 2 O, která se po oddělení z roztoku vrací zpět do procesu. Výsledný alkalický roztok obsahuje asi 400 g/l NaOH. Odpařením se získá produkt obsahující asi 92 % hmotnosti. NaOH a poté získáte pevný produkt ve formě granulí nebo vloček.
Metoda je založena na elektrolýze roztoků halitu (minerálu tvořeného převážně kuchyňskou solí NaCl ) za současné produkce vodíku a chloru . Tento proces lze znázornit souhrnným vzorcem:
Žíravé alkálie a chlór se vyrábějí třemi elektrochemickými metodami. Dvě z nich jsou elektrolýza s pevnou katodou (diafragmová a membránová metoda), třetí je elektrolýza s kapalnou rtuťovou katodou (rtuťová metoda).
Ve světové výrobní praxi jsou využívány všechny tři způsoby získávání chloru a louhu s jasným trendem zvyšování podílu membránové elektrolýzy.
Index na 1 tunu NaOH | rtuťová metoda | diafragmová metoda | Membránová metoda |
---|---|---|---|
Výtěžek chlóru, % | 99 | 96 | 98,5 |
Elektřina, kWh | 3150 | 3260 | 2520 |
Koncentrace NaOH, % | padesáti | 12 | 35 |
Čistota chlóru, % | 99,2 | 98 | 99,3 |
Čistota vodíku, % | 99,9 | 99,9 | 99,9 |
Hmotnostní zlomek O 2 v chlóru, % | 0,1 | 1-2 | 0,3 |
Hmotnostní zlomek Cl - v NaOH, % | 0,003 | 1-1,2 | 0,005 |
V Rusku se přibližně 35 % veškerého vyrobeného louhu vyrábí elektrolýzou se rtuťovou katodou a 65 % elektrolýzou s pevnou katodou.
Diafragmová metodaNejjednodušší z elektrochemických metod z hlediska organizace procesu a konstrukčních materiálů pro elektrolyzér je diafragmová metoda pro výrobu hydroxidu sodného.
Solný roztok v diafragmovém článku je kontinuálně přiváděn do anodového prostoru a protéká zpravidla azbestovou diafragmou nanesenou na ocelové katodové mřížce, do které je někdy přidáno malé množství polymerních vláken.
V mnoha konstrukcích elektrolyzérů je katoda zcela ponořena pod anolytovou vrstvu (elektrolyt z anodového prostoru) a vodík uvolněný na katodové mřížce je odstraňován zpod katody pomocí plynových trubek, aniž by pronikl přes membránu do anodového prostoru. kvůli protiproudu.
Protiproud je velmi důležitým prvkem konstrukce membránové cely. Díky protiproudu směřujícímu z anodového prostoru do katodového prostoru přes porézní membránu je možné odděleně získávat louh a chlór. Protiproud je navržen tak, aby působil proti difúzi a migraci OH - iontů do anodového prostoru. Pokud je velikost protiproudu nedostatečná, začne se v anodovém prostoru ve velkém tvořit chlornanový iont (ClO - ), který pak může být na anodě oxidován na chlorečnanový ion ClO 3 - . Tvorba chlorečnanového iontu vážně snižuje proudovou účinnost chloru a je hlavním vedlejším procesem tohoto způsobu získávání hydroxidu sodného. Škodlivý je i únik kyslíku, který navíc vede k destrukci anod a v případě, že jsou vyrobeny z uhlíkatých materiálů, k pronikání fosgenových nečistot do chlóru .
na anodě - hlavní proces; ; Na katodě - hlavní proces; ;Jako anodu v membránových elektrolyzérech lze použít grafitové nebo uhlíkové elektrody. Dosud byly nahrazovány především titanovými anodami s povlakem ruthenium-titanoxidu (ORTA anody) nebo jinými anodami s nízkou spotřebou.
V další fázi se elektrolytický louh odpaří a obsah NaOH v něm se upraví na komerční koncentraci 42–50 hm. v souladu s normou.
Sůl, síran sodný a další nečistoty, když jejich koncentrace v roztoku vzroste nad jejich mez rozpustnosti, se vysráží. Roztok louhu se slije ze sraženiny a převede se jako hotový produkt do skladu nebo se pokračuje ve fázi odpařování, aby se získal pevný produkt, po kterém následuje tavení, přeměna na vločky nebo granule.
Kuchyňská sůl vysrážená ve formě krystalů se vrací zpět do procesu a připravuje se z ní tzv. reverzní solanka . Z ní, aby se zabránilo hromadění nečistot v roztocích, se před přípravou vratné solanky oddělují nečistoty.
Ztráta anolytu se doplňuje přidáním čerstvé solanky získané podzemním loužením solných vrstev, minerálních solanek, jako je bischofit , předem vyčištěných od nečistot, nebo rozpuštěním halitu. Čerstvá solanka se před smícháním s reverzní solankou očistí od mechanických suspenzí a většiny iontů vápníku a hořčíku.
Vzniklý chlor se odděluje od vodní páry, stlačuje kompresory a přivádí buď k výrobě produktů obsahujících chlor, nebo ke zkapalňování.
Vzhledem k relativní jednoduchosti a nízké ceně je diafragmová metoda pro výrobu hydroxidu sodného stále široce používána v průmyslu.
Membránová metodaMembránová metoda výroby hydroxidu sodného je energeticky nejúčinnější, ale je náročná na organizaci a provoz.
Z hlediska elektrochemických procesů je membránová metoda podobná diafragmové metodě, ale anodový a katodový prostor jsou zcela odděleny aniontově nepropustnou katexovou membránou. Díky této vlastnosti je možné získat čistší louhy než v případě diafragmové metody. Proto v membránovém elektrolyzéru, na rozdíl od membránového článku, není jeden proud, ale dva.
Stejně jako u diafragmové metody vstupuje do anodového prostoru proud solného roztoku. A v katodě - deionizovaná voda. Z anodového prostoru vytéká proud ochuzeného anolytu, který obsahuje i nečistoty chlornanové a chlorečnanové ionty a chlór a z katodového prostoru louh a vodík, které prakticky neobsahují nečistoty a blíží se komerční koncentraci, což snižuje náklady na energii. pro jejich odpařování a čištění.
Zásada získaná membránovou elektrolýzou není prakticky horší jakosti než zásada získaná metodou s použitím rtuťové katody a postupně nahrazuje zásadu získanou rtuťovou metodou.
Napájecí roztok soli (čerstvé i recyklované) a vody jsou však předem co nejvíce očištěny od případných nečistot. Toto důkladné čištění je způsobeno vysokou cenou polymerních katexových membrán a jejich zranitelností vůči nečistotám v napájecím roztoku.
Kromě toho omezený geometrický tvar, stejně jako nízká mechanická pevnost a tepelná stabilita iontoměničových membrán do značné míry určují poměrně složité konstrukce zařízení pro membránovou elektrolýzu. Ze stejného důvodu vyžadují membránové závody nejsložitější systémy automatického řízení a řízení.
Schéma membránového elektrolyzéru . Metoda kapalné katody rtutiZ elektrochemických metod výroby alkálií je nejúčinnější metodou elektrolýza se rtuťovou katodou.
Alkálie získané elektrolýzou s kapalnou rtuťovou katodou jsou mnohem čistší než zásady získané diafragmovou metodou (to je pro některá průmyslová odvětví kritické). Například při výrobě umělých vláken lze použít pouze vysoce čistý louh) a ve srovnání s membránovou metodou je organizace procesu získávání alkálie rtuťovou metodou mnohem jednodušší.
Zařízení pro elektrolýzu rtuti se skládá z elektrolyzéru, rozkladače amalgámu a rtuťového čerpadla, které jsou vzájemně propojeny rtuťovými potrubími.
Katoda elektrolyzéru je tok rtuti čerpaný čerpadlem. Anody - grafitové , karbonové nebo s nízkým opotřebením (ORTA, TDMA nebo jiné). Spolu se rtutí elektrolyzérem nepřetržitě protéká proud napájecího roztoku chloridu sodného.
Na anodě se z elektrolytu oxidují ionty chlóru a uvolňuje se chlor:
- hlavní proces; ;Z elektrolyzéru se odstraní chlór a anolyt. Anolyt opouštějící elektrolyzér je nasycen čerstvým halitem, nečistoty s ním vnesené, stejně jako vymyté z anod a konstrukčních materiálů, jsou z něj odstraněny a vráceny do elektrolýzy. Před nasycením se v něm rozpuštěný chlor extrahuje z anolytu.
Na katodě se redukují ionty sodíku, které tvoří roztok sodíku v nízké koncentraci ve rtuti ( amalgám sodíku ):
Amalgám nepřetržitě proudí z elektrolyzéru do rozkladače amalgámu. Do rozkladače je také nepřetržitě přiváděna vysoce čištěná voda. V něm je amalgám sodný v důsledku spontánního chemického procesu téměř úplně rozložen vodou za vzniku rtuti, žíravého roztoku a vodíku:
Takto získaný roztok louhu, který je komerčním produktem, neobsahuje prakticky žádné nečistoty. Rtuť se téměř úplně zbaví kovového sodíku a vrátí se do elektrolytického článku . Vodík se odstraní za účelem čištění.
Rostoucí požadavky na ekologickou bezpečnost výroby a vysoká cena kovové rtuti vedou k postupnému nahrazování rtuťové metody metodami výroby alkálie s pevnou katodou, zejména membránovou metodou.
Laboratorní metody získáváníV laboratoři se hydroxid sodný někdy vyrábí chemickými prostředky, ale častěji se používá elektrolyzér s malou membránou nebo membránou. .
V Rusku se podle GOST 2263-79 vyrábějí následující třídy louhu sodného:
Název indikátoru | TR OKP 21 3211 0400 | TD OKP 21 3212 0200 | RR OKP 21 3211 0100 | РХ 1 stupeň OKP 21 3221 0530 | РХ 2 stupeň OKP 21 3221 0540 | RD Nejvyšší stupeň OKP 21 3212 0320 | RD I. stupeň OKP 21 3212 0330 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Vzhled | Šupinatá hmota bílé barvy. Slabé zbarvení povoleno | Roztavená bílá hmota. Slabé zbarvení povoleno | Bezbarvá průhledná kapalina | Bezbarvá nebo barevná kapalina. Nechá se vykrystalizovaná sraženina | Bezbarvá nebo barevná kapalina. Nechá se vykrystalizovaná sraženina | Bezbarvá nebo barevná kapalina. Nechá se vykrystalizovaná sraženina | Bezbarvá nebo barevná kapalina. Nechá se vykrystalizovaná sraženina |
Hmotnostní zlomek hydroxidu sodného, %, ne méně než | 98,5 | 94,0 | 42,0 | 45,5 | 43,0 | 46,0 | 44,0 |
Louh sodný se používá v mnoha průmyslových odvětvích a pro domácí potřeby:
Hydroxid sodný (louh sodný) je žíravá a vysoce toxická látka s výraznými alkalickými vlastnostmi . Podle GOST 12.1.005-76 patří louh sodný mezi nebezpečné látky 2. třídy nebezpečnosti [5] [6] . Při práci s ním je proto třeba být obezřetný . Kontakt s kůží, sliznicemi a očima způsobuje těžké chemické popáleniny [7] . Kontakt s velkým množstvím hydroxidu sodného v očích způsobuje nevratné změny v očním nervu (atrofii) a v důsledku toho ztrátu zraku .
Při styku slizničních povrchů s žíravými zásadami je nutné postižené místo omýt proudem vody, při styku s kůží slabým roztokem kyseliny octové a borité . Pokud se louh sodný dostane do očí, okamžitě je nejprve vypláchněte roztokem kyseliny borité a poté vodou .
Maximální přípustná koncentrace aerosolu hydroxidu sodného NaOH ve vzduchu pracovního prostoru je 0,5 mg/m³ v souladu s GOST 12.1.007-76 [8] .
Hydroxid sodný je nehořlavý; odolné proti ohni a výbuchu [9] .
Louh sodný je látka nebezpečná pro životní prostředí , inhibuje biochemické procesy a má toxický účinek [10] [11] .
Ochrana životního prostředí musí být zajištěna dodržováním požadavků technologických předpisů, pravidel přepravy a skladování .
Maximální přípustná koncentrace ( MPC ) hydroxidu sodného ve vodě vodních útvarů pro použití v domácnostech a domácnostech (podle kationtů sodíku ) je 200 mg/dm 3 , třída nebezpečnosti 2 v souladu s hygienickými normami [12] . Je nutné kontrolovat hodnotu pH (pH 6,5-8,5 a ne více) [13] .
Přibližně bezpečná úroveň expozice (SHEL) louhu v atmosférickém vzduchu obydlených oblastí je 0,01 mg/m 3 v souladu s hygienickými normami [14] .
Pokud dojde k úniku nebo rozlití značného množství hydroxidu sodného , neutralizujte jej roztokem slabé kyseliny. Neutralizovaný roztok je odeslán k neutralizaci a likvidaci [2] .
Sloučeniny sodíku | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
anorganické |
| ||||||||||||||
organické |
| ||||||||||||||
Chemické vzorce |
Výživové doplňky | |
---|---|
|
Fotografická činidla | |||||
---|---|---|---|---|---|
Vyvíjecí agenti |
| ||||
Anti-závoje | |||||
regulátory pH |
| ||||
Konzervační látky | |||||
Změkčovače vody | |||||
tribuny | |||||
Fixační komponenty | |||||
Barvotvorné komponenty |
| ||||
Součásti toneru | dusičnan uranylu | ||||
Komponenty zesilovače | |||||
Desenzibilizátory | |||||
Senzibilizátory |
![]() | |
---|---|
V bibliografických katalozích |
|