Kaustična soda: formula, svojstva, primjena

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 05:28

Jedan od važnih kemijskih spojeva koji se sintetiziraju u velikim količinama godišnje je alkalni natrijev hidroksid. Toliku popularnost stekla je zbog svojih svojstava. Kaustična soda, čija je formula NaOH, od velike je industrijske važnosti za ljude. Razmotrite ovu tvar detaljnije.

Povijest otkrića materije

Prvi spomen spoja koji po svojstvima točno nalikuje kaustičnoj sodi pojavljuje se u antičko doba. Čak i Biblija sadrži neke podatke o tvari neter, izvađenoj iz egipatskih jezera. Vjerojatno je to bila kaustična soda.

Aristotel, Platon i drugi starogrčki i rimski filozofi i znanstvenici također spominju tvar nitrum, koja se vadila iz prirodnih rezervoara i prodavala u obliku velikih komada različitih boja (crnih, sive, bijele). Uostalom, tada se ništa nije znalo o metodama čišćenja, pa nije bilo moguće odvojiti spoj od ugljena koji ga zagađuje.

U 385. godini prije Krista koristilo se pravljenje sapuna. Proces se temeljio na kaustičnoj sodi. Njegova formula, naravno, još nije bila poznata,međutim, to nije spriječilo da se vadi iz pepela biljaka roda Solyanka, iz jezera i koristi za čišćenje kućanskih potrepština, pranje rublja i izradu raznih sapuna.

Nešto kasnije, Arapi su naučili dodavati eterična ulja i aromatike u proizvod. Tada je sapun postao lijep i ugodnog mirisa. Započeo je aktivan razvoj procesa i tehnologija izrade sapuna.

Sve do 17. stoljeća, kaustična soda, čija su se svojstva uvelike koristila, ostala je neistražena kao kemijski spoj. Kombiniran je s tvarima kao što su soda, kalijev hidroksid, kalijevi karbonati, natrij. Sve su se zvale kaustične lužine.

Kasnije je znanstvenik Duhamel du Monceau uspio dokazati razliku između ovih tvari i podijelio ih na lužine i soli. Od tada je kaustična soda dobila svoj pravi i stalni naziv do danas.

Sinonimi za imena

Treba napomenuti da naziv ove tvari nije isti i da ima nekoliko sinonima. Ukupno se može odrediti 6 različitih opcija:

• natrijev hidroksid;
• kaustična soda;
• kaustična soda;
• natrijev alkal;
• caustic;
• kaustična lužina.

Kaustična soda, ovaj spoj nazivaju obični ljudi i industrija. U kemijskim sintezama ispravnije je reći natrijeva alkalna ili kaustična soda. Formula se ne mijenja. Najčešći naziv je kaustičan. Točan naziv sa stajališta sustavne nomenklature tvari je natrijev hidroksid.

Kemijskaformula i struktura molekule

Ako ovu tvar razmotrimo s gledišta kemije, tada će se sastojati od dva iona: natrijevog kationa (Na⁺) i hidroksidnog aniona (OH - ^{). Međusobno komunicirajući zbog elektrostatičkog privlačenja različito nabijenih čestica, ti ioni tvore kaustičnu sodu. Empirijska formula bit će NaOH.}

Hidrokso skupina nastaje kovalentnom polarnom vezom između kisika i vodika, dok se s natrijem drži ionskom vezom. U otopini, lužina se potpuno disocira na ione, budući da je jak elektrolit.

Laboratorijska metoda dobivanja

Industrijske i laboratorijske metode za proizvodnju kaustične sode usko se preklapaju. Često se dobiva u malim količinama kemijskim i elektrokemijskim metodama u manjim pogonima nego u industrijskim objektima. A tone tvari se proizvode na isti način u ogromnim stupovima elektrolizera.

Postoji nekoliko glavnih načina za sintetizaciju kaustika u laboratoriju.

1. Feritna metoda. Sastoji se od dvije glavne faze: prva je sinteriranje pod djelovanjem visokotemperaturnog natrijevog karbonata i željezovog oksida (III). Kao rezultat, nastaje natrijev ferit (NaFeO₂). U drugom koraku, izlaže se vodi i razlaže da nastane natrijev hidroksid i mješavina željeza i vode (Fe₂O₃H ₂O). Rezultirajuća otopina natrijevog hidroksida se ispari do bijelih kristala ili pahuljica. Njegova čistoća je približno 92%.
2. Lime way. Sastoji se u reakciji interakcije između natrijevog karbonata i kalcijevog hidroksida (gašenog vapna) s stvaranjem kalcijevog karbonata i kaustika. Reakcija se provodi na temperaturi od 80^oC. Budući da se nastala sol taloži, lako se odvaja. Preostala otopina se ispari i dobije se natrijeva lužina.
3. Dijafragma i membranska metoda dobivanja. Na temelju rada elektrolizerske instalacije. Opskrbljuje se otopinom kuhinjske soli (NaCL), koja se podvrgava elektrolizi uz stvaranje slobodnog plinovitog klora i željenog kaustičnog produkta. Razlika između ovih metoda je u tome što je kod dijafragmske metode glavni strukturni dio uređaja azbestna dijafragma (katoda). Kod membranske metode katodni i anodni prostori su odvojeni posebnom membranom.

Tako se natrijev hidroksid dobiva u laboratoriju, odabirom financijski najpovoljnije opcije. U pravilu je manje energetski intenzivan.

Sinteza u industriji

Kako se tvar kao što je kaustična soda dobiva u industriji? Tekući i čvrsti kaustik ekstrahiraju se najčešće elektrokemijskom metodom. Temelji se na elektrolizi otopine prirodnog minerala halita, čija velika većina nastaje obična sol.

Glavna značajka ove sinteze je da su nusproizvodi, zajedno s kaustičnom sodom, plinoviti klor i vodik. Proces se provodi u bilo kojoj od tri opcije:

• uključena elektroliza dijafragmečvrsta katoda;
• s katodom tekuće žive;
• membranska čvrsta katoda.

Velika većina kaustika proizvedenog u svijetu još uvijek se stvara membranskom metodom. Dobivena lužina ima prilično visoku razinu čistoće.

Prijave

Postoji dosta industrija u kojima je kaustična soda relevantna. Aplikacija se temelji na njegovim kemijskim i fizičkim svojstvima, što ovaj spoj čini nezamjenjivim u mnogim sintezama i procesima.

Postoji nekoliko glavnih područja u kojima je natrijev hidroksid neophodan.

1. Kemijska proizvodnja (sinteza estera, sapuna, masti, proizvodnja vlakana, jetkanje aluminija, za dobivanje naftnih derivata, kao katalizatora u mnogim procesima; glavna je tvar za neutralizaciju kiselina i njihovih odgovarajućih oksida; u analitičkoj kemiji koristi se za titraciju; također se koristi za dobivanje čistih metala, mnogih soli, drugih baza i organskih spojeva).
2. U proizvodnji papira za preradu drvne mase (oslobađanje od drvne tvari lignin).
3. Kaustična soda je također nezamjenjiva u ljudskoj gospodarskoj djelatnosti. Vrlo je važna upotreba brojnih deterdženata i sredstava za čišćenje na njegovoj osnovi. Izrada sapuna, nabavka šampona - sve to nije potpuno bez kaustične sode.
4. Potrebno za sintezu biogoriva.
5. Primjenjuje se na nacionalnoj razini za otplinjavanje i neutralizaciju otrovnih tvari,utječu na organizme.
6. Proizvodnja lijekova i opojnih droga.
7. Prehrambena industrija - slatkiši, čokolada, kakao, sladoled, boje za bombone, masline, peciva.
8. U kozmetologiji za uklanjanje stranih formacija (madeži, papilomi, bradavice).
9. Koristi se u destilerijama i tvornicama duhana.
10. U tekstilnoj industriji.
11. Proizvodnja stakla: obojenog, običnog, optičkog i ostalog.

Očito, natrijev hidroksid je vrlo važna i korisna tvar u ljudskoj aktivnosti. Apsolutno nije uzalud što se u svijetu sintetizira godišnje u tonama - 57 milijuna ili više.

Fizička svojstva

Bijela praškasta tvar, ponekad bezbojna. Može biti u obliku fino kristalnog praha ili u obliku pahuljica. Češće u obliku velikih kristala. Talište je prilično nisko - 65,1^oS. Vrlo brzo upija vlagu i pretvara se u hidratizirani oblik NaOH 3, 5N₂O. U ovom slučaju, točka taljenja je još niža, samo 15,5^oS. Gotovo neograničeno topiv u alkoholima, vodi. Osjeća se i čvrsta i tečna sapuna.

Vrlo opasno u koncentriranom i razrijeđenom obliku. Može oštetiti sve membrane oka, do optičkih živaca. Dodir s očima može dovesti do sljepoće. Stoga je rad s ovim spojem iznimno opasan i zahtijeva zaštitnu opremu.

Kemijska svojstva

Svojstva kaustične sode točno pokazujuisto kao i sve lužine: u interakciji s kiselinama, kiselim oksidima, amfoternim oksidima i hidroksidima, solima. Od nemetala reagira sa sumporom, fosforom i halogenima. Također može reagirati s metalima.

U organskoj kemiji, natrijev hidroksid reagira s amidima, esterima, halogeniranim alkanima.

Uvjeti skladištenja

Skladištenje natrijevog hidroksida provodi se pod određenim uvjetima. To je zato što je izrazito reaktivan, pogotovo kada je prostorija vlažna. Glavni uvjeti su sljedeći.

1. Skladištenje dalje od grijača.
2. Hermetički zatvorena i zatvorena pakiranja, ne propuštaju vlagu.
3. Suhi kristalni kaustik čuva se u vrećicama posebnog sastava (gusti polietilen), tekući - u tamnoj staklenoj posudi s brušenim čepovima. Ako je njegova količina velika i zahtijeva transport, tada se otopina kaustične sode stavlja u posebne čelične posude i kanistere.

Ova tvar se može transportirati bilo kojom poznatom metodom u skladu sa sigurnosnim propisima, isključujući prijevoz zrakom.

Tekuća natrijeva alkalna

Osim kristalne, postoji i vodena otopina kaustične sode. Njegova formula je ista kao i za krutu tvar. Kemijski, otopine su primjenjivije i prikladnije za korištenje. Stoga se u ovom obliku češće koristi kaustika.

Otopina kaustične sode, čija je formula NaOH, koristi se u svimgore navedena područja. Nezgodno je samo tijekom transporta, jer je bolje transportirati suhu kaustiku. Po svim ostalim svojstvima ni po čemu nije inferioran od kristala, a u nekima ih čak i nadmašuje.