Словом «сода» называют несколько сложных химических веществ. Пищевая, питьевая, гидрокарбонат натрия, химическая формула NaHCO3, кислая натриевая соль угольной кислоты. Кальцинированная, бельевая, карбонат натрия, химическая формула Na2CO3, натриевая соль угольной кислоты.
Каустическая, гидроксид натрия, химическая формула NaOH. Есть еще некоторые технические виды соды – кристаллогидраты, содержащие карбонат натрия, и различные марки каустика. Вышеперечисленные соединения имеют различные свойства и химические формулы. Но все они хорошо растворяются в воде, а их растворы имеют более или менее выраженную щелочную реакцию. Рассмотрим их подробнее.
Что такое кристаллическая сода
Кристаллическая сода – вещество минеральной природы, состоящее из молекул карбонатов натрия Na2CO3, NaHCO3. В природе сода существует в виде трех основных форм:
- Пищевая – гидрокарбонат натрия NaHCO3, который представляет собой мелкодисперсный порошок белого цвета без специфического запаха. С электролитической точки зрения, вещество имеет ионную кристаллическую решетку, поэтому изображается в виде ионной пары:
- Каустическая – щелочь NaOH (едкий натр), представляет собой крупные кристаллы белого цвета.
- Кальцинированная – карбонат натрия Na2CO3, существует в виде крупных белых кристаллов.
С химической точки зрения формулу кристаллической соды определяют как кристаллогидрат Na2CO3*10H2O.
Вода — растворитель для многих веществ
Химически чистой воды, состоящей только из молекул Н2О, в природе не существует, и объясняется это тем, что вода является хорошим растворителем для многих веществ, в результате чего природная вода всегда содержит в себе различные посторонние примеси.
Но прежде чем перейти к рассмотрению характера этих примесей и источников их попадания в воду, необходимо хотя бы кратко познакомиться с растворами и в первую очередь с водными растворами.
Таблица 2. Основания и соли, часто встречающиеся в воде
| Химическое обозначение | Как читается | Химическое название | Употребительное техническое название |
| Основания | |||
| NaOH | Натрий о аш | Едкий натр | Каустическая сода |
| Са (ОН)2 | Кальций о аш дважды | Гидрат окиси кальция | Гашеная известь |
| Mg (ОН)2 | Магний о аш дважды | Гидрат окиси магния | |
| Аl(ОН)3 | Алюминий о аш трижды | Гидрат окиси алюминия | |
| Fe(OH)2 | Феррум о аш дважды | Гидрат закиси железа | |
| Fe (ОН)3 | Феррум о аш трижды | Гидрат окиси железа | |
| Соли угольной кислоты
Бикарбонаты1 |
|||
| NaHCO3 | Натрий аш це о три | Бикарбонат натра, двууглекислый натр | Питьевая сода |
| Ca(HC03)2 | Кальций аш це о три дважды | Бикарбонат кальция, двууглекислый кальций | |
| Mg(HCO3
)2 |
Магний аш це о три дважды | Бикарбонат магния, двууглекислый магний | |
| Fe(HCO3)2 | Феррум аш це о три дважды | Бикарбонат железа, двууглекислое железо | |
| Карбонаты2 | |||
| Na2CO3 | Натрий два це о три | Карбонат натрия, углекислый натрий | Кальцинированная сода |
| CaCО3 | Кальций це о три | Карбонат кальция, углекислый кальций | Известняк, мел, мрамор3 |
| Mg СО3 | Магний це о три | Карбонат магния, углекислый магний | |
| Соли серной кислоты — сульфаты | |||
| Na2SO4 | Натрий два эс о четыре | Сернокислый натрий, сульфат натрия | Глауберова соль |
| CaSО4 | Кальций эс о четыре | Сернокислый кальций, сульфат кальция | Гипс CaSO4Х2H2О |
| MgSO4 | Магний эс о четыре | Сернокислый магний, сульфат магния | Горькая (английская) соль MgSO4Х7H2O |
| FeSO4 | Феррум эс о четыре | Сернокислая закись железа | Железный купорос FeSO4Х7H2O |
| Al2(SO4)3 | Алюминий два эс о четыре трижды | Сернокислый алюминий, сульфат алюминия | Глинозем сернокислый A12(SO4)3Х18H2O |
| Соли соляной кислоты — хлориды | |||
| NaCl | Натрий хлор | Хлористый натрий | Поваренная соль |
| СаС12 | Кальций хлор два | Хлористый кальций | |
| MgCl2 | Магний хлор два | Хлористый магний | |
| Соли кремниевой кислоты — силикаты | |||
| Na2SiO3 | Натрий два си о три | Кремнекислый натрий, силикат натрия | Жидкое стекло (водный раствор) |
| CaSiO3 | Кальций си о три | Кремнекислый кальций, силикат кальция | |
| MgSiO3 | Магний си о три | Кремнекислый магний, силикат магния |
Примечания:
1 Соли, образованные путем замещения металлом одного атома угольной кислоты.
2 Соли, образованные путем замещения металлом двух атомов угольной кислоты.
3 Горная порода, образовавшаяся из известняка в земной коре под воздействием высокой температуры и давления.
К растворам в широком смысле слова относят такие системы, когда молекулы одного или нескольких веществ (называемых растворенными) равномерно распределены между молекулами другого вещества (называемого растворителем).
При этом соотношение между количествами этих веществ могут меняться в широких пределах без нарушения однородности системы. Растворы могут быть жидкими, твердыми (сплавы металлов) и газообразными (нaпример, воздух).
Таким образом, растворы не имеют определенного постоянного состава, что является обязательным признаком химического соединения.
С другой стороны, молекулы растворенных веществ могут образовывать непрочные соединения с молекулами растворителя, и, следовательно, растворы не могут быть причислены к простым механическим смесям, а являются системами промежуточными между химическими соединениями и механическими смесями.
www.comodity.ru
Химические свойства
Пищевая сода – NaHCO3 (Молярная масса M = 84 г/моль)
К химическим свойствам гидрокарбоната натрия относят:
- хорошую растворимость в воде (9,59 г/ 100 г воды), при которой водный раствор называют буферным (концентрация вещества не влияет на значение pH);
- взаимодействует с сильными кислотами с образованием новых солей;
- при высоких температурах (от 60°С) разлагается с образованием CO2, H2O, Na2CO3.
Пищевую соду применяют в выпечке
Каустическая сода – NaOH (Молярная масса M = 40 г/моль)
К химическим свойствам гидроксида натрия относят:
- Взаимодействие с кислотами по реакции нейтрализации с образованием солей.
- Взаимодействие с кислотными оксидами.
- Полностью растворяется в воде с выделением большого количества тепла (высоко экзотермическая реакция).
Кальцинированная сода – Na2CO3 (Молярная масса M = 106 г/моль)
К химическим свойствам карбоната натрия относят:
- нерастворимость в ацетоне, сероуглероде, этаноле; хорошая растворимость в глицериновом сырье, воде;
- взаимодействует с более сильными кислотами с образованием солей, CO2, H2O, так как угольной кислоты в свободном виде не существует.
Молярная масса
Кристаллическая сода, образованная катионом натрия и анионом угольной кислоты, имеет молекулярную массу, равную 106 атомным единицам. Данный показатель рассчитывается из суммы масс химических элементов – атомов натрия, кислорода и углерода. Молярная же масса вещества составляет 105,99 г/моль, что практически идентично показателю молекулярной массы.
Натриевые соли угольной кислоты занимают важное место в жизни человека. Благодаря химическим свойствам, за счёт которых происходит процесс гидролиза и образование щелочной реакции воды, кристаллическая сода находит своё применение в разных областях, что делает её весьма уникальным средством.
Химические параметры кристаллической соды
Если рассматривать натрий двууглекислый как кристаллогидрат, то его физико-химические свойства, равно как и структура, находятся в прямой зависимости от температуры. Переход от 32°С до 35°С вызовет необратимую деформацию структуры молекулы:
Na2CO3*10H2O → Na2CO3*7H2O → Na2CO3*H2O
Читайте также:
К главным физико-химическим показателям вещества относят:
| Параметр | Na2CO3*10H2O | Na2CO3 |
| Т плавления, °С | 32 | 852 |
| Плотность вещества, г/см3 | 1,446 | 2,53 |
| Теплоемкость, Дж/моль*К | – | 109,2 |
| Растворимость | H2O |
Производство кальцинированной соды.
⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 17Следующая ⇒
ТЕХНОЛОГИЯ КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
К важнейшим видам продукции основной химической промышленности наряду с минеральными кислотами и удобрениями относятся содовые продукты — кальцинированная сода, каустическая сода и бикарбонат натрия.
Кальцинированная сода широко применяется во многих отраслях промышленности, а также для бытовых нужд. До 25% кальцинированной соды применяется в химической промышленности для получения бикарбоната натрия, каустической соды и других солей натрия, стекла, в анилинокрасочном и лакокрасочном производствах. Основными потребителями кальцинированной соды являются цветная и черная металлургия, нефтяная, пищевая, целлюлознобумажная, текстильная и другие отрасли промышленности.
Кальцинированная сода — Ка2С03 — представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 852 °С, плотностью 2533 кг/м3. Насыпная плотность кальцинированной соды составляет от 500 до 700 кг/м3. Выпускается также специальный сорт соды — так называемая «тяжелая» сода. Насыпная плотность «тяжелой» соды — от 800 до 1000 кг/м3. Кальцинированная сода — гигроскопичная соль. Она хорошо растворяется в воде с выделением тепла. При нагревании раствора выше 32,5 °С растворимость соды снижается.
Качество кальцинированной технической соды из нефелинового сырья определяется требованием ГОСТ 10680—70.
Методы получения соды. Кальцинированную соду получают тремя способами: аммиачным, из природной соды и комплексной переработкой нефелинов
. В нашей стране аммиачный способ является основным. Процесс переработки нефелинов с получением глинозема, содовых продуктов (соды и поташа) и цемента на основе апатито-нефелинового месторождения Кольского полуострова, а также нефелиновых руд Сибири постепенно приобретает большое значение. В отдельных зарубежных странах кальцинированную соду получают из природной соды.
В общем объеме производства доля синтетической соды, получаемой аммиачным способом, составляет 84%. а из нефелина—16%. Мощности по выпуску аммиачной соды используются на 95—100%, а нефелиновой соды — на 85—95%.
ПРОИЗВОДСТВО СОДЫ АММИАЧНЫМ СПОСОБОМ
Сырье.
Основным сырьем для производства кальцинированной соды являются мел или известняк и раствор поваренной соли. Кроме того, применяют еще ряд вспомогательных материалов — аммиак, воду, пар и электроэнергию.
Карбонатное сырье. Для получения оксида углерода (IV) и извести на содовых заводах применяют известняк или мел, называемые, карбонатным сырьем. От качества карбонатного сырья в значительной мере зависит нормальная работа содового завода. Применение известняка более желательно, чем применение мела. При увеличении влажности мела возрастает расход топлива на его обжиг и, следовательно, расход воздуха на сжигание топлива. С увеличением расхода воздуха снижается концентрация СО2 в печном газе. Кроме того, прочность мела ниже, чем известняка. Содержание СаС03 в известняке в соответствии с ОСТ 21-27—76 в пересчете на сухой продукт должно быть не менее 92%. Расход карбонатного сырья (100% СаСО3) на 1 т соды составляет 1,1—1,25 т. Содовые заводы обычно находятся вблизи месторождений карбонатного сырья.
Поваренная соль широко распространена в природе как в твердом виде, так и в виде растворов. В производстве соды аммиачным способом применяют не твердую соль, а рассол, стоимость добычи которого путем выщелачивания соли во много раз ниже стоимости добычи твердой соли. На содовых заводах к рассолу предъявляются следующие требования: он должен быть насыщенным или близким к насыщению. Максимальная концентрация ЫаС1 в воде при 15 °С равна 317 г/л.
В содовой промышленности концентрацию растворов принято выражать в так называемых нормальных делениях (н.д.). Одно нормальное деление соответствует содержанию 1/20 экв. вещества в 1 л раствора. На практике применяют рассол, содержащий 305—310 г/л NаСl, что соответствует 104,3— 106,0 н. д. Увеличение концентрации NаСl благоприятно влияет на степень его использования, что ведет к уменьшению удельного расхода рассола, к снижению расхода аммиака, известняка, пара, воды, электроэнергии на 1 т соды.
На производство 1 т кальцинированной соды расходуется около 1,5 т поваренной соли.
Аммиак в производстве соды находится в замкнутом цикле: после регенерации в отделении дистилляции он возвращается обратно в производство. Для восполнения неизбежных потерь в цикл вводят аммиачную воду, содержащую до 25% г NH3. Аммиачная вода, поступающая с коксохимических заводов, содержит сульфид аммония, предохраняющий стальную аппаратуру и трубопроводы от коррозии. При использовании синтетической аммиачной воды в технологический процесс производства соды вместе с аммиачной водой вводят Nа2S.
Общая схема производства.
Сложный процесс производства соды можно разделить на несколько стадий (так называемые станции или отделения):
1) предварительная очистка рассола от солей кальция и магния;
2) абсорбция — насыщение рассола аммиаком и частично оксидом углерода (IV) с получением аммонизированного рассола;
3) карбонизация — насыщение аммонизированного рассола оксидом углерода (IV) с образованием бикарбоната натрия в виде суспензии;
4) фильтрование — отделение суспензии бикарбоната натрия от фильтровой жидкости;
5) дистилляция — регенерация аммиака и оксида углерода (IV) из фильтровой жидкости;
6) кальцинирование (кальцинация) — разложение бикарбоната натрия на карбонат натрия (кальцинированную соду), воду и оксид углерода (IV).
Кроме основных процессов, при производстве соды протекает ряд побочных процессов, не имеющих непосредственного отношения к получению соды. Аммиак регенерируют из хлорида аммония путем обработки раствора известковым молоком:
2NH4СL + Са(ОН)2 = 2NH3 + 2Н20 + СаСl2
В отделении дистилляции образующийся аммиак отгоняют из раствора водяным паром и направляют в отделение абсорбции. Раствор хлорида кальция является отходом производства.
Для получения известкового молока необходима известь СаО, которую на содовых заводах получают путем обжига карбонатного сырья (мела или известняка) в известково-обжигательных печах при температуре 1100—1200 °С.Образующийся при обжиге оксид углерода (IV) используют в процессе карбонизации, а известь СаО гасят избытком воды с получением известкового молока:
СаО + Н20 = Са(ОН)2
Таким образом, получение соды аммиачным способом можно изобразить в виде схемы, показывающей взаимную связь между отдельными стадиями процесса:
На рис. 1 показана общая технологическая схема производства кальцинированной соды по аммиачному способу.
Водный раствор поваренной соли, содержащий 305—310 г/л, предварительно очищенный от солей кальция и магния, самотеком поступает в промыватель 1,где поглощает оксид углерода (IV) из газов, выходящих из карбонизационной колонны 7,
и аммиак из газов, поступающих с вакуум-фильтров 5.После поглощения С02 и NH3 отходящие газы удаляются в атмосферу. Из промывателя газов 1рассол поступает в абсорбер 2для поглощения аммиака и оксида углерода (IV), содержащихся в газах дистилляционной колонны 3.Непоглощенные газы из абсорбера 2направляют вакуум-насосом в промыватель 1. Аммонизированный рассол, предварительно охлажденный в холодильнике 6,непрерывно поступает в карбонизационную колонну 7, заполняя ее почти доверху. Сюда же поступает газ, предварительно промытый и очищенный, из известково-обжигательных печей 10(37—40% С02) и смешанный газ (смесь газа известково-обжигательных печей и газа содовых печей). В смешанном газе содержится 60—80% С02 — при двух вводах газа в карбонизационную колонну — и около 50% С02 —при одном вводе. Газы подают в колонну7 с помощью компрессоров 8 и 12.
Рис. 1. Технологическая схема получения кальцинированной соды аммиачным способом:
1-промыватель газов; 2-абсорбер; 3-дистнлляциоиная ;4-смеситель; 5 — вакуум-фильтр; 6 — холодильник аммонизированного рассола 7 — карбонизационная колонна; 8, 12 — компрессоры; 9 — холодильник-газоочистатель; 10 -известково-обжигательная печь; 11- аппарат для гашения извести; 13 — холодильник-промыватель, 14 — содовая печь.
В карбонизационной колонне 7 протекает основная реакция образования бикарбоната натрия. Суспензию кристаллического бикарбоната натрия в растворе хлорида аммония и непрореагировавшего хлорида натрия направляют в вакуум-фильтр 5для выделения бикарбоната натрия. Маточную жидкость, содержащую углеаммонийные соли и хлорид аммония (фильтрат) подают из вакуум-фильтров в дистилляционную колонну 3,где осуществляется регенерация аммиака из раствора, содержащего хлорид и карбонат аммония. При нагревании раствора до 70— 80 °С карбонат аммония разлагается; разложение хлорида аммония проводят в дистиллере-смесителе 4,куда он поступает из колонны 3.
Сюда же подают известковое молоко, полученное гашением извести в аппарате 11. Регенерированные аммиак и оксид углерода (IV) отгоняют из раствора паром, подаваемым в нижнюю часть аппарата 4,и они поступают в абсорбер 2на поглощение рассолом. После отгонки аммиака полученный раствор содержит в основном хлорид кальция и не вступивший в реакцию хлорид натрия. Этот раствор, называемый дистиллерной жидкостью, является отходом производства.
Осадок NаНСО3 промывают на вакуум-фильтре 5и подают во вращающуюся содовую печь 14на кальцинирование, в результате чего образуется сода, пары воды и оксид углерода (IV). Кальцинированная сода из печи 14поступает на склад и далее на упаковку.
⇐ Предыдущая14Следующая ⇒
ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между…
Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем…
ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования…
Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? — задался я вопросом…
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
Нахождение в природе
Кристаллический натрий двууглекислый – природное ископаемое, образованное из отложений морских водорослей. В природе ее можно найти в нескольких формах кристаллогидратов. Так, гидрокарбонат натрия известен как нахколит, кристаллогидрат с 2 молекулами воды (Na2CO3*NaHCO3*2H2O) – трона, с 10 молекулами воды – натрит, а с одной молекулой воды – термонатрит.
По словам геологов, основные российские запасы соды находятся в Западной Сибири и Забайкальском крае. Также известны соленые озера в Танзании (Натрон) и Калифорнии (Сирлс).
Впервые упоминание троны происходит в Вайоминге, штате США. Геологоразведочная экспедиция открыла содовое месторождение в Грин-Ривере в середине XX века (1938 год).
Правила использования
При контакте с содой необходимо придерживаться правил безопасности, использовать средства защиты. Обратите внимание:
- Особенностью применения является предупреждение контакта со слизистыми оболочками. По меньшей мере это чревато раздражением и воспалением, а в худшем случае химическим ожогом. Длительный контакт с химическим соединением провоцирует развитие экземы, поэтому нужно использовать средства индивидуальной защиты: респиратор, очки и защитный костюм.
- В помещениях, где ведутся работы с веществом, должна присутствовать приточно-вытяжная вентиляция, а показатели воздуха соответствовать установленным нормам.
- При попадании ее в глаза, на кожу нужно промыть их большим количеством воды.
- В процессе приготовления пищи карбонат натрия не должен находиться рядом с продуктами питания.
Применение
Благодаря антисептическому действию, NaHCO3 используют в медицине при лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта (изжога, отрыжка), ожогах (устраняет болевые ощущения).
Техническая, или кальцинированная сода, применяется в быту как пятновыводитель, а также в садоводстве для борьбы с вредителями.
Гидроксид натрия применяют на химическом и нефтехимическом производстве в качестве реагента (производство биодизеля), а также нейтрализатора кислых примесей в системе стоков. В целлюлозно-бумажной промышленности едкий натр – главное звено сульфатной варки. Актуально применение щелочи в мыловарении – свойство NaOH омывать жиры и масла используется для производства моющих средств.
Каустическая сода применяется только в быту
Едкий натр: формула, свойства, применение
Одним из важных химических соединений, синтезируемых огромными партиями ежегодно, является щелочь гидроксид натрия. Такую популярность она заслужила благодаря своим свойствам. Едкий натр, формула которого — NaOH, имеет большое промышленное значение для человека. Рассмотрим данное вещество подробнее.
История открытия вещества
Впервые упоминания о соединении, по свойствам напоминающем именно едкий натр, появляются еще в глубокой древности. Даже Библия содержит некоторые сведения о веществе neter, добываемом из египетских озер. Предположительно это и была каустическая сода.
Аристотелем, Платоном и другими древнегреческими и римскими философами и учеными также упоминается вещество nitrum, которое добывали из природных водоемов и продавали в виде больших разноокрашенных кусков (черных, серых, белых). Ведь о методах очистки тогда еще не знали ничего, поэтому отделить соединение от угля, загрязняющего его, возможности не было.
В 385 году до нашей эры нашло применение мыловарение. В основе процесса использовался едкий натр. Формула его, конечно, еще известна не была, однако это не мешало добывать его из золы растений рода Солянка, из озер и использовать для чистки бытовых предметов, стирки белья, изготовления различного мыла.
Чуть позже арабы научились добавлять в продукт эфирные масла, ароматические вещества. Тогда мыло стало красивым и приятно пахнущим. Начиналось активное развитие процессов и технологий мыловарения.
До самого XVII века едкий натр, свойства которого вовсю использовались, как химическое соединение оставался неизученным. Его объединяли с такими веществами, как сода, гидроксид калия, карбонаты калия, натрия. Все они носили название едких щелочей.
Позже ученый Дюамель дю Монсо сумел доказать различие этих веществ и разделил их на щелочи и соли. С тех пор едкий натр и получил свое истинное и постоянное до сегодняшнего дня имя.
Синонимы названий
Следует отметить, что название этого вещества неодинаково и имеет несколько синонимов. Всего можно обозначить 6 разных вариантов:
- гидроксид натрия;
- натр едкий;
- сода каустическая;
- натриевая щелочь;
- каустик;
- едкая щелочь.
Каустической содой данное соединение называют в простонародье и промышленности. В химических синтезах более правильно говорить натриевая щелочь или едкий натр. Формула от этого не меняется. Самое обыденное название — каустик. Правильным с точки зрения систематической номенклатуры веществ является название гидроксид натрия.
Химическая формула и строение молекулы
Если рассматривать данное вещество с точки зрения химии, то оно будет состоять из двух ионов: катиона натрия (Na+) и гидроксид-аниона (ОН-). Связываясь между собой за счет электростатического притяжения разнозаряженных частиц, данные ионы формируют едкий натр. Формула эмпирического вида будет NaOH.
Гидроксогруппа образована ковалентной полярной связью между кислородом и водородом, при этом с натрием она удерживается ионной связью. В растворе щелочь полностью диссоциирует на ионы, являясь сильным электролитом.
Лабораторный способ получения
Промышленные и лабораторные способы получения едкого натра тесно перекликаются. Часто в малых количествах его получают химическими и электрохимическими методами в более маленьких установках, чем на промышленных объектах. А тонны вещества теми же способами производятся в огромных колоннах электролизерах.
Можно назвать несколько основных способов синтеза каустика в лаборатории.
- Ферритный способ. Состоит из двух основных этапов: на первом происходит спекание под действием высокой температуры карбоната натрия и оксида железа (III). В результате образуется феррит натрия (NaFeO2). На втором этапе он подвергается действию воды и разлагается с образованием гидроксида натрия и смеси железа с водой (Fe2O3*H2O). Полученный едкий натр из раствора выпаривают до кристаллов или хлопьев белого цвета. Его чистота составляет примерно 92%.
- Известковый способ. Заключается в реакции взаимодействия между карбонатом натрия и гидроксидом кальция (гашеной известью) с образованием карбоната кальция и каустика. Реакцию проводят при температуре 80оС. Так как образующаяся соль выпадает в осадок, то ее легко отделяют. Оставшийся раствор выпаривают и получают натриевую щелочь.
- Диафрагменный и мембранный способ получения. Основан на работе установки электролизера. В нее подается раствор соли поваренной (NaCL), который подвергается электролизу с образованием свободного газообразного хлора и нужного продукта каустика. Разница данных методов в том, что при диафрагменном способе главной структурной частью устройства является диафрагма из асбеста (катод). При мембранном способе катодное и анодное пространство разделено специальной мембраной.
Таким образом и получают в лаборатории гидроксид натрия, выбирая наиболее выгодный в материальном плане вариант. Он же, как правило, менее энергозатратный.
Синтез в промышленности
Как же получают в промышленности такое вещество, как натр едкий? Жидкий и твердый каустик добывается чаще всего электрохимическим способом. Он основан на электролизе раствора природного минерала галита, подавляющая часть которого сформирована поваренной солью.
Главная особенность такого синтеза в том, что побочными продуктами вместе с едким натром являются газообразные хлор и водород. Процесс осуществляется в любом из трех вариантов:
- электролиз диафрагменный на твердом катоде;
- с жидким катодом из ртути;
- мембранный с твердым катодом.
Подавляющее большинство производимого в мире каустика образуется все же по методу с мембраной. Полученная щелочь отличается достаточно высоким уровнем чистоты.
Области применения
Существует достаточно много отраслей, в которых актуален едкий натр. Применение основано на его химических и физических свойствах, делающих данное соединение незаменимым во многих синтезах и процессах.
Можно выделить несколько основных областей, в которых гидроксид натрия — обязательный элемент.
- Химическое производство (синтез сложных эфиров, мыла, жиров, получение волокон, травление алюминия, для получения продуктов нефтепереработки, как катализатор во многих процессах; является основным веществом для нейтрализации кислот и соответствующих им оксидов; в аналитической химии применяется для титрования; также используется для получения чистых металлов, многих солей, других оснований и органических соединений).
- При производстве бумаги для обработки целлюлозы древесины (избавления от древесного вещества лигнина).
- В хозяйственной деятельности человека также незаменим едкий натр. Применение многочисленных моющих и чистящих средств на его основе очень актуально. Мыловарение, получение шампуней — все это не обходится без каустической соды.
- Необходим для синтеза биотоплива.
- Применяется в государственных масштабах для дегазации и нейтрализации отравляющих веществ, воздействующих на организмы.
- Производство лекарств и наркотических средств.
- Пищевая отрасль — кондитерские изделия, шоколад, какао, мороженое, окрашивание конфет, маслин, выпечка хлебобулочных изделий.
- В косметологии для удаления инородных образований (родинки, папилломы, бородавки).
- Используется на ликеро-водочных и табачных комбинатах.
- В текстильной промышленности.
- Производство стекла: цветного, обычного, оптического и прочего.
Очевидно, что гидроксид натрия — очень важное и полезное в деятельности человека вещество. Совершенно не зря оно синтезируется в мире ежегодно в тоннах — 57 миллионов и более.
Физические свойства
Белое порошкообразное вещество, иногда бесцветное. Может быть в виде мелкокристаллического порошка либо в виде хлопьев. Чаще в форме крупных кристаллов. Температура плавления достаточно низкая — 65,1
оС. Очень быстро поглощает влагу и переходит в гидратированную форму NaOH·3,5Н2О. В этом случае температура плавления еще меньше, всего 15,5оС. Практически неограниченно растворяется в спиртах, воде. На ощупь как твердое вещество, так и жидкое мылкое.
Очень опасное в концентрированном и разбавленном виде. Способно повреждать все оболочки глаза, вплоть до зрительных нервов. Попадание в глаза может закончиться слепотой. Поэтому работа с данным соединением крайне опасна и требует защитных приспособлений.
Химические свойства
Едкий натр свойства проявляет точно такие же, как и все щелочи: взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами, амфотерными оксидами и гидроксидами, солями. Из неметаллов вступает в реакции с серой, фосфором и галогенами. Также способен реагировать с металлами.
В органической химии гидроксид натрия вступает во взаимодействие с амидами, эфирами, галогензамещенными алканами.
Условия хранения
Хранение натра едкого осуществляется по определенным условиям. Это объясняется тем, что он крайне реакционноспособен, особенно, когда помещение влажное. Основными условиями можно назвать следующие.
- Хранение вдали от отопительных приборов.
- Герметично закрытые и запаянные упаковки, не способные пропускать влагу.
- Сухой кристаллический каустик хранится в мешках специального состава (плотный полиэтилен), жидкий — в темной стеклянной таре с притертыми пробками. Если же количество его большое и требует транспортировки, то раствор натра едкого помещают в специальные стальные контейнеры и канистры.
Перевозить данное вещество можно любым известным способом с соблюдением правил техники безопасности, исключая транспортировку по воздуху.
Жидкая натриевая щелочь
Помимо кристаллического, существует еще водный раствор едкого натра. Формула его та же, что и для твердого. В химическом отношении растворы более применимы и удобны в использовании. Поэтому в такой форме каустик используется чаще.
Раствор едкого натра, формула которого — NaOH, находит применение во всех вышеперечисленных областях. Он неудобен только при транспортировании, так как перевозить лучше сухой каустик. По всем остальным свойствам нисколько не уступает кристаллам, а в некоторых и превосходит их.
fb.ru
Примечания
- ↑ 12 Рукк, 1992.
- Аликберова.
- Юрий Константинов. Лечение содой. Народные рецепты — Litres 2019 isbn 5040325053
- Soda Ash Statistics and Information (USGS) — 2021 mineral commodity summary
- Lazenby, Henry US soda ash producers aim to capture more market share with cleaner footprint (англ.). Mining Weekly (26 June 2014). Дата обращения: 22 августа 2021.
- Global soda ash industry – emerging dynamics — Blogs — Televisory
- История создания и развития Березниковского содового завод, Государственный архив Пермской области, 1997
- WebCite query result
- Патент на изобретение (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 6 октября 2013. Архивировано 8 июля 2014 года.
- Гурлев, 1988, с. 298.
- «Soda»: An etymological «headache»?
Электролизные методы.
Когда концентрированный раствор хлорида натрия подвергается электролизу, образуются хлор и гидроксид натрия, но они реагируют друг с другом с образованием гипохлорита натрия – отбеливающего вещества. Этот продукт, в свою очередь, особенно в кислых растворах при повышенных температурах, окисляется в электролизной камере до перхлората натрия. Чтобы избежать этих нежелательных реакций, электролизный хлор должен быть пространственно отделен от гидроксида натрия.
В большинстве промышленных установок, используемых для получения электролизной каустической соды, это осуществляется с помощью диафрагмы, помещенной вблизи анода, на котором образуется хлор. Существуют установки двух типов: с погруженной или непогруженной диафрагмой. Камера установки с погруженной диафрагмой целиком заполняется электролитом. Соляной раствор втекает в анодное отделение, где из него выделяется хлор, а раствор каустической соды заполняет катодное отделение. В установке с непогруженной диафрагмой раствор каустической соды отводится из катодного отделения по мере образования, так что камера оказывается пустой. В некоторых установках с непогруженной диафрагмой в пустое катодное отделение напускается водяной пар, чтобы облегчить удаление каустической соды и поднять температуру.
В диафрагменных установках получается раствор, содержащий как каустическую соду, так и соль. Большая часть соли выкристаллизовывается, когда концентрация каустической соды в растворе доводится до стандартного значения 50%. Такой «стандартный» электролизный раствор содержит 1% хлорида натрия. Продукт электролиза пригоден для многих применений, например для производства мыла и чистящих препаратов. Однако для производства искусственного волокна и пленки требуется каустическая сода высокой степени очистки, содержащая менее 1% хлорида натрия (соли). «Стандартный» жидкий каустик можно надлежащим образом очистить методами кристаллизации и осаждения.
Непрерывное разделение хлора и каустика можно также осуществить в установке с ртутным катодом. Металлический натрий образует с ртутью амальгаму, которая отводится во вторую камеру, где натрий выделяется и реагирует с водой, образуя каустик и водород. Хотя концентрация и чистота соляного раствора для установки с ртутным катодом более важны, чем для установки с диафрагмой, в первой получается каустическая сода, пригодная для производства искусственного волокна. Ее концентрация в растворе составляет 50–70%. Более высокие затраты на установку с ртутным катодом оправдываются получаемой выгодой.
Краткая история развития содовой промышленности
Сода была известна еще в глубокой древности в качестве вещества, применявшегося для чистки и шипевшего при соприкосновении с уксусом. Добывалась она до конца 18 века преимущественно из естественных месторождений Венгрии, Египта и других частей Африки и из золы морских растений, преимущественно в Испании. Сода того времени не отличалась чистотой. В 1775 г. французская академия объявила премию в 12 тыс. ливров за лучший способ приготовления соды из поваренной соли. Однако удачного разрешении задачи в то время найти не удалось. И только, когда наступила французская революция 1789 – 1794гг., и Франция, испытавшая блокаду и окруженная войсками коалиции, была отрезана от подвоза иностранного сырья и товаров, Комитетом общественного спасения вновь был объявлен призыв ко всем гражданам – найти путь освобождения отечественной промышленности от зависимости от заграничных товаров и материалов. Ответом на призыв явились 16 предложений фабрикации соды, из коих первенство отдано было методу, автором которого был врач Николай Леблан.
Метод Леблана
Способ Леблана состоял в приготовлении из поваренной соли при помощи серной кислоты сульфата и дальнейшей переработке последнего с углем и углекислым кальцием (мелом или известняком) на соду. Способ Леблана привился в промышленности, и долгое время был единственным в содовой технике. Наибольшее развитие способ Леблана получил в Англии.
Метод Сольвея
В семидесятых годах ΧΙΧ столетия выступил на сцену новый способ приготовления соды, предложенный бельгийским инженером Эрнестом Сольвэ. Этот способ произвел полный переворот в содовой технике. Сущность этого метода состояла в насыщении природных соляных растворов аммиаком и углекислым газом и переработке получающегося при этом осадка бикарбоната на кальцинированную соду посредством простого прокаливания. Отличительною особенностью разработанного Сольвэ способа фабрикации является непрерывность процесса во всех его стадиях. Изобретательности Сольвэ содовая техника обязана введением в практику знаменитых сольвеевских колонн для насыщения аммиачного рассола углекислым газом, для получения аммиачного рассола и для отгонки аммиака из маточных жидкостей при фильтрации бикарбоната.
Метод Гонигмана
После Сольвэ наибольший успех в производстве кальцинированной соды путем аммиачного процесса выпал на Морица Гонигмана, который удачно разрешил задачу насыщении аммиачного рассола не в колоннах, а в последовательно соединенных цилиндрических резервуарах. Однако неблагоприятным отличием способа Гонигмана является периодичность процесса.
Содовая промышленность в России
Содовая промышленность в России начала свое развитие с леблановского способа. Первый содовый завод в России был построен в 1884 г. в Сибири на базе природного сульфата натрия. Попытка осуществить аммиачный способ в России независимо от Сольвэ была предпринята инженером Лихачевым, в 1868 г. построившим небольшой завод по аммиачному способу в Казанской губернии на базе привозной поваренной соли. Однако из – за больших потерь соли и аммиака при их высокой стоимости завод просуществовал только 4 года. Аммиачный способ утвердился в России, когда в 1883 г. был построен фирмой Сольвэ при участии русских капиталовложений содовый завод в г. Березники на базе Соликамского месторождения поваренной соли. В 1893 г. был построен второй – Донецкий содовый завод, а в 1899 г – в г. Славянске.
Зачем еще нужна сода?
Неужели весь этот сложный процесс производства пищевой соды был придуман лишь для того, чтобы булки были более пышными? Этот продукт может быть очень полезен в быту, при этом он абсолютно безопасен, нетоксичен, пожаро- и взрывобезопасен.
Сода – универсальное моющее и чистящее средство: для посуды, кафеля, раковины, ванной, при этом она не вредит коже рук и полностью смывается водой. С помощью соды можно очистить чайник от накипи (2 ст л соды + 500 мл кипятка, 5 часов) и прочистить сливные трубы (5 ст л соды + 100 мл уксуса, 1 час).
Еще одна особенность соды – она не только очищает, но избавляет от неприятного запаха, поэтому ее можно нанести на ковер или мягкую мебель, оставить на 10-15 минут, а затем пропылесосить.
Сода является мягким абразивом, который очищает и дезинфицирует детские вещи и игрушки, при этом абсолютно безопасен для кожи малышей. Для эффективного удаления пятен и устранения неприятных запахов при стирке можно добавлять соду: в отличие от некоторых стиральных порошков сода гипоаллергенна.
Сода – прекрасное чистящее средство
Процесс Сольве.
Также по теме:
СОДА
Осуществленный в конце 1860-х годов двумя бельгийцами, братьями Эрнестом и Альфредом Сольве, аммиачный способ получения кальцинированной соды основан на реакции взаимодействия гидрокарбоната аммония с хлоридом натрия, в результате которой получаются хлорид аммония и гидрокарбонат натрия. На практике процесс проводят, вводя в почти насыщенный раствор хлорида натрия сначала аммиак, а потом диоксид углерода. Гидрокарбонат натрия выпадает в осадок, когда диоксид углерода вводится в раствор:
Также по теме:
СОЛЬВЕ, ЭРНЕСТ ГАСТОН
Прокаливая отфильтрованный гидрокарбонат натрия, получают карбонат натрия и диоксид углерода, который используют повторно:
Экономичность процесса Сольве связана с тем, что аммиак регенерируется путем обработки раствора хлорида аммония оксидом кальция, который получают из карбоната кальция путем нагрева (при этом одновременно образуется также используемый в процессе диоксид углерода):
Хлорид кальция, образующийся в процессе извлечения аммиака, является важным побочным продуктом.
