ГИДРОКСИД НАТРИЯ (НАОХ): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, СИНТЕЗ - ХИМИЯ - 2026

Гидроксид натрия представляет собой неорганическое соединение , химическая формула которого NaOH , и состоит из основани или щелочного металла сильной. Его 5% раствор в воде имеет pH, близкий к 14.

Это очень гигроскопичное твердое вещество белого цвета, которое также может поглощать двуокись углерода из воздуха с образованием карбоната натрия. Он продается в пластиковых бутылках в виде таблеток, которые нельзя слишком долго подвергать воздействию воздуха, и их нельзя обрабатывать шпателем.

Таблетки гидроксида натрия в часовом стекле. Источник: Машиночитаемый автор не предоставлен. Предполагается Уокерма (на основании заявлений об авторских правах).

Гидроксид натрия можно синтезировать путем реакции гидроксида кальция с карбонатом натрия. Однако в настоящее время он в основном синтезируется электролизом рассола и является побочным продуктом производства газообразного хлора.

Учитывая высокую основность NaOH, он имеет множество применений и применений, таких как производство бумаги, мыла, моющих средств, красителей и т. Д. Он также используется в бытовой химии, очистке воды, обработке алюминия, производстве лекарств и т.д .; и, прежде всего, это по преимуществу вторичный узор.

Гидроксид натрия очень едкий и может вызывать раздражение и ожоги кожи и глаз. Вдыхая его пыль, он может вызвать отек легких. Между тем его прием внутрь может нанести настолько серьезный вред пищеварительному тракту, что может привести к летальному исходу.

Структура

безводный

Ионы NaOH. Источник: Габриэль Боливар.

На верхнем изображении показаны ионы, входящие в состав NaOH. Катион Na ⁺ представлен фиолетовой сферой, а гидроксильный анион (гидроксид или гидроксил) OH ^- красно-белой сферой. Ионы Na ⁺ и OH ^- взаимодействуют друг с другом за счет электростатического притяжения своих противоположных зарядов.

Строение гидроксида натрия

Такие взаимодействия являются ненаправленными, поэтому притяжение одной пары ионов Na ⁺ OH ^- может влиять на притяжение других пар на определенном расстоянии. В результате ионы Na ⁺ отталкиваются друг от друга так же, как ионы OH ^- , до тех пор, пока не образуют кристалл с минимальной энергией, где они устанавливают упорядоченную и периодическую (кристаллическую) структуру.

Таким образом появляются ромбические кристаллы безводного NaOH (без воды):

Изображение кристаллической структуры безводного гидроксида натрия. Источник: Quibik через Википедию.

Ионы остаются достаточно связными, так что безводный кристалл NaOH плавится при 323ºC (до тех пор, пока в окружающей среде нет влажности).

Увлажняет

И Na ^+, и OH ^- представляют собой ионы, которые легко сольватируются (гидратируются) молекулами воды. Это способствует его гидратации сверх ретикулярной энергии его кристаллов, так что NaOH выделяет много энергии при контакте с водой.

Однако безводные кристаллы могут содержать нерастворенные молекулы воды; то есть гидроксид натрия может образовывать многочисленные гидраты, NaOH · nH ₂ O. Молекула воды может образовывать водородную связь с OH ^- (HOH-OH ^- ) или координироваться с Na ⁺ (Na ⁺ - ОН ₂ ).

В зависимости от молярного соотношения между NaOH и H ₂ O могут возникать моногидраты (NaOH · H ₂ O), дигидраты (NaOH · 2H ₂ O), тригемидраты (NaOH · 3,5H ₂ O), тетрагидраты (NaOH · 4H ₂ O). , гептагидраты (NaOH · 7H ₂ O) и другие.

Каждый из этих гидратов может кристаллизоваться из водного раствора NaOH с различным массовым процентом и при разных температурах. Следовательно, NaOH демонстрирует сложную диаграмму растворимости в воде.

В целом кристаллы гидратов менее плотные и имеют более низкие температуры плавления. Это связано с тем, что молекулы воды «препятствуют» взаимодействиям между Na ⁺ и OH ^- , добавляя диполь-дипольные силы в жертву ионному притяжению.

Физические и химические свойства

имена

Предпочтительное название IUPAC: гидроксид натрия. Другие названия: Каустическая сода, Аскарит (реже).

Молярная масса

39,9971 г / моль

Внешность

Белое, серозное или непрозрачное твердое вещество или кристаллы.

Температура плавления

323 ºC

Точка кипения

1,388 ºC

Растворимость воды

1000 г / л при температуре 25 ° C. Это показывает, насколько он может растворяться в воде.

Их водные растворы вязкие, их вязкость примерно в восемьдесят раз больше вязкости воды, и поначалу они выделяют много тепла. При контакте с ними кожа становится скользкой из-за омыления содержащихся в ней жирных кислот.

Основность (пКб)

- 0,56

pH

5% -ный раствор в воде имеет pH, близкий к 14.

Показатель преломления (нД)

На длине волны 580,4 нм: 1433 при 320 ° C и 1421 при 420 ° C.

стабильность

Емкости с ним должны быть герметично закрыты, чтобы предотвратить образование карбоната натрия. Это связано с его высокой гигроскопичностью, которая приводит к поглощению влаги из окружающей среды и содержанию CO ₂ .

декомпозиция

При нагревании до разложения выделяет дым оксида натрия.

Точка самовоспламенения

Не горючий

вязкость

4,0 сПуаз при 350 ° C

Теплота испарения

175 кДж / моль при 1388 ºC

Поверхностное натяжение

74,35 дин / см в 2,72% -ном растворе в воде при 18 ° C.

Реактивность

С кислотами

Реагирует с органическими и неорганическими минеральными кислотами с образованием воды и соответствующей соли. В случае серной кислоты реакция экзотермична.

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

С кислотными оксидами

Реагирует с диоксидом серы, например, с образованием сульфитной соли и воды:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Металлами

Его водные растворы реагируют с некоторыми металлами с образованием сложных натриевых солей. Например, его реакция с цинком дает цинкат натрия:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Синтез

Гидроксид натрия синтезируется в основном двумя способами: с использованием первоначально использованного карбоната натрия и электролизом хлорида натрия, который в настоящее время широко используется в промышленности.

Реакция карбоната натрия и гидроксида кальция

Карбонат натрия реагирует с гидроксидом кальция в процессе, известном как каустизация:

Ca (OH) ₂ + Na ₂ CO ₃ => CaCO ₃ + NaOH

Карбонат кальция выпадает в осадок, оставляя гидроксид натрия в супернатанте, который концентрируется упариванием.

Карбонат натрия поступает ранее из процесса Solvay:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Электролиз хлорида натрия

Электролиз хлорида натрия, присутствующего в рассоле, дает газообразный водород, газообразный хлорид и гидроксид натрия в водном растворе:

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

Электролитическая камера состоит из отсека, содержащего анод (+) из металлического титана, и места, где помещается рассол. Этот отсек отделен от катодного отсека (-) пористой мембраной.

На аноде происходит следующая реакция:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (окисление)

Между тем в катоде происходит такая реакция:

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

Натрий (Na ⁺ ) диффундирует из анодного отсека в катодный отсек через разделяющую их мембрану, образуя гидроксид натрия.

Приложения

Чистящие средства

Гидроксид натрия используется для производства мыла и моющих средств, используемых в доме и на работе. Сочетание гидроксида натрия и хлора дает хлорный отбеливатель, используемый при стирке белого белья.

Он также устраняет накопление жира в канализации, производя его удаление за счет преобразования в мыло в процессе омыления. Это позволяет удалить засорение водопровода из домов и других построек.

Фармацевтические и лекарственные препараты

Гидроксид натрия используется для приготовления обычных болеутоляющих, таких как аспирин. Также из препаратов с антикоагулянтным действием, блокирующих образование тромбов и препаратов для снижения гиперхолестеринемии.

Энергетические процессы

Гидроксид натрия используется в производстве топливных элементов, которые работают как батареи для производства электроэнергии для различных целей, включая транспорт. Эпоксидные смолы, изготовленные с использованием гидроксида натрия, используются в ветряных турбинах.

Очистка воды

Гидроксид натрия используется для нейтрализации кислотности воды и способствует удалению из нее тяжелых металлов. Он также используется для производства гипохлорита натрия, дезинфицирующего средства для воды.

Гидроксид натрия реагирует с сульфатом алюминия с образованием гидроксида алюминия: флокулирующего агента, используемого на водоочистных сооружениях для увеличения осаждения частиц и их осветления.

Изготовление бумаги

Гидроксид натрия используется вместе с сульфидом натрия при обработке древесины с целью получения целлюлозы в почти чистом виде, которая составляет основу бумаги. Он также используется при переработке бумаги, поскольку, помогая отделить чернила, позволяет использовать их снова.

Промышленное производство

Гидроксид натрия используется в производстве вискозы, спандекса, взрывчатых веществ, эпоксидных смол, стекла и керамики. Он используется в текстильной промышленности для изготовления красок и обработки хлопчатобумажных тканей.

На заводах по переработке сахарного тростника низкотемпературный гидроксид натрия используется для производства этанола из жома сахарного тростника.

риски

Гидроксид натрия - это очень едкое соединение, поэтому при контакте с кожей он может вызывать ожоги, волдыри и даже стойкие рубцы.

Попадание в глаза может вызвать сильные ожоги, отек, боль, помутнение зрения, а в тяжелых случаях может вызвать необратимую слепоту.

Проглатывание гидроксида натрия может вызвать ожоги губ, языка, горла, пищевода и желудка. Среди обычных симптомов - тошнота, рвота, спазмы желудка и диарея.

Хотя вдыхание гидроксида натрия случается редко и может происходить только из-за присутствия пыли соединения в воздухе или из-за образования тумана, который его содержит, он вызывает раздражение легких.

В случае хронического воздействия это может вызвать отек легких и сильную одышку, что требует неотложной медицинской помощи.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
2. Wikipedia. (2019). Едкий натр. Получено с: en.wikipedia.org
3. Национальный центр биотехнологической информации. (2019). Едкий натр. База данных PubChem. CID = 14798. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Американские элементы. (2019). Раствор гидроксида натрия. Получено с: americanelements.com
5. Факты химической безопасности. (2019). Едкий натр. Получено с: chemicalsafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Едкий натр. , Получено с: nj.gov
7. Канадский центр гигиены и безопасности труда. (2019). Информационные бюллетени OSH Answers: гидроксид натрия. Получено с: ccohs.ca
8. Ausetute. (SF). Производство гидроксида натрия и хлора электролизом. Получено с: ausetute.com.au