Гидроксид натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции

Содержание

Требования безопасности

Сода каустическая пожаро- и взрывобезопасная. Едкая, коррозионно активное вещество. По степени воздействия на организм относится к веществам 2-го класса опасности. Как твердое вещество, так и концентрированные его растворы вызывают очень сильные ожоги. Попадание щелочи в глаза может привести к тяжелым заболеваниям и даже к потере зрения. При попадании на кожу, слизистые оболочки, глаза образуются сильные химические ожоги. При попадании на кожу — промыть слабым раствором уксусной кислоты.

При работе используют защитные средства: защитные очки, резиновые перчатки, прорезиненный химостойких одежду.

Место хранения

При обращении с гидроксидом натрия, особенно в больших объемах, необходимо осторожное хранение. Всегда рекомендуется соблюдение надлежащих инструкций по хранению NaOH и обеспечение безопасности труда и окружающей среды, учитывая опасность ожога химикатом

Гидроксид натрия часто хранят в бутылях для использования в небольших лабораториях, в контейнерах средней грузоподъемности ( контейнеры среднего объема) для обработки и транспортировки грузов или в больших стационарных резервуарах для хранения объемом до 100000 галлонов для производства или очистных сооружений с большим содержанием NaOH. использовать. Общие материалы, которые совместимы с гидроксидом натрия и часто используются для хранения NaOH, включают: полиэтилен ( HDPE , обычный, XLPE , реже), углеродистую сталь , поливинилхлорид (PVC), нержавеющую сталь и пластик, армированный стекловолокном (FRP, с прочным лайнер).

Гидроксид натрия необходимо хранить в герметичных контейнерах, чтобы сохранить его нормальность, так как он будет поглощать воду из атмосферы.

Получение различными способами

В лабораторных и промышленных целях каустик получают по-разному, однако есть наиболее популярные методы, которые просты в использовании и позволяют получить качественный продукт.

Диафрагменный метод

Считается наиболее простым с точки зрения организации и используемых материалов для конструкции электролизера. Согласно этому способу соляной раствор подается к аноду через катодную сетку асбестовой диафрагмой. Водород при этом выводится при помощи специальной трубки, не проникая через сетку из-за противотока, благодаря которому получение щелочи отделено от хлора. Выделение кислорода вредит процессу и может привести к разрушению анода.


Диафрагменный процесс является одним из самых распространенных методов синтеза гидроксида натрия

Полученный в результате реакции раствор щелочи выпаривают, избавляют от примесей, выпадающих в осадок, и доводят до кристаллизации. Хлор, выделенный во время реакции, сжижается либо используется в производстве хлорсодержащих продуктов. Диафрагменный метод ценится за простоту и незатратность, поэтому до сих пор широко применяется для получения каустика.

Мембранное производство

Этот метод считается самым эффективным, но его довольно сложно организовать. Процессы сходны с диафрагменным методом, однако вместо проницаемой диафрагмы анод отделен от катода плотной мембраной, через которую не могут проходить анионы, в то время как катионы свободно просачиваются. В таком случае производство получается более чистым, с минимальным количеством побочных продуктов и примесей. Еще одной особенностью является наличие двух потов, а не одного, как в диафрагменном синтезе.


Несмотря на сложность мембранного производства, с помощью него можно получить более чистую щелочь

Солевой раствор точно так же проникает к аноду, а к катоду подается деионизированная вода. В результате из катодного пространства вытекает щелочь и водород почти без примесей, а кроме того, практически не требующие выпаривания, так как находятся в приемлемой концентрации.

Мембранные системы довольно сложны и требуют тщательнейшей предварительной очистки подающихся растворов из-за уязвимости катионообменных мембран к примесям и дороговизны материала, из которого они изготовлены. К тому же необходимо устанавливать системы управления и контроля за процессом, что само по себе сложно и затратно.


Мембранный процесс производства крайне затратен и сложно устроен, поэтому применяется редко

Использование жидкого ртутного катода

Электролиз с использованием ртути позволяет получить гораздо более чистый продукт, чем при диафрагменном методе. Кроме того, если сравнивать с мембранным способом получения каустика, то ртутный намного проще.

Установка состоит из следующих компонентов:

  • электролизер;
  • разлагатель амальгамы;
  • ртутный насос;
  • подающие трубки.

Катодом является непрерывный ртутный поток, подаваемый насосом, аноды чаще всего делают из графита или угля. Параллельно со ртутным потоком через электролизер проходит раствор поваренной соли.


Ртуть крайне дорога в стоимости и сильно вредит окружающей среде, поэтому ртутный метод почти не используется для производства щелочи

На аноде идет процесс оксигенации ионов хлора из солевого раствора выделением хлора. Хлор с отработанным анолитом выводится, хлор извлекают, а анолит донасыщают и освобождают от примесей, после чего снова подают в электролизер.

На катоде образуется слабый раствор натрия в ртути — амальгама натрия. Далее амальгама поступает в разлагатель вместе с высоко очищенной водой. Там амальгама натрия практически полностью разлагается водой в результате самопроизвольно протекающего химического процесса. В итоге образуется каустический раствор, водород и ртуть.

В результате ртутного метода раствор натра почти не содержит примесей и считается высококачественным. Очищенная от натрия ртуть направляется обратно на электролиз, водород подлежит очистке.

Однако ввиду высокой стоимости ртути и неэкологичности метода использование ртутного катода постепенно вытесняется другими способами получения натриевой щелочи, в частности, мембранным способом.

Где чаще засоряется канализационная труба

Место возникновение засоров происходит в следующих сантехнических элементах: сифоны, поворотные и соединительные конструкции. При неправильно оборудованной канализации пробка образуется на прямом участке трубы как в горизонтальном, так и вертикальном положении.

Причины засора:

  • в ванной – волосы, шерсть животных;
  • на кухне в раковине – остатки продуктов, жир;
  • в унитазе – туалетная бумага, прокладки и тампоны.

Признаки образования пробок: вода в слив уходит плохо, имеется застойный запах.

Причины возникновения засоров:

  • ржавчина и жир в трубах покрывает стенки липкой пленкой, которая накапливает волокнистые отходы;
  • остатки бумаги, волосы являются причиной затора стенок трубопровода в ванной и унитазе;
  • жесткая вода приводит к отложению известкового налета, который может перекрыть трубу;
  • коррозия металлических труб внутри образует ржавчину, которая задерживает жир или грязь;
  • неправильная установка канализационной системы и механическое повреждение труб быстрее ведет к возникновению заторов.

Вантуз – приспособление, которое создает резкий перепад давления в трубе. В результате засор просто выталкивается. Сода с уксусом при взаимодействии образует углекислый газ, который также повышает давление внутри трубы.

Для удаления засоров используются химические реагенты, которые вредят металлические или пластиковые трубы. Пищевая сода и уксусная кислота справляются с проблемой без причинения ущерба сантехническому оборудованию.

Смотрите видео, как удалить засор:

Правила чистки канализации

Чтобы прочистить засор в канализационной трубе, не обязательно использовать механические средства или агрессивные препараты. Пищевая сода и уксус хорошо помогут очистить пробку в унитазе, раковине, канализационной трубе.

Для базового рецепта потребуется:

  • карбонат натрия;
  • уксус 9%;
  • горячая вода;
  • ветошь или чистая тряпка;
  • резиновые перчатки и пластиковая щетка.

Способ №1

Инструкция:

  1. Возьмите половину пачки пищевой соды и высыпьте в канализационный сток. Карбонат натрия применяйте только в сухом виде.
  2. Затем вылейте ½ стакана уксуса, для быстрого действия слегка подогрейте раствор.
  3. После взаимодействия двух химических веществ происходит реакция выброса углекислого газа. Главное – не допустить выхода наружу. Поэтому быстро заткните слив ветошью, чтобы газообразный элемент остался внутри трубы.
  4. Состав оставьте на 30 минут. За это время смесь растворяет жировые отложения, грязь и мелкий мусор, которые не дают сточной воде проходить свободно в канализацию.
  5. На завершающем этапе вскипятите воду в чайнике, уберите ветошь и постепенно вливайте кипяток в слив. Если обрабатываете унитаз, старайтесь попасть прямо в слив. Принцип обработки такой же, однако заткнуть ветошью сток не получится.


Засыпаем сначала соду, затем добавляется уксус Способ №2

Для этого метода чистки канализационных труб готовят жидкий раствор для промывки. Такой вариант подходит для канализационной системы, в которую сложно насыпать сухой карбонат натрия.

Процедура чистки:

  1. Залейте в сток 2 л кипятка и оставьте на 30 минут.
  2. Раствор приготовьте из следующего соотношения: на 1 часть порошка возьмите на 3 части горячей воды и хорошо размешайте. Затем подогрейте и влейте в слив.
  3. Через 10 минут добавьте уксусной кислоты, которая по объему равняется соде.
  4. Закройте сток, оставьте средство на 1 час.
  5. Промойте проточной водой.

Результативность метода не очень эффективная. При сильном засоре придется применять более действующие меры.

Используете “народные рецепты” для чистки труб?

ДаНет

Способ №3

Для этого метода потребуется поваренная соль.

Как очистить трубы:

  1. Удалите излишки пищевых отходов, бумаги и других вещей.
  2. Приготовьте средство из расчета: пол пачки соды, 150 соли, стакан воды.
  3. Средство размешайте и влейте в сливное отверстие.
  4. Добавьте 1,5 горячей воды, закройте сток пробкой и оставьте раствор на 10 часов.

Примечание автора Кирилова Ольга

В это время не пользоваться канализацией. Лучше процедуру делать на ночь.


Главное – аккуратно залить приготовленное средство в отверстие

Для прочистки труб существует несколько рецептов народных средств, в котором обязательный ингредиент – каустическая, кальцинированная и пищевая сода.

Назначение Пищевая сода Кальцин. сода Каустик Уксус 9% Горячая вода
Для профилактики 250 г 125 г 250 г 100 мл 1-1,5 л
Для трудных засоров 125 г 75 г 125 г 125 мл 1 л
Для удаления пробок 500 г 150 г 500 г 1 л 1 л
Для унитаза 500 г 250 г 500 г 400 мл

Примечание автора Кирилова Ольга

Пищевую соду заменяют кальцинированной, однако вместе не используют, норма берется в 2 раза меньше. Уксус и каустик не смешивают, порошок разводят водой.

Смотрите видео, как прочистить трубы от засора:

Опасность и меры предосторожности

При попадании на кожу, слизистые оболочки и внутрь человеческого тела каустическая сода способна вызвать тяжелые химические ожоги, которые могут нанести непоправимый вред организму — некротические поражения тканей, потеря участков кожного покрова, атрофию зрительного нерва, некоторых функций вплоть до летального исхода в зависимости от степени поражения и своевременности оказания квалифицированной медицинской помощи. Ожоги щелочью даже опаснее кислотных воздействий — разъедание трудно остановить, а еще сложнее избавиться от последствий и вернуть все в норму.

Обязательно придерживайтесь техники безопасности про работе с щелочью

Если раствор едкой соды попал на кожу или слизистые оболочки, требуется срочно промыть пораженный участок слабым раствором уксуса, а после — чистой проточной водой.

Кроме повреждения тканей тела, едкий натр растворяет все органические вещества. При выбросе его в окружающую среду без предварительной нейтрализации может надолго загрязнить почву и выжечь на ней все живое, в том числе растения на поверхности и живые организмы в толще грунта. То же касается и попадания в природные водоемы, где его раствор хоть и слабеет, но все же вызывает гибель рыбы и всей водной экосистемы в окрестностях выброса.

В промышленных масштабах каустик нейтрализуют кислотой. Химическая реакция, возникающая при соединении этих веществ, способствует образованию соли и воды: NaOH + HCl = NaCl + H2O.

Так же поступают и с другими опасными гидроксидами, например, едким калием (H2SO4 + KOH = H2O + KSO4).

Это интересно: кальцинированная сода инструкция по применению.

https://youtube.com/watch?v=jlr80U-Tp00

Во время любого взаимодействия обязательно нужно учитывать свойства едкого натра и использовать средства для защиты:

  • очки для глаз с брызгозащитными свойствами;
  • резиновые перчатки;
  • химически стойкая одежда.

Таким образом, едкий каустик является не только очень ценным для промышленности, но и крайне опасным веществом. Поэтому любое использование его в производстве или дома должно предусматривать обязательную защиту организма от его вредного воздействия

Кроме того, очень важно правильно дозировать этот гидроксид во избежание ожогов и отравления

Реакционная способность

Раствор едкого натра может вступать в реакции разного типа, образуя другие вещества.

1. При взаимодействии этого соединения с кислотами всегда образуются соль и вода:

NaOH + HCl = NaCl2 + H2O.

2. Едкий натр способен реагировать с кислотными и амфотерными оксидами металлов (в растворе и при сплавлении), также образуя соответствующую соль и воду:

  • 2NaOH + SO3 = Na2SO4 + H2O (SO3 – кислотный оксид);
  • 2NaOH + ZnO = Na2ZnO2 + H2O (ZnO – амфотерный оксид, данная реакция проходит при сплавлении и нагревании).

При взаимодействии гидроксида натрия с раствором амфотерного оксида образуется растворимая комплексная соль.

3. Реакция щелочи с амфотерными гидроксидами также приводит к образованию расплава или комплексной натриевой соли в зависимости от условий ее проведения.

4. Путем взаимодействия каустика с солями получают натриевые и соответствующий нерастворимый в воде гидроксид.

2NaOH + MgCl2 = 2NaCl + Mg(OH)2 (гидроксид магния – нерастворимое в воде основание).

Вам будет интересно:Столица Соломоновых островов — Хониара: географическое положение, природные условия

5. Гидроксид натрия способен реагировать и с неметаллами, например с серой или галогенами с образованием смеси натриевых солей, а также с амфотерными металлами с образованием комплексных солей, железом и медью.

3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO4 + 3H2O.

6. Едкий натр способен вступать во взаимодействие и с органическими веществами, например: эфирами, амидами, многоатомными спиртами.

2C2H6O2 + 2NaOH = C2H4O2Na2 + 2H2O (продукт реакции – алкоголят натрия).

Правила безопасности

При применении каустической соды нужно соблюдать следующие меры безопасности:

  • Использовать респиратор и защитные перчатки.
  • Хранить вещество в темной и недоступном для детей и животных месте.
  • Применять строго по инструкции, соблюдая пропорции.

Требования к условиям хранения

Каустическую соду рекомендуется хранить в сухом и темном месте, в герметичной упаковке. Крышка должна быть плотно закрыта, следует избегать попадания солнечных лучей на вещество. Место для хранения лучше подобрать такое, чтобы ни животные, ни дети не смогли до него добраться.

Возможные последствия

Неправильное хранение может привести к отравлению домашних животных, которые могут случайно проглотить небольшое количество вещества. А если ребенок доберется до каустика, то вполне может получить ожог кожи или слизистой оболочки. В данных случаях необходимо непременно обратиться за помощью к врачу

Следует обращать внимание на срок годности, по его истечении, каустик становится менее эффективным и от его использования лучше отказаться

Какие вещи можно замачивать в каустической соде?

В каустической соде можно замачивать белые вещи. Так как данное вещество щелочь, то она отлично справится с трудно выводимыми пятнами. Не рекомендуется замачивать белье из хлопка и других тонких тканей, каустик может его испортить.

Можно ли использовать каустическую соду для мытья рук?

Каустическую соду можно использовать для мытья рук, только при этом ее сначала нужно развести в воде, а потом приступать к мытью. Для приготовления раствора на 5 л требуется 1–2 ст. л. каустика, если положить больше щелочи, то на кожном покрове может появиться ожог. Каустик для мытья рук используют в качестве антисептика.

Что делать при ожоге каустиком?

Если каустик попал на слизистую, то рекомендуется промыть это место 2% борной кислотой, а если попадание на кожу, то 5% уксусом, разбавив оба вещества в небольшом количестве холодной воды. Только после этого, можно приступить к обработке участков с ожогом от каустика.

Хоть каустическая сода и относится к опасным химическим веществам, эффективность от ее применения вряд ли кого оставит равнодушным. Главное следовать инструкции и строго соблюдать пропорции и тогда никаких проблем не возникнет, а ваша посуда и канализация еще долгое время не будет нуждаться в очищении.

Каустическая сода, каустик, натр едкий – это альтернативные названия гидроксида натрия, представляющего собой активную щелочь. Выпускается в виде белого мелкокристаллического порошка или готового водного раствора.

Обладает способностью разъедать различные загрязнения, поэтому широко используется в быту. Ей можно почистить металлические и эмалевые поверхности, обезжирить инструменты и даже мыть посуду.

Но наиболее частое применение реагент получил для прочистки канализационных засоров. Он способен быстро разъедать органические вещества на 100 % (волосы, остатки еды, белковые и жировые отложения, закупоривающие трубы) и обладает мощным пробивным действием. Каустическая сода нейтрализует шероховатости во внутренних частях труб, что снижает скорость отложения загрязнений в них.

Реагент используется и для нейтрализации кислотных стоков в трубопроводе, чтобы предотвратить их разрушающее действие на металл. Также им промывают канализацию после «ударной волны», чтобы удалить рыхлую грязь. Едкий натр эффективно разъедает твердые загрязнения и очищает трубы от накопившихся отложений.

Каустик достаточно использовать 1-2 раза в месяц в профилактических целях для отсутствия проблем с эксплуатацией канализации. Он является простым в применении и при этом недорогим средством. Может применяться для чистки всей канализационной системы.

Получение каустика

В начале 19 века производство каустической соды (NаОН) было тесно связано с развитием производства кальцинированной соды. Эта взаимосвязь была обусловлена тем, что сырьем для химического способа получения NаОН служила кальцинированная сода, которая в виде содового раствора каустифицировалась известковым молоком. В конце 19 века стали быстро развиваться электрохимические методы получения NаОН электролизом водных растворов NаСl. При электрохимическом способе получения одновременно с NаОН получают хлор, который находит широкое применение в промышленности тяжелого органического синтеза и в других областях промышленности, что объясняет быстрое развитие электрохимического производства NаОН.

На сегодняшний день каустическую соду получают либо путем электролиза раствора хлорида натрия (NaCl) с образованием гидроксида натрия и хлора, либо, реже, с помощью более старого способа, основанного на взаимодействии раствора кальцинированной соды с гашеной известью. Большое количество производимой в мире кальцинированной соды используется для получения каустической соды.

Взаимодействие раствора кальцинированной соды с гашеной известью. Каустическую соду получают из кальцинированной на установке периодического или непрерывного действия. Процесс обычно проводят при умеренных температурах в реакторах, оборудованных мешалками. Реакция образования каустической соды представляет собой реакцию обмена между карбонатом натрия и гидроксидом кальция:

Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2NaOH

Карбонат кальция выпадает в осадок, а раствор гидроксида натрия отводится в коллектор.

Электролизные методы. В промышленном масштабе гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (каменная соль NaCl) с одновременным получением водорода и хлора:

2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH

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 (диафрагменный метод), 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.

Мембранный метод — аналогичен диафрагменному, но анодное и катодное пространства разделены катионообменной мембраной. Мембранный электролиз обеспечивает получение наиболее чистого каустика.

Непрерывное разделение хлора и каустика можно также осуществить в установке с ртутным катодом (ртутный электролиз). 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.

Основное отличие — гидроксид калия от гидроксида натрия

Натрий и калий являются высокореактивными химическими элементами, которые можно найти в группе 1 периодической таблицы, а также известны как щелочные металлы. Они являются блочными элементами, потому что у них есть валентный электрон на самой внешней орбитали. И натрий, и калий являются очень полезными химическими элементами, потому что они образуют самые разные химические соединения. Гидроксид калия и гидроксид натрия являются двумя такими соединениями. Они принадлежат к группе, известной как гидроксид щелочного металла. Гидроксиды щелочных металлов представляют собой химические соединения, содержащие катион металла группы 1 и анион -ОН. Это ионные соединения. Эти гидроксиды являются сильными основаниями и очень едкими. Основное различие между гидроксидом калия и гидроксидом натрия заключается в том, что Гидроксид калия имеет катион калия и анион -ОН, тогда как гидроксид натрия имеет катион натрия и анион -ОН.

Ключевые области покрыты

1. Что такое гидроксид калия — определение, химические свойства, применение 2. Что такое гидроксид натрия — определение, химические свойства, применение3. Сходство между гидроксидом калия и гидроксидом натрия — Краткое описание общих черт4. В чем разница между гидроксидом калия и гидроксидом натрия — Сравнение основных различий

Ключевые слова: щелочь, анион, основание, катион, едкий калий, едкий натр, деликатес, KOH, гидроксид металла, NaOH, калий, гидроксид калия, натрий, гидроксид натрия

Хранение и транспортировка

Для производителя ГОСТ устанавливает определенные требования к упаковке каустической соды. А также правила его хранения и транспортировки.

Жидкий каустик разливается по контейнерам различного объема. Требование к материалу особые: он не должен вступать в реакцию даже после длительного хранения. Перед тем, как разлить соду по емкостям, их тщательно промывают. Закрывают емкости герметично, несколькими крышками.

Гранулированный каустик упаковывают в специальные пластиковые мешки, к которым предъявляются те же требования.

Хранить каустическую соду необходимо при определенной температуре и уровне влаги, не нарушая режим.

В домашних условиях необходимо хранить каустическую соду в производственной таре.

1 Описание средства

Химическая формула каустической соды — NaOH. У нее есть и другие названия: едкий натр, каустик, гидроксид натрия, едкая щелочь. Она имеет вид мелких чешуйчатых гранул белого цвета без запаха или бесцветной жидкости. Обладает следующими свойствами:

  • гигроскопичность, на воздухе гранулы расплываются, вбирая воду;
  • растворяется в воде, выделяя большое количество тепла;
  • не вступает в реакцию с пластиком, резиной, сталью, чугуном;
  • контакт с цинковыми, алюминиевыми поверхностями дает бурную реакцию;
  • эффективно растворяет жир и все органические вещества: волосы, бумагу, пищевые остатки;
  • обладает летучестью, хранится в плотно закрытой таре.

Каустическая сода — сильная ядовитая щелочь. Если ее раствор попадет на кожу, то могут возникнуть ожоги, язвы

Она относится ко 2 классу опасности, поэтому при использовании необходимо соблюдать меры предосторожности:

  • работать в маске, очках, резиновых перчатках, спецодежде;
  • хорошо проветривать помещение;
  • хранить в закрытом виде в местах, недоступных для детей и животных;
  • при попадании на кожу нейтрализовать уксусом, промыть пораженное место водой;
  • при попадании в глаза промыть большим количеством воды.

Каустическая сода — продукт химического синтеза, в природе такого вещества не существует. Продается она в хозяйственных магазинах, отделах бытовой химии, расфасована в пластиковые банки или плотные полиэтиленовые мешки весом от 250 г до 30 кг.

Получение различными способами

В лабораторных и промышленных целях каустик получают по-разному, однако есть наиболее популярные методы, которые просты в использовании и позволяют получить качественный продукт.

Диафрагменный метод

Считается наиболее простым с точки зрения организации и используемых материалов для конструкции электролизера. Согласно этому способу соляной раствор подается к аноду через катодную сетку асбестовой диафрагмой. Водород при этом выводится при помощи специальной трубки, не проникая через сетку из-за противотока, благодаря которому получение щелочи отделено от хлора. Выделение кислорода вредит процессу и может привести к разрушению анода.

Диафрагменный процесс является одним из самых распространенных методов синтеза гидроксида натрия

Полученный в результате реакции раствор щелочи выпаривают, избавляют от примесей, выпадающих в осадок, и доводят до кристаллизации. Хлор, выделенный во время реакции, сжижается либо используется в производстве хлорсодержащих продуктов. Диафрагменный метод ценится за простоту и незатратность, поэтому до сих пор широко применяется для получения каустика.

Мембранное производство

Этот метод считается самым эффективным, но его довольно сложно организовать. Процессы сходны с диафрагменным методом, однако вместо проницаемой диафрагмы анод отделен от катода плотной мембраной, через которую не могут проходить анионы, в то время как катионы свободно просачиваются. В таком случае производство получается более чистым, с минимальным количеством побочных продуктов и примесей. Еще одной особенностью является наличие двух потов, а не одного, как в диафрагменном синтезе.

Несмотря на сложность мембранного производства, с помощью него можно получить более чистую щелочь

Солевой раствор точно так же проникает к аноду, а к катоду подается деионизированная вода. В результате из катодного пространства вытекает щелочь и водород почти без примесей, а кроме того, практически не требующие выпаривания, так как находятся в приемлемой концентрации.

Мембранные системы довольно сложны и требуют тщательнейшей предварительной очистки подающихся растворов из-за уязвимости катионообменных мембран к примесям и дороговизны материала, из которого они изготовлены. К тому же необходимо устанавливать системы управления и контроля за процессом, что само по себе сложно и затратно.

Мембранный процесс производства крайне затратен и сложно устроен, поэтому применяется редко

Использование жидкого ртутного катода

Электролиз с использованием ртути позволяет получить гораздо более чистый продукт, чем при диафрагменном методе. Кроме того, если сравнивать с мембранным способом получения каустика, то ртутный намного проще.

Установка состоит из следующих компонентов:

  • электролизер;
  • разлагатель амальгамы;
  • ртутный насос;
  • подающие трубки.

Катодом является непрерывный ртутный поток, подаваемый насосом, аноды чаще всего делают из графита или угля. Параллельно со ртутным потоком через электролизер проходит раствор поваренной соли.

Ртуть крайне дорога в стоимости и сильно вредит окружающей среде, поэтому ртутный методпочти не используется для производства щелочи

На аноде идет процесс оксигенации ионов хлора из солевого раствора выделением хлора. Хлор с отработанным анолитом выводится, хлор извлекают, а анолит донасыщают и освобождают от примесей, после чего снова подают в электролизер.

На катоде образуется слабый раствор натрия в ртути — амальгама натрия. Далее амальгама поступает в разлагатель вместе с высоко очищенной водой. Там амальгама натрия практически полностью разлагается водой в результате самопроизвольно протекающего химического процесса. В итоге образуется каустический раствор, водород и ртуть.

В результате ртутного метода раствор натра почти не содержит примесей и считается высококачественным. Очищенная от натрия ртуть направляется обратно на электролиз, водород подлежит очистке.

Однако ввиду высокой стоимости ртути и неэкологичности метода использование ртутного катода постепенно вытесняется другими способами получения натриевой щелочи, в частности, мембранным способом.

Получение и применение щелочных металлов

Существует несколько основных способов получения щелочных металлов:

  • электролиз расплавов галогенидов;
  • электролиз расплавов гидроксидов;
  • восстановление из галогенидов.

Получить щелочные металлы можно с помощью электролиза расплавов их галогенидов. Это основной способ получения данных веществ. Как правило, применяют хлориды, которые образуют природные минералы:

катод:Li++e⟶LiLi++e⟶Li

В некоторых случаях оправдано получение щелочных металлов с помощью электролиза расплавов их гидроксидов (гидроксиды зачастую имеют более низкие температуры плавления):

катод: Na++e⟶NaNa++e⟶Na

Щелочной металл удается восстановить из соответствующего хлорида или бромида кальцием, магнием, кремнием и другими восстановителями в процессе повышения температуры в вакуумной среде до 600—900 °C:

С целью задать химической реакции нужное направление необходимо удалить образованный свободный щелочной металл (M) с помощью отгонки. Таким же способом восстанавливают цирконий из хромата. Известно, что получить натрий можно, если восстановить его из карбоната углем при температуре в 1000 °C с добавлением известняка.

В связи с тем, что щелочные металлы в электрохимическом ряду напряжений расположены слева от водорода, электролитическое получение их из водных растворов солей не представляется возможным. В таком случае продуктами реакции являются соответствующие щелочи и водород.

Сферы применения щелочных металлов:

  1. Цезий и рубидий применяют в фотоэлементах, топливных элементах.
  2. Цезий используют для изготовления источников тока, энергоемких аккумуляторных батарей. Металл нашел применение в счетчиках радиоактивных частиц, гамма-спектрометрах, которые устанавливают на космических аппаратах. Цезий применяют в приборах ночного видения и прицелах, которыми оснащают оружие. Изотопы цезия необходимы, чтобы стерилизовать тару, предназначенную для продуктов питания, медицинские инструменты, продукцию из мяса, лекарства. Изотопы цезия являются составными компонентами определенных медицинских препаратов, используются в радиотерапии опухолей.
  3. Рубидий используют для производства телевизионных трубок, оптики, низкотемпературных источников электричества. Материал применяют, чтобы смазывать детали космических аппаратов, высокочувствительные магнитометры, с помощью которых изучают космические и геофизические явления. Производные рубидия нашли широкое применение в атомной и химической промышленности, производстве вакуумных радиоламп, высокотемпературных термометров.
  4. Соединения калия и натрия применяют в воздухо-восстановительных системах, размещаемых на подводных лодках и батискафах, в автономных противогазах и дыхательных аппаратах.
  5. Литий активно используют в источниках электричества. Данный металл применяют в производстве подшипниковых сплавов и литийорганических соединений. Литий играет роль катализатора во многих технологических процессах на предприятиях химической промышленности.
  6. Натрий нашел применение в газоразрядных лампах и на металлургическом производстве. Вещество используют в качестве теплоносителя в атомной энергетике, в химической индустрии для проведения органического синтеза.
  7. Производные щелочных металлов характеризуются широкими сферами применения. Соединения активно используют в промышленности и быту. К примеру, популярностью пользуются пищевая NaHCO3 и кальцинированная сода Na2CO3, поваренная соль NaCl, натриевая и калийная селитра (NaNO3, KNO3), сульфаты, гидроксиды натрия, калия и лития.

Химическая формула и ее состав

Каустическая сода – химическое вещество, состоящее из нескольких элементов: натрия, кислорода и водорода (по одному элементу). Имеет формулу – NaOН (рисунок 1).

Рисунок 1 – Химическая формула и структура каустической соды

Имеет множество названий, как технических – каустическая сода или каустик, гидроксид натрия, так и бытовых – жгучий натрий, едкая щелочь. Из всех известных щелочей – самая распространенная

Гидроксид натрия, как и пищевая и кальцинированная сода, белого цвета и не имеет запаха. Отличается от них агрегатным состоянием: каустик может быть в виде довольно крупных гранул, чешуек или в виде жидкости.