Гидроксид натрия: способы получения и химические свойства
Гидроксид натрия (едкий натр) NaOH — белый, гигроскопичный, плавится и кипит без разложения. Хорошо растворяется в воде.
Относительная молекулярная масса Mr = 40; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,130; tпл = 321º C; tкип = 1390º C;
Способы получения
1. Гидроксид натрия получают электролизом раствора хлорида натрия :
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
2. При взаимодействии натрия, оксида натрия, гидрида натрия и пероксида натрия с водой также образуется гидроксид натрия:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Na2O + H2O → 2NaOH
2NaH + 2H2O → 2NaOH + H2
3. Карбонат натрия при взаимодействии с гидроксидом кальция образует гидроксид натрия:
Качественная реакция
Химические свойства
1. Гидроксид натрия реагируют со всеми кислотами (и сильными, и слабыми, и растворимыми, и нерастворимыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов:
в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:
4. С кислыми солями гидроксид натрия также может взаимодействовать. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли:
5. Гидроксид натрия взаимодействует с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).
При этом кремний окисляется до силиката и водорода:
Фтор окисляет щелочь. При этом выделяется молекулярный кислород:
Другие галогены, сера и фосфор — диспропорционируют в растворе гидроксида натрия:
Сера взаимодействует с гидроксидом натрия только при нагревании:
В растворе образуются комплексная соль и водород:
2NaOH + 2Al + 6Н2О = 2Na[Al(OH)4] + 3Н2
Хлорид меди (II) реагирует с гидроксидом натрия с образованием хлорида натрия и осадка гидроксида меди (II):
2NaOH + CuCl2 = Cu(OH)2↓+ 2NaCl
NH4Cl + NaOH = NH3 + H2O + NaCl
8. Гидроксид натрия разлагается при нагревании до температуры 600°С:
2NaOH → Na2O + H2O
NaOH ↔ Na + + OH —
4NaOH → 4Na + O2 + 2H2O
Что такое гидроксид натрия и где мы с ним сталкиваемся в быту
Сегодня хочу рассказать об очередном интересном химическом веществе, с которым мы часто сталкиваемся в быту. Это гидроксид натрия.
Что это такое
По традиции, как было, например, с глауберовой солью или аммиаком, начинаю с названий. Так уже исторически сложилось, что почти у всех химических веществ не одно, а несколько названий. Посмотрите, как по-другому можно назвать гидроксид натрия:
По своему виду это твердые белые кристаллы, которые очень легко впитывают в себя воду, даже ту, которая есть в воздухе, а вместе с ними – и содержащийся в воздухе углекислый газ. Поэтому, если это вещество хранить в открытой или неплотно закрытой таре, то можно в итоге запросто получить бесформенную, расплывшуюся белую массу, которую весьма проблематично будет добыть из этой тары. Особенно если она была стеклянная.
Впрочем, сейчас каустик уже практически не хранят в стеклянной посуде, перешли на пластмассовую. Почему? Потому что он вступает в химическую реакцию со стеклом и разъедает, разрушает его. Естественно, не мгновенно, а при длительном хранении. Это называется выщелачивание стекла – гидроксид натрия взаимодействует с соединениями кремния, которые входят в состав стекла.
Я уже рассказывала, что, когда организуете свою домашнюю лабораторию и делаете раствор гидроксида натрия, то хранить такой раствор нужно в пластиковой бутылке, но никак не в стеклянной.
Что еще нужно знать про физические свойства этого вещества? Оно хорошо растворяется в воде с выделением достаточно большого количества тепла.
Если вдруг захотите потрогать руками (настоятельно не советую!), то обнаружите эффект мыльных рук. Ну а следом за этим – достаточно чувствительные и долго не заживающие ожоги кожи – едкий натр полностью оправдывает это свое название.
В природе это вещество не встречается, его получают в промышленности химическими или электрохимическими способами. Кстати, используется это вещество в достаточно больших количествах – около 60 миллионов тон в год во всем мире. Для чего? Давайте посмотрим.
Применение
Начнем с самого простого – без едкого натра не обойдется ни одно производство мыла. Любого. Хозяйственное, туалетное, банное, детское, гипоаллергенное, антибактериальное, с запахом, без запаха…
Любое мыло, включая самодельное (если оно делается с самого начала, а не из уже готовых компонентов, которые уже прошли эту химическую реакцию), невозможно без гидроксида натрия, это – основной компонент мыла. Поэтому когда я слышу что-нибудь типа «Это – натуральное мыло, в нем нет никакой химии», меня сразу пробивает на смех.
Мыло – это типичный, классический случай применения химии в жизни человека. И, на мой взгляд, далеко не самый плохой и бесполезный.
Следующая довольно обширная область применения едкого натра – в производстве бумаги, картона и различных искусственных волокон и полимеров.
Не отстает от бумажной и текстильная промышленность – гидроксидом натрия обрабатывают хлопок и шерсть.
Само собой разумеется, что без этого интересного и важного вещества не обходится ни одна химическая лаборатория. Это – стандартный и неотъемлемый реактив любой лаборатории.
Это же касается и химической промышленности. Химические свойства гидроксида натрия позволяют его применять и как катализатор, и для нейтрализации различных кислот, и в производстве масел, и многое-многое другое.
В быту это вещество встречается в составе средств для прочистки канализационных труб. Самый простой пример – «Крот», о котором я в свое время много писала. Гидроксид натрия используют здесь именно из-за его высокой химической активности, «агрессивности», способности растворять сильные загрязнения, в том числе жиры и остатки пищи, которые порой скапливаются в кухонных трубах.
Как ни удивительно, не обошлось без него и в пищевой промышленности. Пусть не в таких масштабных количествах, как в том же производстве бумаги или мыла, но и здесь гидроксид натрия на своем месте. Он даже является пищевой добавкой Е524. Его используют в производстве шоколада, какао, мороженого, газированных напитков, карамели, выпечки. Естественно, в очень небольших количествах, но, тем не менее, без него не обойтись.
Еще одна область использования – в автомобильных щелочных аккумуляторах. Правда, не знаю, насколько такие аккумуляторы сейчас востребованы.
Из своей практики помню случай, когда работала в Курчатове, и военные, охранявшие территорию нашего Института, попросили сделать электролит для аккумулятора с плотностью 1,27. Честь возиться с щелочью выпала мне как молодой, только что пришедшей на работу лаборантке.
До сих пор помню, как тщательно растворяла и фильтровала раствор, а потом замеряла ареометром, будто от этого зависела моя жизнь
Что же касается косметологии, то гидроокись натрия напрямую используется для удаления бородавок. Если вы сталкивались с этим, то наверняка можете вспомнить, как покупали маленькие пластиковые флаконы с надписью «Чистотел» или что-то в этом духе. Растение чистотел здесь совершенно не при чем. В пузырьке налит именно раствор гидроксида щелочи. Аккуратно наносишь его на ороговевшую часть кожи и ждешь – а вдруг поможет.
На своем опыте (давно, правда, это было, еще на третьем курсе университета) могу сказать, что действительно помогает, если делать это регулярно.
Кроме того, все шампуни и моющие средства содержат небольшие количества этого вещества. Именно поэтому косметологи рекомендуют после мытья головы шампунем ополаскивать ее слабым раствором яблочного или обычного уксуса – именно для нейтрализации щелочи, содержащейся в шампуни.
Техника безопасности
Гидроксид натрия – сильная щелочь (второй класс опасности), с которой нужно обращаться осторожно, так как она вызывает сильные химические ожоги, а при длительном воздействии – долго не заживающие язвы.
Вот краткие правила по обращению с ним:
Несмотря на то, что это вещество пожаро- и взрывобезопасно, хранить его нужно, как я уже говорила, в пластмассовой таре или пластиковых мешках, герметично запечатанных. Вдали от источников тепла и прямых солнечных лучей. Помещение для хранения должно быть прохладным и сухим.
Если вы решили прочистить дома канализационные трубы и купили для этого специальное средство, то внимательно прочитайте инструкцию к нему. Как правило, в состав этого средства будет входить гидроксид натрия, а в инструкции будет написано, что с ним необходимо работать в резиновых перчатках и избегать вдыхания паров. Думаю, не нужно объяснять, почему?
Итоги
Итак, я рассказала в общих чертах о гидроксиде натрия, который, оказывается, используют не только химики в лабораториях, но с ним мы сталкиваемся и в быту.
О химических свойствах предлагаю поговорит в следующей статье. Заодно я расскажу и покажу несколько опытов, которые вы легко сможете сделать самостоятельно.
Надеюсь, вам понравилась моя статья. Рассказывайте в комментариях свои случаи из жизни, дополняйте или поправляйте меня, если с чем-то не согласны. Надеюсь, вам, как и мне, всегда интересно узнавать что-то новое.
До встречи в следующей статье!
Гидроксид натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции
Гидроксид натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции.
Гидроксид натрия – неорганическое вещество, имеет химическую формулу NaOH.
Краткая характеристика гидроксида натрия:
Гидроксид натрия – неорганическое вещество белого цвета.
Химическая формула гидроксида натрия NaOН.
Обладает высокой гигроскопичностью. На воздухе «расплывается», активно поглощая пары воды из воздуха.
Хорошо растворяется в воде, при этом выделяя большое количество тепловой энергии. Раствор едкого натра мылок на ощупь.
Гидроксид натрия – самая распространённая щёлочь. В год в мире производится и потребляется около 57 миллионов тонн едкого натра.
Гидроксид натрия – едкое, токсическое и коррозионно-активное вещество. Оно относится к веществам второго класса опасности. Поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьёзные химические ожоги.
Модификации гидроксида натрия:
До 299 о С гидроксид натрия имеет устойчивую ромбическую модификацию (a = 0,33994 нм, c = 1,1377 нм), выше 299 о С – моноклинную.
Физические свойства гидроксида натрия:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Химическая формула | NaOН |
| Синонимы и названия иностранном языке | sodium hydroxide (англ.) |
натрия гидроокись (рус.)
сода каустическая (рус.)
Получение гидроксида натрия:
Гидроксид натрия получается в результате следующих химических реакций:
Пиролитический метод получения гидроксида натрия является наиболее древним и начинается с получения оксида натрия Na2О путём прокаливания карбоната натрия при температуре 1000 °C либо нагревания до 200 °C гидрокарбоната натрия в целях получения карбоната натрия:
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O (t = 200 o C), после чего проводят первую химическую реакцию.
Полученный оксид натрия охлаждают и очень осторожно (реакция происходит с выделением большого количества тепла) добавляют в воду:
Карбонат кальция отделяется от раствора фильтрацией, затем раствор упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % масс. NaOH.
Реакционную смесь спекают.
Реакция протекает медленно.
Fe2O3•nH2O выпадает в осадок, который после отделения его от раствора возвращается в процесс в первую реакцию.
Одновременно получаются также водород и хлор.
Гидроксид натрия, водород и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них – электролиз с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы), третий – электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод).
Химические свойства гидроксида натрия. Химические реакции гидроксида натрия:
Гидроксид натрия – химически активное вещество, сильное химическое основание.
Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13,4).
Химические свойства гидроксида натрия аналогичны свойствам гидроксидов других щелочных металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:
1. реакция гидроксида натрия с серой:
В результате реакции образуются сульфид натрия, сульфит натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.
2. реакция гидроксида натрия с хлором:
2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O.
В результате реакции образуются хлорид натрия, гипохлорит натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде холодного разбавленного раствора.
Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими галогенами.
3. реакция гидроксида натрия с алюминием:
2Al + 6NaOH → 2NaAlO2 + 3H2 + 2Na2O (t = 450 °C).
4. реакция гидроксида натрия с алюминием и водой:
В результате реакции образуются тетрагидроксоалюминат натрия и водород. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.
5. реакция гидроксида натрия с цинком:
6. реакция гидроксида натрия с цинком и водой:
В результате реакции образуются тетрагидроксоцинкат натрия и водород. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.
7. реакция гидроксида натрия с ортофосфорной кислотой:
8. реакция гидроксида натрия с азотной кислотой:
9. реакция гидроксида натрия с азотной кислотой:
Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими кислотами.
10. реакция гидроксида натрия с сероводородом:
11. реакция гидроксида натрия с фтороводородом:
HF + NaOH → NaF + H2O,
В результате реакции образуются в первом случае – фторид натрия и вода, во втором – гидрофторид натрия и вода. При этом гидроксид натрия и фтороводород в первом случае в качестве исходного вещества используются в виде разбавленного раствора, во втором случае фтороводород используется в виде в виде концентрированного раствора.
12. реакция гидроксида натрия с бромоводородом:
HBr + NaOH → NaBr + H2O.
В результате реакции образуются бромид натрия и вода. При этом гидроксид натрия и бромоводород в качестве исходного вещества используются в виде разбавленного раствора.
13. реакция гидроксида натрия с йодоводородом:
HI + NaOH → NaI + H2O.
В результате реакции образуются йодид натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.
14. реакция гидроксида натрия с оксидом цинка:
Оксид цинка является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются цинкат натрия и вода.
15. реакция гидроксида натрия с оксидом цинка и водой:
ZnO + NaOH + H2O → Na[Zn(OH)3] (t = 100 °C),
Оксид цинка является амфотерным оксидом. В результате реакции образуется в первом случае – тригидроксоцинкат натрия и вода, во втором случае – тетрагидроксоцинкат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в первом случае в виде 40 % разбавленного раствора, во втором – в виде 60 % разбавленного раствора.
16. реакция гидроксида натрия с оксидом алюминия:
Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются алюминат натрия и вода.
17. реакция гидроксида натрия с оксидом алюминия и водой:
Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуется в первом случае – гексагидроксоалюминат натрия, во втором случае – тетрагидроксоалюминат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного горячего раствора.
18. реакция гидроксида натрия с оксидом железа:
Оксид железа является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются феррит натрия и вода. Реакция происходит при сплавлении исходных веществ.
Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими амфотерными оксидами.
19. реакция гидроксида натрия с оксидом углерода ( углекислым газом ):
В результате реакции образуется гидрокарбонат натрия.
20. реакция гидроксида натрия с оксидом серы:
В результате реакции образуется гидросульфит натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.
21. реакция гидроксида натрия с оксидом кремния:
В результате реакции образуется в первом случае – силикат натрия и вода, во втором случае – ортосиликат натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.
22. реакция гидроксида натрия с гидроксидом алюминия:
Гидроксид алюминия является амфотерным основанием. В результате реакции образуются в первом случае – алюминат натрия и вода, во втором случае – тетрагидроксоалюминат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.
23. реакция гидроксида натрия с гидроксидом цинка:
Гидроксид цинка является амфотерным основанием. В результате реакции образуется тетрагидроксоцинкат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.
24. реакция гидроксида натрия с гидроксидом железа:
Гидроксид железа является амфотерным основанием. В результате реакции образуется гексагидроксоферрат натрия.
Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими амфотерными гидроксидами.
25. реакция гидроксида натрия с сульфатом железа:
В результате реакции образуются гидроксид железа и сульфат натрия.
26. реакция гидроксида натрия с хлоридом меди:
В результате реакции образуются гидроксид меди и хлорид натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.
27. реакция гидроксида натрия с нитратом свинца:
В результате реакции образуются гидроксид свинца и нитрат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.
28. реакция гидроксида натрия с хлоридом алюминия:
В результате реакции образуются гидроксид алюминия и хлорид натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.
Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими солями.
Применение и использование гидроксида натрия:
Гидроксид натрия используется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:
– для омыления жиров при производстве мыла, шампуня и других моющих средств;
– в химических отраслях промышленности – для нейтрализации кислот и кислотных оксидов, как реагент или катализатор в химических реакциях, в химическом анализе для титрования, для травления алюминия и в производстве чистых металлов, в нефтепереработке – для производства масел;
Для получения биодизеля к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица спирта (то есть соблюдается соотношение 9:1), а также щелочной катализатор (NaOH). Полученный эфир (главным образом линолевой кислоты) отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Цетановое число – условная количественная характеристика самовоспламеняемости дизельныхтоплив в цилиндре двигателя (аналог октанового числа для бензинов). Если для минерального дизтоплива характерен показатель в 50-52 %, то метиловый эфир уже изначально соответствует 56-58 % цетана. Сырьём для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: рапсовое, соевое и другие, кроме тех, в составе которых высокое содержание пальмитиновой кислоты (пальмовое масло). При его производстве в процессе этерификации также образуется глицерин который используется в пищевой, косметической и бумажной промышленности;
– в качестве агента для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей. Гидроксид натрия дезагрегирует засор и способствует лёгкому продвижению его далее по трубе;
– в текстильной промышленности – для мерсеризации хлопка и шерсти. При кратковременной обработке едким натром с последующей промывкой волокно приобретает прочность и шелковистый блеск;
– в приготовлении пищи: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожицы, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, окрашивания карамели, для размягчения маслин и придания им чёрной окраски, при производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E-524;
