Kaustična soda: formula, svojstva, primjena

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 05:19

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

Historija otkrića materije

Prvi spomen spoja koji po svojstvima upravo nalikuje kaustičnoj sodi pojavljuje se u davna vremena. Čak i Biblija sadrži neke informacije o supstanci neter, izvađenoj iz egipatskih jezera. Vjerovatno je to bila kaustična soda.

Aristotel, Platon i drugi starogrčki i rimski filozofi i naučnici takođe pominju supstancu nitrum, koja se vadila iz prirodnih rezervoara i prodavala u obliku velikih komada različitih boja (crnih, sive, bele). Uostalom, tada se ništa nije znalo o metodama čišćenja, tako da nije bilo moguće odvojiti jedinjenje od uglja koji ga zagađuje.

U 385. pne. korišćeno je pravljenje sapuna. Proces se zasnivao na kaustičnoj sodi. Njegova formula, naravno, još nije bila poznata,međutim, to nije spriječilo da se vadi iz pepela biljaka roda Solyanka, iz jezera i koristi za čišćenje kućnih potrepština, pranje rublja i pravljenje raznih sapuna.

Nešto kasnije, Arapi su naučili da dodaju eterična ulja i aromatike u proizvod. Tada je sapun postao lijep i ugodnog mirisa. Počeo je aktivan razvoj procesa i tehnologija pravljenja sapuna.

Sve do 17. vijeka, kaustična soda, čije su se osobine koristile uvelike, ostala je neistražena kao hemijsko jedinjenje. Kombinovao se sa supstancama kao što su soda, kalijum hidroksid, kalijum karbonati, natrijum. Sve su se zvale kaustične alkalije.

Kasnije je naučnik Duhamel du Monceau uspio dokazati razliku između ovih supstanci i podijeliti ih na alkalije i soli. Od tada je kaustična soda dobila svoj pravi i stalni naziv do danas.

Sinonimi za imena

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

natrijum hidroksid;
kaustična soda;
kaustična soda;
sodium alkal;
caustic;
kaustična alkalija.

Kaustična soda, ovo jedinjenje se naziva u običnim ljudima i industriji. U hemijskim sintezama ispravnije je reći natrijum alkalna ili kaustična soda. Formula se ne menja. Najčešći naziv je kaustičan. Tačan naziv sa stanovišta sistematske nomenklature supstanci je natrijum hidroksid.

Chemicalformula i struktura molekula

Ako ovu supstancu posmatramo sa stanovišta hemije, tada će se sastojati od dva jona: natrijevog kationa (Na⁺) i hidroksidnog aniona (OH - ^{). Međusobno komunicirajući zbog elektrostatičke privlačnosti različito nabijenih čestica, ovi ioni formiraju kaustičnu sodu. Empirijska formula će biti NaOH.}

Hidrokso grupa je formirana kovalentnom polarnom vezom između kiseonika i vodonika, dok se sa natrijumom drži jonskom vezom. U rastvoru, alkalija se potpuno disocira u jone, kao jak elektrolit.

Laboratorijska metoda dobijanja

Industrijske i laboratorijske metode za proizvodnju kaustične sode usko se preklapaju. Često se dobija u malim količinama hemijskim i elektrohemijskim metodama u manjim pogonima nego u industrijskim objektima. A tone supstanci se proizvode na isti način u ogromnim kolonama elektrolizera.

Postoji nekoliko glavnih načina za sintetizaciju kaustika u laboratoriji.

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

Tako se natrijum hidroksid dobija u laboratoriji, birajući finansijski najpovoljniju opciju. Po pravilu je manje energetski intenzivan.

Sinteza u industriji

Kako se supstanca kao što je kaustična soda dobija u industriji? Tečni i čvrsti kaustik ekstrahiraju se najčešće elektrohemijskom metodom. Zasnovan je na elektrolizi otopine prirodnog minerala halita, čija se velika većina formira od obične soli.

Glavna karakteristika ove sinteze je da su nusproizvodi, zajedno sa kaustičnom sodom, gasoviti hlor i vodonik. Proces se izvodi na bilo koju od tri opcije:

elektroliza dijafragme uključenačvrsta katoda;
sa tečnom živinom katodom;
membranska čvrsta katoda.

Velika većina kaustika proizvedenog u svijetu još uvijek se formira membranskom metodom. Rezultirajuća alkalija ima prilično visok nivo čistoće.

Prijave

Postoji dosta industrija u kojima je kaustična soda relevantna. Aplikacija se zasniva na njegovim hemijskim i fizičkim svojstvima, što ovo jedinjenje čini nezamjenjivim u mnogim sintezama i procesima.

Postoji nekoliko glavnih oblasti u kojima je natrijum hidroksid obavezan.

Kemijska proizvodnja (sinteza estera, sapuna, masti, proizvodnja vlakana, jetkanje aluminijuma, za dobijanje naftnih derivata, kao katalizatora u mnogim procesima; glavna je supstanca za neutralizaciju kiselina i njihovih odgovarajućih oksida; u analitičkoj hemiji koristi se za titraciju; takođe se koristi za dobijanje čistih metala, mnogih soli, drugih baza i organskih jedinjenja).
U proizvodnji papira za preradu drvene celuloze (oslobađanje od drvne supstance lignin).
Kaustična soda je takođe neophodna u ljudskoj ekonomskoj aktivnosti. Vrlo je važna upotreba brojnih deterdženata i sredstava za čišćenje na njegovoj osnovi. Pravljenje sapuna, nabavka šampona - sve ovo nije kompletno bez kaustične sode.
Neophodno za sintezu biogoriva.
Primjenjuje se na nacionalnoj razini za otplinjavanje i neutralizaciju toksičnih tvari,utiče na organizme.
Proizvodnja lijekova i opojnih droga.
Prehrambena industrija - konditorski proizvodi, čokolada, kakao, sladoled, boje za bombone, masline, peciva.
U kozmetologiji za uklanjanje stranih formacija (deteža, papiloma, bradavica).
Koristi se u destilerijama i fabrikama duhana.
U tekstilnoj industriji.
Proizvodnja stakla: obojenog, običnog, optičkog i ostalog.

Očigledno, natrijum hidroksid je veoma važna i korisna supstanca u ljudskoj aktivnosti. Apsolutno nije uzalud što se sintetizira u svijetu godišnje u tonama - 57 miliona ili više.

Fizička svojstva

Bela praškasta supstanca, ponekad bezbojna. Može biti u obliku fino kristalnog praha ili u obliku pahuljica. Češće u obliku velikih kristala. Tačka topljenja je prilično niska - 65,1^oS. Vrlo brzo upija vlagu i pretvara se u hidratizirani oblik NaOH 3, 5N₂O. U ovom slučaju, tačka topljenja je još niža, samo 15,5^oS. Gotovo neograničeno rastvorljiv u alkoholima, vodi. Osjeća se i čvrsta i tečna sapuna.

Veoma opasno u koncentrovanom i razblaženom obliku. Može oštetiti sve membrane oka, do optičkih živaca. Kontakt s očima može dovesti do sljepoće. Stoga je rad sa ovim jedinjenjem izuzetno opasan i zahtijeva zaštitnu opremu.

Hemijska svojstva

Svojstva kaustične sode tačno pokazujuisto kao i sve alkalije: komunicira sa kiselinama, kiselim oksidima, amfoternim oksidima i hidroksidima, solima. Od nemetala reaguje sa sumporom, fosforom i halogenima. Također može reagirati s metalima.

U organskoj hemiji, natrijum hidroksid reaguje sa amidima, estrima, halogenizovanim alkanima.

Uslovi skladištenja

Skladištenje natrijum hidroksida se vrši pod određenim uslovima. To je zato što je izuzetno reaktivan, posebno kada je prostorija vlažna. Glavni uslovi su sljedeći.

Skladištenje dalje od grijača.
Hermetički zatvorena i zatvorena pakovanja, ne propuštaju vlagu.
Suhi kristalni kaustik se čuva u vrećama specijalnog sastava (gusti polietilen), tečni - u tamnoj staklenoj posudi sa brušenim čepovima. Ako je njegova količina velika i zahtijeva transport, tada se otopina kaustične sode stavlja u posebne čelične posude i kanistere.

Ova supstanca se može transportovati bilo kojom poznatom metodom u skladu sa sigurnosnim propisima, isključujući transport avionom.

Tečni natrijum alkal

Pored kristalnog, postoji i vodeni rastvor kaustične sode. Njegova formula je ista kao i za čvrstu. Hemijski, rješenja su primjenjivija i praktičnija za upotrebu. Stoga se u ovom obliku češće koristi kaustika.

Otvor kaustične sode, čija je formula NaOH, koristi se u svimgore navedene oblasti. Nezgodno je samo tokom transporta, jer je bolje transportovati suhu kaustiku. Po svim ostalim svojstvima ni po čemu nije inferioran od kristala, a u nekima ih čak i nadmašuje.