Гидроксид натрия
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК Гидроксид натрия [3] | |
Другие имена | |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ХимическийПаук | |
Информационная карта ECHA | 100.013.805 |
Номер ЕС |
|
номер Е | Е524 (регуляторы кислотности,...) |
68430 | |
КЕГГ | |
МеШ | Натрий+гидроксид |
ПабХим CID | |
номер РТЭКС |
|
НЕКОТОРЫЙ | |
Число | 1823 г. (сплошной) 1824 г. (решение) |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
Характеристики | |
NaOH | |
Молярная масса | 39.9971 g/mol |
Появление | Белые непрозрачные кристаллы |
Запах | без запаха |
Плотность | 2,13 г/см 3 [4] |
Температура плавления | 323 ° С (613 ° F; 596 К) [4] |
Точка кипения | 1388 ° C (2530 ° F; 1661 К) [4] |
418 г/л (0 °С) 1000 г/л (25 °С) [4] 3370 г/л (100 °С) | |
Растворимость | растворим в глицерине , незначительно в аммиаке , нерастворим в эфире , медленно растворим в пропиленгликоле. |
Растворимость в метаноле | 238 г/л |
Растворимость в этаноле | <<139 г/л |
Давление пара | <2,4 кПа (20 °C) 0,1 кПа (700 °С) |
Кислотность ( pKa ) | 15.7 |
−15.8·10 −6 см 3 /моль (водн.) [5] | |
Показатель преломления ( n D ) | 1.3576 |
Структура [6] | |
Орторомбический, oS8 | |
Смсм, №63 | |
а = 0,34013 нм, б = 1,1378 нм, с = 0,33984 нм | |
Формульные единицы ( Z ) | 4 |
Термохимия [7] | |
Теплоемкость ( С ) | 59,5 Дж/(моль·К) |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 64,4 Дж/(моль·К) |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −425,8 кДж/моль |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | -379,7 кДж/моль |
Опасности | |
СГС Маркировка : | |
Опасность | |
Х290 , Х302 , Х314 | |
П280 , П305+П351+П338 , П310 | |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза ) | 40 мг/кг (мыши, внутрибрюшинно) [9] 140–340 мг/кг (крыса, перорально) 1350 мг/кг (кролик, кожный) |
LD Lo ( самый низкий опубликованный ) | 500 мг/кг (кролик, перорально) [10] |
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | СВВ 2 мг/м 3 [8] |
РЕЛ (рекомендуется) | С 2 мг/м 3 [8] |
IDLH (Непосредственная опасность) | 10 мг/м 3 [8] |
Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности |
Родственные соединения | |
Другие анионы | |
Другие катионы | |
Родственные соединения | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Гидроксид натрия , также известный как щелок и каустическая сода , [1] [2] представляет собой неорганическое соединение формулы НаОН . Это белое твердое ионное соединение, состоящее из натрия. катионов Уже + и гидроксид- анионы ОЙ − .
Гидроксид натрия представляет собой высококоррозионное основание и щелочь , которая разлагает липиды и белки при температуре окружающей среды и может вызвать серьезные химические ожоги . Он хорошо растворим в воде и легко поглощает влагу и углекислый газ из воздуха . Образует ряд гидратов NaOH nH O 2 . · [11] Моногидрат NaOH·H 2 O кристаллизуется из водных растворов при температуре от 12,3 до 61,8 °C. Коммерчески доступный «гидроксид натрия» часто представляет собой этот моногидрат, и в опубликованных данных может относиться к нему вместо безводного соединения.
Как один из простейших гидроксидов, гидроксид натрия часто используется вместе с нейтральной водой и кислой соляной кислотой , чтобы продемонстрировать студентам-химикам шкалу pH. [12]
Гидроксид натрия используется во многих отраслях промышленности: при производстве древесной массы и бумаги , текстиля , питьевой воды , мыла и моющих средств , а также в качестве очистителя канализации . Мировое производство в 2004 году составило около 60 миллионов тонн, а спрос - 51 миллион тонн. [13]
Характеристики
[ редактировать ]Физические свойства
[ редактировать ]Чистый гидроксид натрия представляет собой бесцветное кристаллическое твердое вещество, которое плавится при 318 °C (604 °F) без разложения и кипит при 1388 °C (2530 °F). Он хорошо растворим в воде и менее растворим в полярных растворителях, таких как этанол и метанол . [14] Гидроксид натрия нерастворим в эфире и других неполярных растворителях.
Подобно гидратации серной кислоты, растворение твердого гидроксида натрия в воде является сильно экзотермической реакцией. [15] где выделяется большое количество тепла, что представляет угрозу безопасности из-за возможности разбрызгивания. Полученный раствор обычно бесцветен и не имеет запаха. Как и другие щелочные растворы, при контакте с кожей он становится скользким из-за процесса омыления , происходящего между NaOH и натуральные масла для кожи.
Вязкость
[ редактировать ]Концентрированные (50%) водные растворы гидроксида натрия имеют характеристическую вязкость 78 мПа · с, что значительно превышает вязкость воды (1,0 мПа·с) и близка к вязкости оливкового масла (85 мПа·с) при комнатной температуре. . Вязкость водного NaOH , как и любой жидкий химикат, обратно пропорционален его температуре, т. е. его вязкость уменьшается с повышением температуры, и наоборот. Вязкость растворов гидроксида натрия играет непосредственную роль при их применении, а также при хранении. [14]
Гидраты
[ редактировать ]Гидроксид натрия может образовывать несколько гидратов. NaOH· n H 2 O , что приводит к сложной диаграмме растворимости, подробно описанной Спенсером Умфревиллем Пикерингом в 1893 году. [16] Известные гидраты и примерные диапазоны температуры и концентрации (массовая доля NaOH) их насыщенных водных растворов: [11]
- гептагидрат, NaOH·7H 2 O : от -28°С (18,8%) до -24°С (22,2%). [16]
- Пентагидрат, NaOH·5H 2 O : от -24 °С (22,2%) до -17,7 °С (24,8%). [16]
- Тетрагидрат, NaOH·4H 2 O , α-форма: от -17,7 °С (24,8%) до 5,4 °С (32,5%). [16] [17]
- Тетрагидрат, NaOH·4H 2 O , β-форма: метастабильна. [16] [17]
- тригемигидрат, NaOH·3,5H 2 O : от 5,4°С (32,5%) до 15,38°С (38,8%) и затем до 5,0°С (45,7%). [16] [11]
- тригидрат, NaOH·3H 2 O : метастабилен. [16]
- дигидрат, NaOH·2H 2 O : от 5,0 °С (45,7%) до 12,3 °С (51%). [16] [11]
- Моногидрат, NaOH·H 2 O : от 12,3°С (51%) до 65,10°С (69%), затем до 62,63°С (73,1%). [16] [18]
Ранние сообщения относятся к гидратам с n = 0,5 или n = 2/3, но более поздние тщательные исследования не смогли подтвердить их существование. [18]
Единственными гидратами со стабильной температурой плавления являются NaOH·H 2 O (65,10 °С) и NaOH·3,5H 2 O (15,38 °С). Остальные гидраты, кроме метастабильных NaOH·3H 2 O и NaOH·4H 2 O (β) можно кристаллизовать из растворов соответствующего состава, указанного выше. Однако растворы NaOH легко переохлаждаются на много градусов, что позволяет образовывать гидраты (в том числе метастабильные) из растворов различной концентрации. [11] [18]
Например, когда раствор NaOH и воды с мольным соотношением 1:2 (52,6% NaOH по массе) охлаждается, моногидрат обычно начинает кристаллизоваться (при температуре около 22 ° C) раньше дигидрата. Однако раствор можно легко переохладить до -15 ° C, после чего он может быстро кристаллизоваться в виде дигидрата. При нагревании твердый дигидрат может плавиться непосредственно в раствор при температуре 13,35 °C; однако, когда температура превышает 12,58 ° C, он часто разлагается на твердый моногидрат и жидкий раствор. Даже гидрат с n = 3,5 трудно кристаллизовать, так как раствор переохлаждается настолько, что другие гидраты становятся более устойчивыми. [11]
Раствор в горячей воде, содержащий 73,1% (по массе) NaOH, представляет собой эвтектику , которая затвердевает при температуре около 62,63 ° C в виде однородной смеси кристаллов безводного и моногидрата. [19] [18]
Второй стабильный эвтектический состав состоит из 45,4% (по массе) NaOH, который при температуре около 4,9 °C затвердевает с образованием смеси кристаллов дигидрата и 3,5-гидрата. [11]
Третья стабильная эвтектика содержит 18,4% (мас.) NaOH. Он затвердевает при температуре около -28,7 ° C в виде смеси водяного льда и гептагидрата. NaOH·7H 2 O . [16] [20]
При охлаждении растворов с содержанием NaOH менее 18,4% сначала кристаллизуется водяной лед , оставляя NaOH в растворе. [16]
α-форма тетрагидрата имеет плотность 1,33 г/см. 3 . Он плавится конгруэнтно при 7,55 °C с образованием жидкости с содержанием 35,7% NaOH и плотностью 1,392 г/см. 3 , и поэтому плавает на нем, как лед на воде. Однако при температуре около 4,9 ° C он может вместо этого плавиться в смесь твердых веществ. NaOH·3,5H 2 O и жидкий раствор. [17]
β-форма тетрагидрата метастабильна и часто самопроизвольно превращается в α-форму при охлаждении ниже -20 ° C. [17] После начала экзотермическое превращение завершается через несколько минут с увеличением объема твердого вещества на 6,5%. β-форма может кристаллизоваться из переохлажденных растворов при -26 °C и частично плавится при -1,83 °C. [17]
Коммерческий «гидроксид натрия» часто представляет собой моногидрат (плотность 1,829 г / см 2). 3 ). Физические данные в технической литературе могут относиться к этой форме, а не к безводному соединению.
Кристаллическая структура
[ редактировать ]NaOH и его моногидрат образуют ромбические кристаллы с пространственными группами Cmcm ( oS8 ) и Pbca (oP24) соответственно. Размеры ячеек моногидрата составляют a = 1,1825, b = 0,6213, c = 0,6069 нм . Атомы расположены в слоистой структуре, напоминающей гидраргиллит , где каждый атом натрия окружен шестью атомами кислорода, по три из ионов гидроксида и три из молекул воды. Атомы водорода гидроксилов образуют прочные связи с атомами кислорода внутри каждого слоя O. Соседние слои O удерживаются вместе водородными связями между молекулами воды. [21]
Химические свойства
[ редактировать ]Реакция с кислотами
[ редактировать ]Гидроксид натрия реагирует с протонными кислотами с образованием воды и соответствующих солей. Например, при реакции гидроксида натрия с кислотой соляной хлорид натрия образуется :
- NaOH(водн.) + HCl(водн.) → NaCl(водн.) + H 2 O(ж)
В общем случае такие реакции нейтрализации представляются одним простым ионным уравнением:
- ОЙ − (вод) + Н + (водн.) → H 2 O(ж)
Этот тип реакции с сильной кислотой выделяет тепло и, следовательно, является экзотермическим . Такие кислотно-основные реакции также можно использовать для титрования . Однако гидроксид натрия не используется в качестве первичного стандарта , поскольку он гигроскопичен и поглощает углекислый газ из воздуха.
Реакция с кислотными оксидами
[ редактировать ]Гидроксид натрия также реагирует с кислотными оксидами , например, с диоксидом серы . Такие реакции часто используются для « очистки » вредных кислых газов (таких как SO 2 и H 2 S ), образующихся при сжигании угля, и тем самым предотвращают их выброс в атмосферу. Например,
- 2 NaOH + SO 2 → Na 2 SO 3 + H 2 O
Реакция с металлами и оксидами
[ редактировать ]Стекло медленно реагирует с водными растворами гидроксида натрия при температуре окружающей среды с образованием растворимых силикатов . Из-за этого стеклянные соединения и запорные краны, подвергающиеся воздействию гидроксида натрия, имеют тенденцию «замерзать». Колбы и эмалированные химические реакторы повреждаются в результате длительного воздействия горячего гидроксида натрия, который также замораживает стекло. Гидроксид натрия не разрушает железо при комнатной температуре, поскольку железо не обладает амфотерными свойствами (т. е. растворяется только в кислоте, а не в щелочи).Тем не менее, при высоких температурах (например, выше 500 °C) железо может эндотермически реагировать с гидроксидом натрия с образованием оксида железа (III) , металлического натрия и газообразного водорода . [22] Это связано с более низкой энтальпией образования оксида железа(III) (-824,2 кДж/моль) по сравнению с гидроксидом натрия (-500 кДж/моль) и положительным изменением энтропии реакции, что предполагает самопроизвольность при высоких температурах ( ΔST > ΔH , ΔG < 0 ) и несамопроизвольность при низких температурах ( ΔST < ΔH , ΔG > 0 ). Рассмотрим следующую реакцию между расплавленным гидроксидом натрия и мелкоизмельченными железными опилками:
- 4 Fe + 6 NaOH → 2 Fe 2 O 3 + 6 Na + 3 H 2
некоторые переходные металлы Однако могут довольно бурно реагировать с гидроксидом натрия в более мягких условиях.
В 1986 году алюминиевую автоцистерну в Великобритании по ошибке использовали для перевозки 25% раствора гидроксида натрия. [23] вызывая повышение давления содержимого и повреждение цистерн. Повышение давления происходит за счет газообразного водорода, который образуется в результате реакции между гидроксидом натрия и алюминием:
- 2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O → 2 Na[Al(OH) 4 ] + 3 H 2
осаждение
[ редактировать ]В отличие от гидроксида натрия, который растворим, гидроксиды большинства переходных металлов нерастворимы, поэтому гидроксид натрия можно использовать для осаждения гидроксидов переходных металлов. Наблюдаются следующие цвета:
- Медь - синий
- Железо(II) – зеленый
- Железо(III) – желтый/коричневый
Соли цинка и свинца растворяются в избытке гидроксида натрия с образованием прозрачного раствора. Na 2 ZnO 2 или Na2PbO2 2PbO.
Гидроксид алюминия используется в качестве гелеобразного флокулянта для фильтрации твердых частиц при очистке воды . Гидроксид алюминия получают на очистных сооружениях из сульфата алюминия путем его реакции с гидроксидом или бикарбонатом натрия.
- Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 NaOH → 2 Al(OH) 3 + 3 Na 2 SO 4
- Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 NaHCO 3 → 2 Al(OH) 3 + 3 Na 2 SO 4 + 6 CO 2
Омыление
[ редактировать ]Гидроксид натрия можно использовать для гидролиза сложных эфиров (также называемого омылением ), амидов и алкилгалогенидов . [14] Однако ограниченная растворимость гидроксида натрия в органических растворителях означает, что более растворимый гидроксид калия часто предпочтительнее (КОН). Прикосновение к раствору гидроксида натрия голыми руками, хотя и не рекомендуется, вызывает ощущение скользкости. Это происходит потому, что жиры на коже, такие как кожное сало, превращаются в мыло.Несмотря на растворимость в пропиленгликоле, маловероятно, что он заменит воду при омылении из-за первичной реакции пропиленгликоля с жиром до реакции между гидроксидом натрия и жиром.
Массовая доля NaOH (мас.%) | 4 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
---|---|---|---|---|---|---|
Молярная концентрация NaOH (M) | 1.04 | 2.77 | 6.09 | 9.95 | 14.30 | 19.05 |
Массовая концентрация NaOH (г/л) | 41.7 | 110.9 | 243.8 | 398.3 | 572.0 | 762.2 |
Плотность раствора (г/мл) | 1.043 | 1.109 | 1.219 | 1.328 | 1.430 | 1.524 |
Производство
[ редактировать ]Гидроксид натрия промышленно производится в виде 50% раствора вариациями электролитического хлорщелочного процесса . [24] газообразный хлор . В этом процессе также производится [24] Из этого раствора выпариванием воды получают твердый гидроксид натрия. Твердый гидроксид натрия чаще всего продается в виде хлопьев, гранул и литых блоков. [13]
В 2004 году мировое производство оценивалось в 60 миллионов сухих тонн гидроксида натрия, а спрос оценивался в 51 миллион тонн. [13] В 1998 году общий объем мирового производства составил около 45 миллионов тонн . Северная Америка и Азия произвели около 14 миллионов тонн каждая, а Европа произвела около 10 миллионов тонн. В Соединенных Штатах основным производителем гидроксида натрия является компания Olin , годовой объем производства которой составляет около 5,7 миллионов тонн на предприятиях во Фрипорте, штат Техас ; Плакемин, Луизиана ; Сент-Габриэль, Луизиана ; Макинтош, Алабама ; Чарльстон, Теннесси ; Ниагара-Фолс, Нью-Йорк ; и Беканкур, Канада . Другие крупные производители в США включают Oxychem , Westlake , Shintek и Formosa . Все эти компании используют хлорщелочной процесс . [25]
Исторически гидроксид натрия получали путем обработки карбоната натрия гидроксидом кальция в реакции метатезиса , в которой используется тот факт, что гидроксид натрия растворим, а карбонат кальция - нет. Этот процесс назывался каустизацией. [26]
- Ca(OH) 2 (водн.) + Na 2 CO 3 (тв) → CaCO 3 (тв) + 2 NaOH(тв)
этот процесс был заменен процессом Сольве В конце 19 века , который, в свою очередь, был вытеснен процессом Леблана , а затем хлорщелочным процессом , который используется сегодня.
Гидроксид натрия также получают путем соединения чистого металлического натрия с водой. Побочными продуктами являются газообразный водород и тепло, что часто приводит к возгоранию.
- 2 Na(тв) + 2 H 2 O(ж) → 2 NaOH(водн.) + H 2 (г)
Эта реакция обычно используется для демонстрации реакционной способности щелочных металлов в академической среде; однако это коммерчески нежизнеспособно, поскольку выделение металлического натрия обычно осуществляется путем восстановления или электролиза соединений натрия, включая гидроксид натрия.
Использование
[ редактировать ]Гидроксид натрия – популярное сильное основание, используемое в промышленности. Гидроксид натрия используется в производстве натриевых солей и моющих средств, регулировании pH и органическом синтезе. В больших количествах с ним чаще всего обращаются в виде водного раствора . [27] поскольку решения дешевле и проще в обращении.
Гидроксид натрия используется во многих случаях, когда желательно повысить щелочность смеси или нейтрализовать кислоты. Например, в нефтяной промышленности гидроксид натрия используется в качестве добавки к буровому раствору для повышения щелочности в бентонитового системах раствора, для увеличения вязкости бурового раствора и для нейтрализации любого кислого газа (например, сероводорода и углекислого газа ), который может быть встречаются в геологических формациях по мере бурения. Другое применение — испытания в солевом тумане , где необходимо регулировать pH. Гидроксид натрия используется с соляной кислотой для балансировки pH. Полученная соль NaCl является коррозионным агентом, используемым в стандартном тесте солевого тумана с нейтральным pH.
низкого качества Сырую нефть можно обработать гидроксидом натрия для удаления сернистых примесей в процессе, известном как щелочная промывка . Гидроксид натрия реагирует со слабыми кислотами, такими как сероводород и меркаптаны, с образованием нелетучих солей натрия, которые можно удалить. Образующиеся отходы токсичны и с ними трудно справиться, поэтому процесс запрещен во многих странах. В 2006 году компания Trafigura использовала этот процесс, а затем выбросила отходы в Кот-д'Ивуар . [28] [29]
Другие распространенные применения гидроксида натрия включают:
- для изготовления мыла и моющих средств. Гидроксид натрия используется для твердого мыла, а гидроксид калия — для жидкого мыла. [30] [31] Гидроксид натрия используется чаще, чем гидроксид калия, поскольку он дешевле и его требуется в меньшем количестве.
- в качестве очистителей канализации, которые превращают жиры и жиры, засоряющие трубы, в мыло, растворяющееся в воде.
- для изготовления искусственных текстильных волокон, таких как вискоза
- в производстве бумаги . Около 56% производимого гидроксида натрия используется в промышленности, из них 25% — в бумажной промышленности.
- при очистке бокситовой руды , из которой алюминий извлекают металлический . Это известно как процесс Байера .
- обезжиривание металлов
- нефтепереработка
- изготовление красителей и отбеливателей
- на водоочистных станциях для регулирования pH
- для обработки бубликов и теста для кренделей, придания характерного блестящего покрытия
Химическая варка целлюлозы
[ редактировать ]Гидроксид натрия также широко используется при варке древесины для изготовления бумаги или регенерированных волокон. Наряду с сульфидом натрия гидроксид натрия является ключевым компонентом раствора белого щелока, используемого для отделения лигнина от целлюлозных волокон в крафт-процессе . Он также играет ключевую роль на нескольких последующих стадиях процесса отбеливания коричневой целлюлозы, образующейся в процессе варки целлюлозы. Эти стадии включают кислородную делигнификацию, окислительную экстракцию и простую экстракцию, все из которых требуют сильнощелочной среды с pH > 10,5 в конце стадий.
Тканевое пищеварение
[ редактировать ]Аналогичным образом гидроксид натрия используется для переваривания тканей, как в процессе, который когда-то использовался на сельскохозяйственных животных. Этот процесс включал помещение туши в герметичную камеру, а затем добавление смеси гидроксида натрия и воды (которая разрушает химические связи, сохраняющие плоть неповрежденной). В конечном итоге это превращает тело в жидкость темно-коричневого цвета. [32] [33] и единственные твердые тела, которые остались, — это костяные оболочки, которые можно раздавить кончиками пальцев. [34]
Гидроксид натрия часто используется в процессе разложения погибших на свалках подрядчиков по утилизации животных. [33] Благодаря своей доступности и дешевизне его стали использовать преступники для утилизации трупов. Итальянский серийный убийца Леонарда Чианчулли использовал это химическое вещество, чтобы превращать трупы в мыло. [35] В Мексике мужчина, работавший на наркокартели, признался, что избавился от него более чем 300 телами. [36]
Гидроксид натрия является опасным химическим веществом из-за его способности гидролизовать белок. При попадании разбавленного раствора на кожу могут возникнуть ожоги, если не промыть это место тщательно и в течение нескольких минут проточной водой. Брызги в глаза могут быть более серьезными и привести к слепоте. [37]
Растворение амфотерных металлов и соединений.
[ редактировать ]Сильные основания атакуют алюминий . Гидроксид натрия реагирует с алюминием и водой с выделением газообразного водорода. Алюминий забирает атом кислорода у гидроксида натрия, который, в свою очередь, забирает атом кислорода у воды и выделяет два атома водорода. Таким образом, в результате реакции образуется газообразный водород и алюминат натрия . В этой реакции гидроксид натрия действует как агент, делающий раствор щелочным, в котором может растворяться алюминий.
- 2 Ал + 2 NaOH + 2 H 2 O → 2 NaAlO 2 + 3 Ч 2
Алюминат натрия — это неорганическое химическое вещество, которое используется в качестве эффективного источника гидроксида алюминия для многих промышленных и технических применений. Чистый алюминат натрия (безводный) представляет собой белое кристаллическое твердое вещество, имеющее формулу, по-разному обозначаемую как НаАлО 2 , Na3AlO3 AlO3, Na[Al(OH) 4 ] , Na 2 O·Al 2 O 3 или Na 2 Al 2 O 4 . Образование тетрагидроксоалюмината(III) натрия или гидратированного алюмината натрия происходит по формуле: [38]
- 2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O → 2 Na[Al(OH) 4 ] + 3 H 2
Эта реакция может быть полезна при травлении , удалении анодирования или преобразовании полированной поверхности в сатиновую, но без дальнейшей пассивации, такой как анодирование или алодирование, поверхность может ухудшиться как при нормальном использовании, так и в суровых атмосферных условиях.
В процессе Байера гидроксид натрия используется при переработке глиноземсодержащих руд ( бокситов ) для получения глинозема ( оксида алюминия ), который является сырьем, используемым для производства алюминия посредством электролитического процесса Холла-Эру . Поскольку оксид алюминия амфотерен , он растворяется в гидроксиде натрия, оставляя примеси, менее растворимые при высоком pH, такие как оксиды железа, в виде сильнощелочного красного шлама .
Другими амфотерными металлами являются цинк и свинец, которые растворяются в концентрированных растворах гидроксида натрия с образованием цинката и плюбата натрия соответственно.
Реагент этерификации и переэтерификации
[ редактировать ]Гидроксид натрия традиционно используется в мыловарении ( холодным способом мыло , омыление ). [39] Его сделали в девятнадцатом веке для твердой поверхности, а не для жидкого продукта, потому что его было легче хранить и транспортировать.
Для производства биодизеля гидроксид натрия используется в качестве метанола и катализатора переэтерификации триглицеридов. Это работает только с безводным гидроксидом натрия, потому что в сочетании с водой жир превратится в мыло , испорченное метанолом . NaOH используется чаще, чем гидроксид калия , поскольку он дешевле и его требуется меньшее количество. Из-за производственных затрат NaOH, который производят с использованием поваренной соли, дешевле гидроксида калия. [40]
Ингредиент для ухода за кожей
[ редактировать ]Гидроксид натрия является ингредиентом, используемым в некоторых средствах по уходу за кожей и косметических средствах, таких как очищающие средства для лица, кремы, лосьоны и косметика. Обычно его используют в низкой концентрации в качестве балансировщика pH из-за его сильнощелочной природы. [41]
Приготовление еды
[ редактировать ]Пищевое использование гидроксида натрия включает мытье или химическую очистку фруктов и овощей , обработку шоколада и какао , производство карамельных красителей , ошпаривание птицы , обработку безалкогольных напитков и загущение мороженого . [42] Оливки часто замачивают в гидроксиде натрия для смягчения; крендели и немецкие булочки перед выпечкой глазируют раствором гидроксида натрия, чтобы они стали хрустящими. Из-за сложности получения пищевого гидроксида натрия в небольших количествах для домашнего использования карбонат натрия . вместо гидроксида натрия часто используют [43] Он известен как номер E E524.
Конкретные продукты, обработанные гидроксидом натрия, включают:
- Немецкие крендели перед выпечкой варят в кипящем растворе карбоната натрия или холодном растворе гидроксида натрия, что способствует образованию их уникальной корочки.
- Щелочная вода является важным ингредиентом корочки традиционных китайских лунных пирогов.
- желтого цвета Большинство китайской лапши готовятся на щелочной воде, но ее часто ошибочно принимают за содержащую яйцо.
- В одной из разновидностей цзунцзы используется щелочная вода для придания сладкого вкуса.
- Гидроксид натрия вызывает желирование яичных белков при производстве столовых яиц .
- Некоторые методы приготовления оливок включают обработку их рассолом на основе щелочи. [44]
- В филиппинском десерте ( филиппинский : каканин ) под названием куцинта используется небольшое количество щелочной воды, чтобы придать тесту из рисовой муки желеобразную консистенцию. Подобный процесс также используется в каканине, известном как питси-питси или пичи-пичи, за исключением того, что в смеси используется тертая маниока вместо рисовой муки.
- Норвежское блюдо , известное как лютефиск ( норвежский : lutfisk , букв. «Щёлочная рыба»).
- Бублики перед выпечкой часто варят в щелочном растворе, благодаря чему их корочка становится блестящей.
- Мамалыга — это сушеные зерна кукурузы, восстановленные путем замачивания в щелочной воде. Они значительно увеличиваются в размерах и могут быть дополнительно обработаны путем обжаривания для получения кукурузных орехов или путем сушки и измельчения для получения крупы . Из мамалыги делают масу , популярную муку, используемую в мексиканской кухне для приготовления кукурузных лепешек и тамале . Никстамал аналогичен, но использует гидроксид кальция . вместо гидроксида натрия
Чистящее средство
[ редактировать ]Гидроксид натрия часто используется в качестве промышленного чистящего средства , где его часто называют «каустиком». Его добавляют в воду, нагревают, а затем используют для очистки технологического оборудования, резервуаров для хранения и т. д. Он способен растворять жиры , масла , жиры и белковой отложения на основе. Он также используется для очистки канализационных труб под раковинами и канализациями в жилых домах. К раствору гидроксида натрия можно добавлять поверхностно-активные вещества , чтобы стабилизировать растворенные вещества и тем самым предотвратить повторное осаждение. Раствор для замачивания гидроксида натрия используется как мощное обезжиривающее средство для посуды из нержавеющей стали и стекла. Это также распространенный ингредиент в средствах для чистки духовок.
Гидроксид натрия обычно используется в производстве для мытья деталей моющих средств . Моющие средства для мойки деталей на основе гидроксида натрия являются одними из наиболее агрессивных химикатов для чистки деталей. Моющие средства на основе гидроксида натрия включают поверхностно-активные вещества, ингибиторы ржавчины и пеногасители. Мойка деталей нагревает воду и моющее средство в закрытом шкафу, а затем распыляет нагретый гидроксид натрия и горячую воду под давлением на грязные детали для обезжиривания. Используемый таким образом гидроксид натрия заменил многие системы на основе растворителей в начале 1990-х годов. [ нужна ссылка ] когда трихлорэтан был объявлен вне закона Монреальским протоколом . Моющие средства для деталей на основе воды и гидроксида натрия считаются более экологичными по сравнению с методами очистки на основе растворителей.
Гидроксид натрия используется в домашних условиях в качестве открывателя для прочистки засоренных стоков, обычно в форме сухих кристаллов или густого жидкого геля. Щелочь растворяет жиры с образованием водорастворимых продуктов . Он также гидролизует белки , например, содержащиеся в волосах , что может блокировать водопроводные трубы. Эти реакции ускоряются за счет тепла, выделяющегося при растворении гидроксида натрия и других химических компонентов очистителя в воде. Такие щелочные средства для очистки канализации и их кислотные версии обладают высокой коррозионной активностью , и с ними следует обращаться с большой осторожностью.
Релаксант
[ редактировать ]Гидроксид натрия используется в некоторых средствах для выпрямления волос . Однако из-за высокой частоты и интенсивности химических ожогов производители химических релаксантов используют другие щелочные химикаты в препаратах, доступных потребителям. Релаксанты гидроксида натрия все еще доступны, но их используют в основном профессионалы.
Средство для снятия краски
[ редактировать ]Водный раствор гидроксида натрия традиционно использовался в качестве наиболее распространенного средства для снятия краски с деревянных предметов. Его использование стало менее распространенным, поскольку оно может повредить поверхность древесины, повысить текстуру и испачкать цвет.
Очистка воды
[ редактировать ]Гидроксид натрия иногда используется при очистке воды для повышения pH воды. Повышенный pH делает воду менее агрессивной для водопровода и уменьшает количество свинца, меди и других токсичных металлов, которые могут растворяться в питьевой воде. [45] [46]
Историческое использование
[ редактировать ]Гидроксид натрия использовался для выявления отравлений угарным газом : образцы крови таких пациентов приобретали ярко-красный цвет при добавлении нескольких капель гидроксида натрия. [47] Сегодня отравление угарным газом можно обнаружить с помощью оксиметрии CO .
В цементных смесях, растворах, бетоне, растворах
[ редактировать ]Гидроксид натрия используется в некоторых пластификаторах цементных смесей. Это помогает гомогенизировать цементные смеси, предотвращая расслоение песка и цемента, уменьшает количество воды, необходимое в смеси, и повышает удобоукладываемость цементного продукта, будь то раствор, штукатурка или бетон.
Безопасность
[ редактировать ]Как и другие агрессивные кислоты и щелочи , несколько капель растворов гидроксида натрия могут легко разлагать белки и липиды в живых тканях посредством амидного и сложноэфирного гидролиза , что, как следствие, вызывает химические ожоги и может вызвать необратимую слепоту при попадании в глаза. [1] [2] Твердая щелочь также может проявлять свою коррозионную природу при наличии воды, например водяного пара. Таким образом, защитное оборудование , такое как резиновые перчатки , защитную одежду и средства защиты глаз при работе с этим химическим веществом или его растворами всегда следует использовать . Стандартными мерами первой помощи при попадании щелочи на кожу, как и при других разъедающих веществах, является промывание большим количеством воды. Промывание продолжают не менее десяти-пятнадцати минут.
Более того, растворение гидроксида натрия является сильно экзотермическим , и образующееся тепло может вызвать тепловые ожоги или воспламенить легковоспламеняющиеся материалы. Он также выделяет тепло при реакции с кислотами.
Гидроксид натрия оказывает слабое коррозионное воздействие на стекло , что может привести к повреждению остекления или заеданию швов притертого стекла . [48] Гидроксид натрия вызывает коррозию некоторых металлов, например алюминия , который вступает в реакцию со щелочью с образованием легковоспламеняющегося газообразного водорода при контакте. [49]
Хранилище
[ редактировать ]При использовании гидроксида натрия, особенно в больших объемах, необходимо тщательное хранение. Учитывая опасность ожога химического вещества, всегда рекомендуется следовать надлежащим правилам хранения NaOH и обеспечивать безопасность работников и окружающей среды.
Гидроксид натрия часто хранят в бутылках для мелкомасштабного лабораторного использования, в контейнерах среднего объема (контейнеры среднего объема) для погрузочно-разгрузочных работ и транспортировки или в больших стационарных резервуарах для хранения объемом до 100 000 галлонов для производственных предприятий или предприятий по очистке сточных вод с большим количеством NaOH. использовать. Обычные материалы, совместимые с гидроксидом натрия и часто используемые для хранения NaOH, включают: полиэтилен ( HDPE , обычный, XLPE , реже), углеродистую сталь , поливинилхлорид (ПВХ), нержавеющую сталь и пластик, армированный стекловолокном (FRP, с устойчивым лайнер). [14]
Гидроксид натрия необходимо хранить в герметичных контейнерах, чтобы сохранить его нормальность , поскольку он будет поглощать воду из атмосферы.
История
[ редактировать ]Гидроксид натрия впервые был получен производителями мыла. [50] : стр. 45 Процедура изготовления гидроксида натрия появилась как часть рецепта изготовления мыла в арабской книге конца XIII века: «Аль-мухтара фи фунун мин ас-суна» («Изобретения различных промышленных искусств»), которую составил аль -Музаффар Юсуф ибн Умар ибн Али ибн Расул (ум. 1295), король Йемена. [51] [52] Рецепт предусматривал многократное пропускание воды через смесь щелочей (по-арабски: al-qily , где qily — это зола растений солянки , богатой натрием; следовательно, щелочью был нечистый карбонат натрия ). [53] и негашеную известь ( оксид кальция , СаО), в результате чего был получен раствор гидроксида натрия. Европейские мыловары тоже следовали этому рецепту. Когда в 1791 году французский химик и хирург Николя Леблан (1742–1806) запатентовал процесс массового производства карбоната натрия , природной «кальцинированной соды» (нечистого карбоната натрия, который получали из золы растений, богатых натрием). [50] :стр36 был заменен этой искусственной версией. [50] : стр. 46 Однако к 20 веку электролиз хлорида натрия стал основным методом производства гидроксида натрия. [54]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «Паспорт безопасности материала» (PDF) . сертифицированный-lye.com . Архивировано из оригинала (PDF) 28 февраля 2008 г. Проверено 24 февраля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б с «Паспорт безопасности материала 2» (PDF) . Hillbrothers.com . Архивировано из оригинала (PDF) 3 августа 2012 г. Проверено 20 мая 2012 г.
- ^ Jump up to: а б «Гидроксид натрия - Краткое описание соединений» . Проверено 12 июня 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с д Хейнс, с. 4,90
- ^ Хейнс, с. 4.135
- ^ Джейкобс, Х.; Кокелькорн Дж. и Таке Т. (1985). «Гидроксиды натрия, калия и рубидия: рост монокристаллов и определение рентгеноструктурной структуры при стабильной модификации при комнатной температуре». З. Анорг. Генерал Хим . 531 (12): 119–124. дои : 10.1002/zaac.19855311217 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Хейнс, с. 5.13
- ^ Jump up to: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0565» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Майкл Чемберс. «ChemIDplus – 1310-73-2 – HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M – Гидроксид натрия [NF] – Поиск подобных структур, синонимы, формулы, ссылки на ресурсы и другая химическая информация». . nih.gov .
- ^ «Натрий гидроксид» . Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Сименс, PR; Джаок, Уильям Ф. (1969). «Энтропия гидратов гидроксида натрия. II. Низкотемпературные теплоемкости и теплоты плавления NaOH·2H2O и NaOH·3,5H2O». Журнал физической химии . 73 (1): 149–157. дои : 10.1021/j100721a024 .
- ^ «Примеры распространенных лабораторных химикатов и их класс опасности» . Архивировано из оригинала 10 января 2018 г. Проверено 9 января 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с Четин Курт, Юрген Биттнер. «Гидроксид натрия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a24_345.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Jump up to: а б с д «Резервуары для хранения гидроксида натрия и технические характеристики» . Протанк . 08.09.2018 . Проверено 21 ноября 2018 г.
- ^ «Экзотермический против эндотермического: химия дает и берет» . Дискавери Экспресс для детей . 29 августа 2014 года. Архивировано из оригинала 28 марта 2023 года . Проверено 28 марта 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Умфревиль Пикеринг, Спенсер (1893). «LXI. — Гидраты гидроксидов натрия, калия и лития» . Журнал Химического общества, Сделки . 63 : 890–909. дои : 10.1039/CT8936300890 .
- ^ Jump up to: а б с д и Мрав, Южная Каролина; Джауке, ВФ (1974). «Энтропии гидратов гидроксида натрия. III. Низкотемпературные теплоемкости и теплоты плавления α- и β-кристаллических форм тетрагидрата гидроксида натрия». Журнал физической химии . 78 (17): 1701–1709. дои : 10.1021/j100610a005 .
- ^ Jump up to: а б с д Марч, Ле; Джауке, ВФ (1962). «Термодинамические свойства гидроксида натрия и его моногидрата. Теплоемкость до низких температур. Теплоемкость растворения». Журнал физической химии . 66 (10): 2052–2059. дои : 10.1021/j100816a052 .
- ^ Бродейл, GE; Джауке, ВФ (1962). «Кривая температуры замерзания-растворимости водного гидроксида натрия в области вблизи эвтектики безводного моногидрата». Журнал физической химии . 66 (10): 2051. doi : 10.1021/j100816a051 .
- ^ М. Конде Инжиниринг: « Равновесие твердого тела и жидкости (SLE) и равновесие пара и жидкости (VLE) водного NaOH. Архивировано 7 октября 2020 г. в Wayback Machine ». Онлайн-отчет, доступ 29 апреля 2017 г.
- ^ Джейкобс Х. и Мецнер У. (1991). «Необычные Н-связи в моногидрате гидроксида натрия: дифракция рентгеновских лучей и нейтронов на NaOH·H<sub»>2</sub»>O и NaOD·D<sub»>2</sub»>O соответственно». Журнал неорганической и общей химии . 597 (1): 97–106. дои : 10.1002/zaac.19915970113 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Цзу Энь, Сюй (1992), Отслеживание калия и калийных удобрений [J]
- ^ Стэмелл, Джим (2001), EXCEL HSC Chemistry , Pascal Press, стр. 199, ISBN 978-1-74125-299-6
- ^ Jump up to: а б Фэнмин Ду, Дэвид М. Варсингер, Таманна И Урми, Грегори П. Тиль, Амит Кумар, Джон Х. Линхард (2018). «Производство гидроксида натрия из рассола опреснения морской воды: технологический дизайн и энергоэффективность». Экологические науки и технологии . 52 (10): 5949–5958. Бибкод : 2018EnST...52.5949D . дои : 10.1021/acs.est.8b01195 . hdl : 1721.1/123096 . ПМИД 29669210 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера [ постоянная мертвая ссылка ] , 5-е издание, Джон Уайли и сыновья
- ^ Деминг, Гораций Г. (1925). Общая химия: элементарный обзор с акцентом на промышленное применение фундаментальных принципов (2-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., с. 452.
- ^ «Документ 2 — CausticSodamanual2008.pdf» (PDF) . 2013. Архивировано из оригинала (PDF) 19 марта 2015 года . Проверено 17 июля 2014 г.
- ^ Сэмпл, Ян (16 сентября 2009 г.). «Дело Трафигуры: токсичные отходы, оставшиеся после промывки едким раствором» . Хранитель . Проверено 17 сентября 2009 г.
- ^ «Трафигура знала об опасности отходов» . Вечер новостей BBC. 16 сентября 2009 года . Проверено 17 сентября 2009 г.
- ^ «Руководство по едким химикатам, используемым в производстве мыла | Бреннтаг» . www.brenntag.com . Проверено 3 октября 2020 г.
- ^ «Гидроксид натрия | Использование, преимущества и факты химической безопасности» . ChemicalSafetyFacts.org . 06.09.2016 . Проверено 3 октября 2020 г.
- ↑ Эйрс, Крис (27 февраля 2010 г.) Чистая зеленая отделка, которая отправляет любимого человека в канализацию Times Online. Проверено 20 февраля 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Такер, Х. Леон; Кастнер, Джастин (август 2004 г.). Утилизация туш: всесторонний обзор. Глава 6. Архивировано 2 февраля 2017 г. в Wayback Machine . Национальный центр сельскохозяйственной биобезопасности, Университет штата Канзас, 2004 г. Проверено 8 марта 2010 г.
- ^ Роуч, Мэри (2004). Стифф: Любопытная жизнь человеческих трупов , Нью-Йорк: WW Norton & Company. ISBN 0-393-32482-6 .
- ^ «Натрий: Избавление от грязи – и жертв убийств» . Новости Би-би-си . 3 мая 2014 г.
- ^ Уильям Бут (27 января 2009 г.). « «Стюмейкер» сеет ужас в Мексике» . Вашингтон Пост .
- ^ «ATSDR – Рекомендации по медицинскому ведению (MMG): гидроксид натрия» . www.atsdr.cdc.gov . Архивировано из оригинала 28 мая 2010 года.
- ^ ПабХим. «Тетрагидроксид алюминия-натрия» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 3 октября 2020 г.
- ^ Морфит, Кэмпбелл (1856). Трактат по химии, применимой к производству мыла и свечей . Пэрри и Макмиллан.
- ^ «Прямое сравнение: гидроксид калия и гидроксид натрия - сходства, различия и варианты использования» . info.noahtech.com . Архивировано из оригинала 10 октября 2020 г. Проверено 3 октября 2020 г.
- ^ «Оценка безопасности неорганических гидроксидов, используемых в косметике» (PDF) . cir-safety.org . 2015 . Проверено 12 мая 2024 г.
- ^ «Гидроксид натрия» . rsc.org . 2014 . Проверено 9 ноября 2014 г.
- ^ «Малышка без щелока» . Национальный центр домашнего сохранения продуктов питания. Архивировано из оригинала 11 сентября 2011 г. Проверено 15 января 2019 г.
- ^ «Оливки: безопасные методы домашнего маринования (приложение / объект в формате PDF)» (PDF) . ucanr.org . 2010. Архивировано из оригинала (PDF) 17 января 2012 года . Проверено 22 января 2012 г.
- ^ «Очистка питьевой воды – регулирование pH» . 2011. Архивировано из оригинала 10 августа 2018 года . Проверено 23 июня 2016 г.
- ^ Брайан Орам, разыгрывающий (2014). «Проблемы с питьевой водой. Коррозионная вода (свинец, медь, алюминий, цинк и другие)» . Архивировано из оригинала 1 июля 2016 года . Проверено 23 июня 2016 г.
- ^ Страница 168 в: Обнаружение ядов и сильнодействующих наркотиков .Автор: Вильгельм Аутенрит.Издатель: Сын П. Блэкистона и компания, 1909 г.
- ^ Пубхим. «НАТРИЯ ГИДРОКСИД | NaOH – ПабХим» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 4 сентября 2016 г.
- ^ «aluminium_water_гидроген.pdf (приложение/объект PDF)» (PDF) . www1.eere.energy.gov . 2008. Архивировано из оригинала (PDF) 14 сентября 2012 года . Проверено 15 января 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с Торп, Томас Эдвард, изд., Словарь прикладной химии (Лондон, Англия: Longmans, Green и Co., 1913), том. 5, [1]
- ^ См.: История науки и технологий в исламе: описание изготовления мыла.
- ^ Английский химик и археолог Генри Эрнест Стэплтон (1878–1962) представил доказательства того, что персидский алхимик и врач Мухаммад ибн Закария ар-Рази (ок. 865–925) знал о гидроксиде натрия. Видеть Стэплтон, Генри Э .; Азо, РФ; Хидаят Хусейн, М. (1927). «Химия в Ираке и Персии в десятом веке нашей эры» Мемуары Азиатского общества Бенгалии . VIII (6): 317–418. OCLC 706947607 . п. 322.
- ^ Стэплтон, Генри Э .; Азо, РФ (1905). «Алхимическое оборудование в одиннадцатом веке нашей эры» Мемуары Азиатского общества Бенгалии . Я (4): 47–71. См. сноску 5 на стр. 53. Со с. 53: «5. Карбонат натрия. Кили — это зола некоторых растений, например солянки и солянки…, которые растут вблизи моря или в соленых местах…»
- ^ О'Брайен, Томас Ф.; Боммараджу, Тилак В. и Хайн, Фумио (2005) Справочник по хлор-щелочной технологии , том. 1. Берлин, Германия: Шпрингер. Глава 2: История хлорщелочной промышленности, с. 34. ISBN 9780306486241
Библиография
[ редактировать ]- Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). ЦРК Пресс . ISBN 978-1439855119 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Международная карта химической безопасности 0360
- Еврохлор-Как производится хлор? Хлор онлайн
- Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
- CDC – Гидроксид натрия – Тема NIOSH по безопасности и гигиене труда
- Производство электролизом рассола
- Технические данные
- Технические диаграммы (стр. 33—41) по энтальпии, температуре и давлению.
- Паспорт безопасности натрия гидроксид
- Сертифицированный паспорт безопасности щелочи. Архивировано 28 февраля 2008 г. в Wayback Machine.
- Паспорт безопасности Хилл Бразерс
- Титрование кислот гидроксидом натрия; бесплатное ПО для анализа данных, моделирования кривых и расчета pH
- Производство каустической соды на установке непрерывного каустизации методом известково-соды