stringtranslate.com

Гидроксид натрия

Гидроксид натрия , также известный как щёлочь и каустическая сода , [1] [2] — неорганическое соединение с формулой NaOH . Это белое твёрдое ионное соединение, состоящее из катионов натрия Na + и гидроксид- анионов OH− .

Гидроксид натрия является сильно едким основанием и щелочью , которая разлагает липиды и белки при температуре окружающей среды и может вызвать серьезные химические ожоги . Он хорошо растворяется в воде и легко поглощает влагу и углекислый газ из воздуха . Он образует ряд гидратов NaOH· n H 2 O. [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 опубликованные данные могут относиться к нему вместо безводного соединения.

Как один из простейших гидроксидов, гидроксид натрия часто используется вместе с нейтральной водой и кислой соляной кислотой для демонстрации шкалы pH студентам-химикам. [12]

Гидроксид натрия используется во многих отраслях промышленности: в 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, в то время как спрос составил 51 миллион тонн. [13]

Характеристики

Физические свойства

Чистый гидроксид натрия представляет собой бесцветное кристаллическое твердое вещество, которое плавится при температуре 318 °C (604 °F) без разложения и кипит при температуре 1388 °C (2530 °F). Он хорошо растворяется в воде, с меньшей растворимостью 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 высокоэкзотермической реакцией [15], при которой 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, он кажется скользким при контакте с кожей из-за процесса омыления , который происходит между NaOH и натуральными маслами кожи.

Вязкость

Концентрированные (50%) водные растворы гидроксида натрия имеют характерную вязкость , 78 мПа · с, что намного больше, чем у воды (1,0 мПа·с) и близко к вязкости оливкового масла (85 мПа·с) при комнатной температуре. Вязкость водного NaOH , как и любого жидкого химиката, обратно пропорциональна его температуре, т.е. его вязкость уменьшается с повышением температуры, и наоборот. Вязкость растворов гидроксида натрия играет прямую роль в его применении, а также в его хранении. [14]

Гидраты

Гидроксид натрия может образовывать несколько гидратов NaOH· n H 2 O , что приводит к сложной диаграмме растворимости, которая была подробно описана Спенсером Умфревилем Пикерингом в 1893 году. [16] Известные гидраты и приблизительные диапазоны температуры и концентрации (массовый процент NaOH) их насыщенных водных растворов следующие: [11]

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 стабильными точками плавления являются NaOH·H 2 O (65,10 °C) и NaOH·3,5H 2 O (15,38 °C). Другие гидраты, за исключением метастабильных NaOH·3H 2 O и NaOH·4H 2 O (β), могут быть кристаллизованы из растворов соответствующего состава, как указано выше. Однако растворы NaOH можно легко переохладить на много градусов, что позволяет образовывать гидраты (в том числе метастабильные) из растворов с различной концентрацией. [11] [18]

Например, когда раствор NaOH и воды с молярным соотношением 1:2 (52,6% NaOH по массе) охлаждается, моногидрат обычно начинает кристаллизоваться (примерно при 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 расплавиться непосредственно в раствор при 13,35 °C; однако, как только температура превышает 12,58 °C, он часто разлагается на твердый моногидрат и жидкий раствор. Даже гидрат n = 3,5 трудно кристаллизовать, потому что раствор переохлаждается настолько, что другие гидраты становятся более стабильными. [11]

Горячий водный раствор, содержащий 73,1% (масс.) NaOH, представляет собой эвтектику , которая затвердевает при температуре около 62,63 °C в виде однородной смеси безводных и моногидратных кристаллов. [19] [18]

Второй стабильный эвтектический состав содержит 45,4% (масс.) NaOH, который затвердевает при температуре около 4,9 °C, образуя смесь кристаллов дигидрата и 3,5-гидрата. [11]

Третья стабильная эвтектика содержит 18,4% (масс.) NaOH. Она затвердевает при температуре около −28,7 ° C как смесь водяного льда и гептагидрата NaOH·7H 2 O. [16] [20]

При охлаждении растворов с содержанием NaOH менее 18,4% сначала кристаллизуется водяной лед , а NaOH остается в растворе. [16]

Форма α тетрагидрата имеет плотность 1,33 г/см 3 . Она плавится конгруэнтно при 7,55 °C в жидкость с 35,7% NaOH и плотностью 1,392 г/см 3 , и поэтому плавает на ней, как лед на воде. Однако при температуре около 4,9 °C она может вместо этого неконгруэнтно расплавиться в смесь твердого NaOH·3,5H 2 O и жидкого раствора. [17]

β-форма тетрагидрата метастабильна и часто спонтанно превращается в α-форму при охлаждении ниже −20 °C. [17] После начала экзотермическое превращение завершается в течение нескольких 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]

«Гидроокись натрия» в торговле часто является моногидратом (плотность 1,829 г/см 3 ). Физические данные в технической литературе могут относиться к этой форме, а не к безводному соединению.

Кристаллическая структура

NaOH и его моногидрат образуют орторомбические кристаллы с пространственными группами Cmcm ( oS8 ) и Pbca ( oP24 ) соответственно. Размеры ячейки моногидрата составляют a = 1,1825, b = 0,6213, c = 0,6069 нм . Атомы расположены в слоистой структуре, похожей на гидраргиллит , причем каждый атом натрия окружен шестью атомами кислорода, по три из гидроксид-ионов 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

Реакция с кислотами

Гидроксид натрия реагирует с протонными кислотами, образуя воду и соответствующие соли. Например, при реакции гидроксида натрия с соляной кислотой образуется хлорид натрия :

NaOH(водн.) + HCl(водн.) → NaCl(водн.) + H 2 O(ж)

В общем случае такие реакции нейтрализации описываются одним простым ионным уравнением:

ОН − (водн.) + Н + (водн.) → Н 2 О(ж)

Этот тип реакции с сильной кислотой выделяет тепло, и, следовательно, является экзотермическим . Такие кислотно-основные реакции также могут использоваться для титрования . Однако гидроксид натрия не используется в качестве первичного стандарта , поскольку он гигроскопичен и поглощает углекислый газ из воздуха.

Реакция с кислотными оксидами

Гидроксид натрия также реагирует с кислотными оксидами , такими как диоксид серы . Такие реакции часто используются для «очистки» вредных кислотных газов (таких как SO2 и H2S ) , образующихся при сжигании угля , и таким образом предотвращают их выброс в атмосферу. Например,

2 NaOH + SO 2 → Na 2 SO 3 + H 2 O

Реакция с металлами и оксидами

Стекло медленно реагирует с водными растворами гидроксида натрия при комнатной температуре, образуя растворимые силикаты . Из-за этого стеклянные швы и краны, подвергающиеся воздействию гидроксида натрия, имеют тенденцию «замерзать». Колбы и эмалированные химические реакторы повреждаются при длительном воздействии горячего гидроксида натрия, который также замораживает стекло. Гидроксид натрия не воздействует на железо при комнатной температуре, поскольку железо не обладает амфотерными свойствами (т. е. оно растворяется только в кислоте, но не в щелочи). Тем не менее, при высоких температурах (например, выше 500 °C) железо может реагировать эндотермически с гидроксидом натрия, образуя оксид железа (III) , металлический натрий и газообразный водород . [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 подразумевает спонтанность при высоких температурах ( ΔST > ΔH , ΔG < 0 ) и не-спонтанность при низких температурах ( ΔST < ΔH , ΔG > 0 ). Рассмотрим следующую реакцию между расплавленным гидроксидом натрия и мелкодисперсными железными опилками:

4 Fe + 6 NaOH → 2 Fe 2 O 3 + 6 Na + 3 H 2

Однако некоторые переходные металлы могут довольно бурно реагировать с гидроксидом натрия в более мягких условиях.

В 1986 году в Великобритании алюминиевая автоцистерна была ошибочно использована для перевозки 25% раствора гидроксида натрия, [23] что привело к повышению давления в содержимом и повреждению цистерн. Повышение давления происходит из-за 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

Осадитель

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:

Соли цинка и свинца растворяются в избытке гидроксида натрия, образуя прозрачный раствор Na 2 ZnO 2 или Na 2 PbO 2 .

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 натрия или бикарбонатом.

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

Гидроксид натрия может использоваться для гидролиза сложных эфиров (также называемого омылением ), амидов и алкилгалогенидов, управляемого основанием . [14] Однако ограниченная растворимость гидроксида натрия в органических растворителях означает, что более растворимый гидроксид калия (KOH) часто оказывается предпочтительным. Прикосновение к раствору гидроксида натрия голыми руками, хотя и не рекомендуется, вызывает ощущение скользкости. Это происходит из-за того, что масла на коже, такие как кожное сало, преобразуются 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.

Производство

Гидроксид натрия в промышленности производится в виде 50% раствора путем вариаций электролитического хлорщелочного процесса . [24] В этом процессе также производится газообразный хлор . [24] Твердый гидроксид натрия получают из этого раствора путем испарения воды. 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 общее мировое производство составляло около 45 миллионов тонн . Северная Америка и Азия внесли около 14 миллионов тонн каждая, в то время как Европа произвела около 10 миллионов тонн. В Соединенных Штатах основным производителем гидроксида натрия является Olin , который имеет годовой объем производства около 5,7 миллионов тонн на объектах во Фрипорте, Техас ; Plaquemine, Луизиана ; St. Gabriel, Луизиана ; McIntosh, Алабама ; Чарльстон, Теннесси ; Niagara Falls, Нью-Йорк ; и Bécancour, Канада . Другими крупными производителями в США являются Oxychem , Westlake , Shintek и Formosa . Все эти компании используют хлорщелочной процесс . [25]

Исторически гидроксид натрия производился путем обработки карбоната натрия гидроксидом кальция (гашеной известью) в реакции метатезиса , которая использует тот факт, что гидроксид натрия растворим, а карбонат кальция — нет. Этот процесс назывался каустификацией. [26]

Ca(OH) 2 (водн.) + Na 2 CO 3 (тв) → CaCO 3 (тв) + 2 NaOH(тв)

Карбонат натрия для этой реакции был получен в процессе Леблана в начале 19 века или в процессе Сольве в конце 19 века. Превращение карбоната натрия в гидроксид натрия было полностью заменено хлорщелочным процессом , который производит гидроксид натрия в одном процессе.

Гидроксид натрия также производится путем соединения чистого металлического натрия с водой. Побочными продуктами являются газообразный водород и тепло, часто приводящее к возникновению пламени.

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 она не используется в коммерческих целях, за исключением реакции в хлорщелочном процессе с использованием ртутного элемента , где амальгама натрия реагирует с водой.

Использует

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 он чаще всего обрабатывается в виде водного раствора [27] , поскольку растворы дешевле и проще в обращении.

Гидроксид натрия используется во многих сценариях, где желательно повысить щелочность смеси или нейтрализовать кислоты. Например, в нефтяной промышленности гидроксид натрия используется в качестве добавки в буровой раствор для повышения щелочности в системах бентонитового раствора, для повышения вязкости раствора и для нейтрализации любого кислого газа (например, сероводорода и углекислого газа ), который может встречаться в геологической формации по мере бурения. Другое применение — испытание 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 испытании в солевом тумане с нейтральным pH.

Некачественную сырую нефть можно обработать гидроксидом натрия для удаления сернистых примесей в процессе, известном как каустическая 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 обращаться, и из-за этого процесс запрещен во многих странах. В 2006 году Trafigura использовала этот процесс, а затем сбросила отходы в Кот-д'Ивуаре . [28] [29]

Другие распространенные применения гидроксида натрия включают:

Химическая варка целлюлозы

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 процессе крафт-варки . Он также играет ключевую роль на нескольких более поздних стадиях процесса отбеливания коричневой целлюлозы, полученной в результате варки. Эти стадии включают кислородную делигнификацию, окислительную экстракцию и простую экстракцию, все из которых требуют сильнощелочной среды с pH > 10,5 в конце стадий.

Пищеварение тканей

Аналогичным образом гидроксид натрия используется для переваривания тканей, как в процессе, который когда-то использовался с сельскохозяйственными животными. Этот процесс включал помещение туши в герметичную камеру, затем добавление смеси гидроксида натрия и воды (которая разрушает химические связи, сохраняющие плоть целой). Это в конечном итоге превращает тело в жидкость темно-коричневого цвета, [32] [33] и единственными твердыми веществами, которые остаются, являются костные оболочки, которые можно раздавить между кончиками пальцев. [34]

Гидроксид натрия часто используется в процессе разложения сбитых животных, сбрасываемых на свалки подрядчиками по утилизации животных. [33] Из-за его доступности и низкой стоимости он использовался преступниками для утилизации трупов. Итальянский серийный убийца Леонарда Чианчулли использовал это химическое вещество для превращения трупов в мыло. [35] В Мексике человек, работавший на наркокартели, признался в утилизации более 300 тел с его помощью. [36]

Гидроксид натрия является опасным химикатом из-за своей способности гидролизовать белок. Если разбавленный раствор пролить на кожу, могут возникнуть ожоги, если участок не промыть тщательно и в течение нескольких минут проточной водой. Брызги в глаза могут быть более серьезными и могут привести к слепоте. [37]

Растворение амфотерных металлов и соединений

Сильные основания атакуют алюминий . Гидроксид натрия реагирует с алюминием и водой, выделяя водород. Алюминий забирает атом кислорода у гидроксида натрия, который в свою очередь забирает атом кислорода у воды и выделяет два атома водорода. В результате реакции образуется водород и алюминат натрия . В этой реакции гидроксид натрия действует как агент, делающий раствор щелочным, в котором может растворяться алюминий.

2 Al + 2 NaOH + 2 H 2 O → 2 NaAlO 2 + 3 H 2

Алюминат натрия — это неорганическое химическое вещество, которое используется как эффективный источник гидроксида алюминия для многих промышленных и технических применений. Чистый алюминат натрия (безводный) — это белое кристаллическое твердое вещество, имеющее формулу, которая по-разному представлена ​​как NaAlO 2 , Na 3 AlO 3 , Na[Al(OH) 4 ] , Na 2 O·Al 2 O 3 или Na 2 Al 2 O 4 . Образование тетрагидроксоалюмината натрия (III) или гидратированного алюмината натрия определяется 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 сатинированную, но без дальнейшей пассивации, такой как анодирование или аллодирование, поверхность может деградировать как при нормальном использовании, так и в суровых атмосферных условиях.

В процессе Байера гидроксид натрия используется при очистке руд, содержащих глинозем ( бокситов ), для получения глинозема ( оксида алюминия ), который является сырьем для производства алюминия с помощью электролитического процесса Холла-Эру . Поскольку глинозем является амфотерным , 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, образуя цинкат натрия и плюмбат натрия соответственно.

Реагент этерификации и переэтерификации

Гидроксид натрия традиционно используется в мыловарении ( холодный процесс мыла, омыление ). [39] Он был изготовлен в девятнадцатом веке для получения твердой поверхности, а не жидкого продукта, поскольку его было легче хранить и транспортировать.

Для производства биодизеля гидроксид натрия используется в качестве катализатора переэтерификации метанола и триглицеридов. Это работает только с безводным гидроксидом натрия, потому что в сочетании с водой жир превратится в мыло , которое будет испорчено метанолом . NaOH используется чаще, чем гидроксид калия , потому что он дешевле и требуется меньшее количество. Из-за производственных затрат NaOH, который производится с использованием поваренной соли, дешевле гидроксида калия. [40]

Ингредиент для ухода за кожей

Гидроксид натрия является ингредиентом, используемым в некоторых средствах по уходу за кожей и косметических продуктах, таких как очищающие средства для лица, кремы, лосьоны и косметика. Обычно он используется в низкой концентрации в качестве балансировщика pH из-за его сильнощелочной природы. [41]

Приготовление пищи

Пищевые применения гидроксида натрия включают мытье или химическую очистку фруктов и овощей , обработку шоколада и какао , производство карамельного красителя , ошпаривание птицы , обработку безалкогольных напитков и загущение мороженого . [42] Оливки часто замачивают в гидроксиде натрия для размягчения; крендели и немецкие булочки с щелоком глазируют раствором гидроксида натрия перед выпечкой, чтобы сделать их хрустящими. Из-за сложности получения пищевого гидроксида натрия в небольших количествах для домашнего использования, карбонат натрия часто используют вместо гидроксида натрия. [43] Он известен как E-номер E524.

Конкретные продукты, обработанные гидроксидом натрия, включают:

Чистящее средство

Гидроксид натрия часто используется в качестве промышленного чистящего средства , где его часто называют «едким». Его добавляют в воду, нагревают, а затем используют для очистки технологического оборудования, резервуаров для хранения и т. д. Он может растворять жиры , масла , жиры и отложения на основе белка . Он также используется для очистки труб для слива отходов под раковинами и сливами в жилых помещениях. Поверхностно-активные вещества можно добавлять в раствор гидроксида натрия для стабилизации растворенных веществ и, таким образом, предотвращения повторного осаждения. Замачивающий раствор гидроксида натрия используется в качестве мощного обезжиривателя для нержавеющей стали и стеклянных форм для выпечки. Он также является распространенным ингредиентом в очистителях духовок.

Обычно гидроксид натрия используется в производстве моющих средств для моек деталей . Моющие средства для моек деталей на основе гидроксида натрия являются одними из самых агрессивных чистящих химикатов для моек деталей. Моющие средства на основе гидроксида натрия включают поверхностно-активные вещества, ингибиторы ржавчины и пеногасители. Моечная машина нагревает воду и моющее средство в закрытом шкафу, а затем распыляет нагретый гидроксид натрия и горячую воду под давлением на грязные детали для обезжиривания. Гидроксид натрия, используемый таким образом, заменил многие системы на основе растворителей в начале 1990-х годов [ необходима ссылка ] , когда трихлорэтан был запрещен Монреальским протоколом . Моечные средства на основе воды и гидроксида натрия считаются экологическим улучшением по сравнению с методами очистки на основе растворителей.

В хозяйственных магазинах продают гидроксид натрия, который можно использовать в качестве очистителя канализации .
Удаление краски каустической содой

Гидроксид натрия используется в быту как тип средства для прочистки засоренных стоков, обычно в форме сухого кристалла или густого жидкого геля. Щелочь растворяет жиры , образуя водорастворимые продукты . Она также гидролизует белки , такие как те, что содержатся в волосах , которые могут засорять водопроводные трубы. Эти реакции ускоряются за счет тепла, выделяемого при растворении гидроксида натрия и других химических компонентов очистителя в воде. Такие щелочные очистители стоков и их кислотные версии очень едкие и с ними следует обращаться с большой осторожностью.

Расслабляющий

Гидроксид натрия используется в некоторых выпрямителях для выпрямления волос . Однако из-за высокой частоты и интенсивности химических ожогов производители химических выпрямителей используют другие щелочные химикаты в препаратах, доступных потребителям. Выпрямители на основе гидроксида натрия все еще доступны, но их используют в основном профессионалы.

Средство для снятия краски

Раствор гидроксида натрия в воде традиционно использовался как наиболее распространенное средство для удаления краски с деревянных предметов. Его использование стало менее распространенным, поскольку он может повредить поверхность древесины, поднять волокна и испачкать цвет.

Очистка воды

Гидроксид натрия иногда используется во время очистки воды для повышения pH водоснабжения. Повышенный pH делает воду менее едкой для сантехники и снижает количество свинца, меди и других токсичных металлов, которые могут растворяться в питьевой воде. [45] [46]

Историческое использование

Гидроксид натрия использовался для обнаружения отравления угарным газом , при этом образцы крови таких пациентов становились ярко- красными при добавлении нескольких капель гидроксида натрия. [47] Сегодня отравление угарным газом можно обнаружить с помощью оксиметрии CO .

В цементных смесях, растворах, бетоне, затирках

Гидроксид натрия используется в некоторых пластификаторах цементных смесей. Это помогает гомогенизировать цементные смеси, предотвращая сегрегацию песка и цемента, уменьшает количество воды, требуемой для смешивания, и повышает удобоукладываемость цементного продукта, будь то раствор, штукатурка или бетон.

Безопасность

Химические ожоги , вызванные раствором гидроксида натрия, сфотографированные через 44 часа после воздействия.

Как и другие едкие кислоты и щелочи , несколько капель раствора гидроксида натрия могут легко разлагать белки и липиды в живых тканях посредством гидролиза амидов и гидролиза эфиров , что впоследствии вызывает химические ожоги и может вызвать постоянную слепоту при контакте с глазами. [1] [2] Твердая щелочь также может проявлять свою едкую природу, если есть вода, например, водяной пар. Таким образом, при работе с этим химикатом или его растворами всегда следует использовать средства защиты , такие как резиновые перчатки , защитную одежду и средства защиты глаз . Стандартными мерами первой помощи при попадании щелочи на кожу, как и в случае с другими едкими веществами, является промывание большим количеством воды. Промывание продолжается не менее десяти-пятнадцати минут.

Более того, растворение гидроксида натрия является высокоэкзотермическим процессом , и выделяющееся тепло может вызвать ожоги или воспламенить горючие вещества. Он также выделяет тепло при реакции с кислотами.

Гидроксид натрия оказывает умеренное коррозионное действие на стекло , что может привести к повреждению остекления или вызвать залипание швов между стеклами . [48] Гидроксид натрия оказывает коррозионное действие на несколько металлов, например, алюминий , который реагирует со щелочью, выделяя при контакте горючий водород . [49]

Хранилище

Две промышленные стеклопластиковые бочки с каустической содой

При обращении с гидроксидом натрия для использования, особенно в больших объемах, необходимо соблюдать осторожность при хранении. Всегда рекомендуется соблюдать надлежащие правила хранения NaOH и обеспечивать безопасность работников и окружающей среды, учитывая опасность ожогов, которую представляет собой химикат.

Гидроксид натрия часто хранится в бутылках для мелкомасштабного лабораторного использования, в промежуточных контейнерах для массовых грузов (контейнерах среднего объема) для обработки грузов и транспортировки или в больших стационарных резервуарах для хранения объемом до 100 000 галлонов для производства или установок по очистке сточных вод с обширным использованием NaOH. Обычные материалы, совместимые с гидроксидом натрия и часто используемые для хранения NaOH, включают: полиэтилен ( HDPE , обычно, XLPE , реже), углеродистую сталь , поливинилхлорид (ПВХ), нержавеющую сталь и армированный стекловолокном пластик (FRP, с устойчивым вкладышем). [14]

Гидроксид натрия необходимо хранить в герметичных контейнерах, чтобы сохранить его нормальные свойства , поскольку он поглощает воду и углекислый газ из атмосферы.

История

Гидроксид натрия впервые был приготовлен мыловарами. [50] : стр. 45  Процедура изготовления гидроксида натрия появилась как часть рецепта изготовления мыла в арабской книге конца 13-го века: Al-mukhtara' fi funun min al-suna' (Изобретения из различных промышленных искусств), которая была составлена ​​аль-Музаффаром Юсуфом ибн 'Умаром ибн 'Али ибн Расулом (ум. 1295), королем Йемена. [51] [52] Рецепт требовал многократного пропускания воды через смесь щелочи (араб.: al-qily , где qily - это зола солянок , которые богаты натрием; следовательно, щелочь была нечистым карбонатом натрия ) [53] и негашеной извести ( оксид кальция , CaO), в результате чего получался раствор гидроксида натрия. Европейские мыловары также следовали этому рецепту. Когда в 1791 году французский химик и хирург Николя Леблан (1742–1806) запатентовал процесс массового производства карбоната натрия , природная «кальцинированная сода» (неочищенный карбонат натрия, который получали из золы растений, богатых натрием) [50] : стр. 36  была заменена этой искусственной версией. [50] : стр. 46  Однако к 20 веку электролиз хлорида натрия стал основным методом получения гидроксида натрия. [54]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc "Material Safety Datasheet" (PDF) . tested-lye.com . Архивировано из оригинала (PDF) 2008-02-28 . Получено 2010-02-24 .
  2. ^ abc "Material Safety Datasheet 2" (PDF) . hillbrothers.com . Архивировано из оригинала (PDF) 2012-08-03 . Получено 2012-05-20 .
  3. ^ ab "Sodium Hydroxide – Compound Summary" . Получено 12 июня 2012 г. .
  4. ^ abcd Хейнс, стр. 4.90
  5. ^ Хейнс, стр. 4.135
  6. ^ Джейкобс, Х.; Кокелькорн Дж. и Таке Т. (1985). «Гидроксид натрия, калия и рубидия: Einkristallzüchtung und röntgenographische Strukturbestimmung an der bei Raumtemperatur stabilen Modifikation». З. Анорг. Аллг. Хим . 531 (12): 119–124. дои : 10.1002/zaac.19855311217.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Хейнс, стр. 5.13
  8. ^ abc NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям. "#0565". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  9. ^ Майкл Чемберс. «ChemIDplus – 1310-73-2 – HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M – Гидроксид натрия [NF] – Поиск похожих структур, синонимы, формулы, ссылки на ресурсы и другая химическая информация». nih.gov .
  10. ^ "Гидрид натрия". Концентрации, представляющие немедленную опасность для жизни или здоровья (IDLH) . Национальный институт охраны труда (NIOSH).
  11. ^ abcdefg Siemens, PR; Giauque, William F. (1969). «Энтропии гидратов гидроксида натрия. II. Низкотемпературные теплоемкости и теплоты плавления NaOH·2H2O и NaOH·3,5H2O». Журнал физической химии . 73 (1): 149–157. doi :10.1021/j100721a024.
  12. ^ "Примеры распространенных лабораторных химикатов и их класс опасности". Архивировано из оригинала 2018-01-10 . Получено 2018-01-09 .
  13. ^ abc Цетин Курт, Юрген Биттнер. «Гидроксид натрия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a24_345.pub2. ISBN 978-3527306732.
  14. ^ abcd "Резервуары для хранения гидроксида натрия и характеристики". Protank . 2018-09-08 . Получено 2018-11-21 .
  15. ^ "Экзотермический против эндотермического: химия дает и дает". Discovery Express Kids . 29 августа 2014 г. Архивировано из оригинала 28 марта 2023 г. Получено 28 марта 2023 г.
  16. ^ abcdefghijk Umfreville Pickering, Spencer (1893). "LXI.—Гидраты гидроксидов натрия, калия и лития". Журнал химического общества, Труды . 63 : 890–909. doi :10.1039/CT8936300890.
  17. ^ abcde Mraw, SC; Giauque, WF (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. doi :10.1021/j100610a005.
  18. ^ abcd Murch, LE; Giauque, WF (1962). «Термодинамические свойства гидроксида натрия и его моногидрата. Теплоемкости при низких температурах. Теплоты растворения». Журнал физической химии . 66 (10): 2052–2059. doi :10.1021/j100816a052.
  19. ^ Бродейл, GE; Джиок, WF (1962). «Кривая растворимости водного гидроксида натрия в области, близкой к эвтектике безводного моногидрата». Журнал физической химии . 66 (10): 2051. doi :10.1021/j100816a051.
  20. ^ M. Conde Engineering: "Равновесие твердое-жидкое (SLE) и равновесие пар-жидкость (VLE) водного NaOH. Архивировано 07.10.2020 в Wayback Machine ". Онлайн-отчет, доступ получен 29.04.2017.
  21. ^ Джейкобс, Х. и Мецнер, У. (1991). «Ungewöhnliche H-Brückenbindungen в моногидрате гидроксида натрия: рентгеновское и нейтронное воздействие NaOH·H<sub»>2</sub»>O bzw. NaOD·D<sub»>2</sub»>O». Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 597 (1): 97–106. дои : 10.1002/zaac.19915970113.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  22. ^ 祖恩, 许 (1992),钾素, 钾肥溯源[J]
  23. ^ Стэмелл, Джим (2001), EXCEL HSC Химия , Pascal Press, стр. 199, ISBN 978-1-74125-299-6
  24. ^ ab Fengmin Du, David M Warsinger, Tamanna I Urmi, Gregory P Thiel, Amit Kumar, John H Lienhard (2018). «Производство гидроксида натрия из рассола опреснения морской воды: проектирование процесса и энергоэффективность». Environmental Science & Technology . 52 (10): 5949–5958. Bibcode :2018EnST...52.5949D. doi :10.1021/acs.est.8b01195. hdl : 1721.1/123096 . PMID  29669210.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  25. ^ Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера [ постоянная нерабочая ссылка ] , 5-е издание, John Wiley & Sons
  26. ^ Деминг, Хорас Г. (1925). Общая химия: элементарный обзор, подчеркивающий промышленное применение фундаментальных принципов (2-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., стр. 452.
  27. ^ "Document 2 - CausticSodamanual2008.pdf" (PDF) . 2013. Архивировано из оригинала (PDF) 19 марта 2015 г. Получено 17 июля 2014 г.
  28. ↑ Сэмпл, Иэн (16 сентября 2009 г.). «Дело Trafigura: токсичные отходы, оставшиеся после каустической промывки». The Guardian . Получено 17 сентября 2009 г.
  29. ^ «Trafigura знала об опасностях отходов». BBC Newsnight. 16 сентября 2009 г. Получено 17 сентября 2009 г.
  30. ^ "Руководство по едким химикатам, используемым в мыловарении | Brenntag". www.brenntag.com . Получено 03.10.2020 .
  31. ^ "Гидрид натрия | Применение, преимущества и факты химической безопасности". ChemicalSafetyFacts.org . 2016-09-06 . Получено 2020-10-03 .
  32. ^ Эйрес, Крис (27 февраля 2010 г.) Чистый зеленый финиш, который отправляет любимого человека в канализацию Times Online. Получено 20 февраля 2013 г.
  33. ^ ab Thacker, H. Leon; Kastner, Justin (август 2004 г.). Carcass Disposal: A Comprehensive Review. Глава 6. Архивировано 2017-02-02 в Wayback Machine . Национальный центр биобезопасности сельского хозяйства, Университет штата Канзас, 2004 г. Получено 2010-03-08
  34. ^ Роач, Мэри (2004). Stiff: The Curious Lives of Human Cadavers , Нью-Йорк: WW Norton & Company. ISBN 0-393-32482-6 . 
  35. ^ «Натрий: избавление от грязи и жертв убийств». BBC News . 3 мая 2014 г.
  36. ↑ Уильям Бут (27 января 2009 г.). ««Stewmaker» вызывает ужас в Мексике». Washington Post .
  37. ^ "ATSDR – Medical Management Guidelines (MMGs): Sodium Hydroxide". www.atsdr.cdc.gov . Архивировано из оригинала 28 мая 2010 г.
  38. ^ PubChem. "Алюминий-натрий тетрагидроксид". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 2020-10-03 .
  39. ^ Морфит, Кэмпбелл (1856). Трактат по химии, применяемой в производстве мыла и свечей. Парри и Макмиллан.
  40. ^ "Сравнение бок о бок: гидроксид калия и гидроксид натрия — сходства, различия и варианты использования". info.noahtech.com . Архивировано из оригинала 2020-10-10 . Получено 2020-10-03 .
  41. ^ «Оценка безопасности неорганических гидроксидов, используемых в косметике» (PDF) . cir-safety.org . 2015 . Получено 12 мая 2024 .
  42. ^ "Гидронат натрия". rsc.org . 2014 . Получено 9 ноября 2014 г. .
  43. ^ "Hominy without Lye". Национальный центр домашнего хранения продуктов питания. Архивировано из оригинала 2011-09-11 . Получено 2019-01-15 .
  44. ^ "Оливки: безопасные методы домашнего засола (application/pdf Object)" (PDF) . ucanr.org . 2010. Архивировано из оригинала (PDF) 17 января 2012 г. Получено 22 января 2012 г.
  45. ^ "Очистка питьевой воды – Регулировка pH". 2011. Архивировано из оригинала 10 августа 2018 г. Получено 23 июня 2016 г.
  46. ^ Брайан Орам, PG (2014). «Питьевая вода вызывает коррозию (свинец, медь, алюминий, цинк и многое другое)». Архивировано из оригинала 1 июля 2016 г. Получено 23 июня 2016 г.
  47. ↑ Страница 168 в: Обнаружение ядов и сильнодействующих лекарств . Автор: Вильгельм Аутенрит. Издатель: P. Blakiston's son & Company, 1909.
  48. ^ Pubchem. "ГИДРОКСИД НАТРИЯ | NaOH – PubChem". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 04.09.2016 .
  49. ^ "aluminium_water_hydrogen.pdf (application/pdf Object)" (PDF) . www1.eere.energy.gov . 2008. Архивировано из оригинала (PDF) 14 сентября 2012 г. . Получено 15 января 2013 г. .
  50. ^ abc Thorpe, Thomas Edward, ed., Словарь прикладной химии (Лондон, Англия: Longmans, Green, and Co., 1913), т. 5, [1]
  51. ↑ См.: История науки и техники в исламе: Описание мыловарения.
  52. ^ 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. См. Стэплтон, Генри Э .; Азо, Р. Ф.; Хидайят Хусейн, М. (1927). «Химия в Ираке и Персии в десятом веке нашей эры» Мемуары Азиатского общества Бенгалии . VIII (6): 317–418. OCLC  706947607.стр. 322.
  53. ^ Стэплтон, Генри Э .; Азо, РФ (1905). «Алхимическое оборудование в одиннадцатом веке нашей эры» Мемуары Азиатского общества Бенгалии . I (4): 47–71.См. сноску 5 на стр. 53. Со стр. 53: "5. Карбонат натрия. Qily — это зола некоторых растений, например Salsola и Salicornia…, которые растут около моря или в соленых местах…"
  54. ^ O'Brien, Thomas F.; Bommaraju, Tilak V. и Hine, Fumio (2005) Справочник по технологии хлор-щелочи , т. 1. Берлин, Германия: Springer. Глава 2: История промышленности хлор-щелочи, стр. 34. ISBN 9780306486241 

Библиография

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Гидроксид натрия .
Найдите информацию о гидроксиде натрия в Викисловаре, бесплатном словаре.