stringtranslate.com

Гидроксид натрия

Гидроксид натрия , также известный как щелок и каустическая сода , [1] [2] представляет собой неорганическое соединение с формулой NaOH . Это белое твердое ионное соединение , состоящее из катионов натрия Na + и гидроксид- анионов OH- .

Гидроксид натрия представляет собой высококоррозионное основание и щелочь , которая разлагает липиды и белки при температуре окружающей среды и может вызвать тяжелые химические ожоги . Он хорошо растворяется в воде и легко поглощает влагу и углекислый газ из воздуха . 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 в опубликованных данных может относиться к нему вместо безводного соединения.

Как один из самых простых 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

Физические свойства

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 представляет собой сильно экзотермическую реакцию [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, при контакте с кожей он становится скользким из-за процесса омыления , происходящего между NaOH и натуральными кожными маслами.

Вязкость

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 раствора 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 непосредственную роль при их применении, а также при хранении. [14]

Гидраты

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 (массовые проценты NaOH) их насыщенных водных растворов: [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 стабильной температурой плавления являются NaOH·H 2 O (65,10 °С) и NaOH·3,5H 2 O (15,38 °С). Остальные гидраты, за исключением метастабильных NaOH·3H 2 O и NaOH·4H 2 O (β), можно кристаллизовать из растворов соответствующего состава, перечисленных 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 °С 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 он может вместо этого плавиться в смесь твердого NaOH·3,5H 2 O и жидкого раствора. [17]

β-форма тетрагидрата метастабильна и часто самопроизвольно превращается в α-форму при охлаждении ниже -20 ° C. [17] После начала экзотермическая трансформация 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 3 ). Физические данные в технической литературе могут относиться к этой форме, а не к безводному соединению.

Кристальная структура

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

Реакция с кислотами

Гидроксид натрия реагирует с протонными кислотами с образованием воды и соответствующих солей. 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 представляются одним простым ионным уравнением:

OH − (водн.) + 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

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 таким образом предотвращения их выброса 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 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

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

В 1986 году алюминиевая автоцистерна в Великобритании была по ошибке использована для перевозки 25% раствора гидроксида натрия, [23] что привело к повышению давления в содержимом и повреждению 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

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 с образованием прозрачного раствора 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 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

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 часто предпочтительнее более растворимый гидроксид калия (KOH). 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.

Производство

Гидроксид натрия промышленно производится в виде 50% раствора вариациями электролитического хлорщелочного процесса . [24] В этом процессе также производится газообразный хлор . [24] Твердый гидроксид натрия получают из этого раствора выпариванием 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 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

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

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 растворы дешевле и с ними легче обращаться.

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 системах бентонитового раствора, для увеличения вязкости бурового раствора и для нейтрализации любых кислых газов (таких как сероводород и углекислый газ ), которые могут 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.

Сырую нефть низкого качества 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:

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 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

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 тело превращается в жидкость темно-коричневого цвета, [32] [33] , и единственными оставшимися твердыми частицами являются костные оболочки, которые можно раздавить кончиками пальцев. [34]

Гидроксид натрия часто используется в процессе разложения погибших на свалках подрядчиков по утилизации животных. [33] Из-за своей доступности и низкой стоимости он использовался преступниками для избавления от 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.

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 Al + 2 NaOH + 2 H 2 O → 2 NaAlO 2 + 3 H 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 различные формулы: 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(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 производства глинозема ( оксида алюминия ), который является сырьем, используемым для производства металлического 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 плюмбата натрия соответственно.

Реагент этерификации и переэтерификации

Гидроксид натрия традиционно используется в мыловарении ( мыло холодным способом , омыление ). [39] Он был создан 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 катализатора переэтерификации метанола и 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]

Готовка еды

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 . [41] 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 вместо гидроксида натрия часто используют карбонат натрия. [42] Он известен как номер E E524.

Конкретные продукты, обработанные гидроксидом натрия, включают:

Чистящее средство

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 отложения на основе белка . 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 моющих средств для мытья деталей . 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, 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.

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

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

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

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

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. [44] [45]

Историческое использование

Гидроксид натрия использовался для выявления отравления угарным газом : образцы крови таких пациентов приобретали ярко-красный цвет при добавлении нескольких капель гидроксида натрия. [46] Сегодня отравление угарным газом можно обнаружить с помощью оксиметрии CO .

В цементных смесях, растворах, бетоне, растворах

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.

Экспериментальный

Флавоноиды

Гидроксид натрия используется для обнаружения присутствия флавоноидов . Около 5 мг соединения растворяют в воде, подогревают и фильтруют. К 2 мл этого раствора добавляют 10% водный раствор гидроксида натрия. Это дает желтую окраску. Изменение цвета от желтого до бесцветного при добавлении разбавленной соляной кислоты является признаком присутствия флавоноидов. [47]

Летне-зимнее хранение тепла

После десятилетий исследований [48] [49] исследователи EMPA и другие [50] [51] экспериментируют с концентрированным гидроксидом натрия (NaOH) в качестве теплоаккумулятора или сезонного резервуара для электростанций и домашнего отопления . Если к твердому или концентрированному гидроксиду натрия (NaOH) добавить воду, выделяется тепло. Разбавление является экзотермическим – химическая энергия выделяется в виде тепла. И наоборот, при подаче тепловой энергии к разбавленному раствору гидроксида натрия вода испаряется, так что раствор становится более концентрированным и, таким образом, сохраняет подаваемое тепло в виде скрытой химической энергии . [52]

Нейтронный замедлитель

Seaborg Technologies работает над конструкцией ядерного реактора , в котором NaOH используется в качестве замедлителя нейтронов . [53]

Безопасность

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

Как и другие агрессивные кислоты и щелочи , несколько капель растворов гидроксида натрия могут легко разлагать белки и липиды в живых тканях посредством гидролиза амидов и гидролиза сложных эфиров , 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, при работе с этим химическим веществом или его растворами всегда следует использовать защитное оборудование , такое как резиновые перчатки , защитную одежду и средства защиты глаз . 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 . [54] Гидроксид натрия вызывает коррозию некоторых металлов, например алюминия , который вступает в реакцию со щелочью с образованием легковоспламеняющегося газообразного водорода при контакте. [55]

Хранилище

Две промышленные бочки из стекловолокна с каустической содой

При использовании гидроксида натрия, особенно в больших объемах, необходимо тщательное хранение. Всегда рекомендуется следовать надлежащим правилам хранения NaOH и обеспечивать безопасность труда и окружающей среды, учитывая опасность ожога химического вещества.

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 ( обычный HDPE , реже сшитый полиэтилен ), 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

Гидроксид натрия впервые был получен производителями мыла. [56] : стр.45  Процедура изготовления гидроксида натрия появилась как часть рецепта изготовления мыла в арабской книге конца XIII века: « Аль-мухтара фи фунун мин аль-суна» («Изобретения различных промышленных искусств»), который был составлен аль-Музаффаром Юсуфом ибн Умаром ибн Али ибн Расулом (ум. 1295), королем Йемена. [57] [58] Рецепт предусматривал повторное пропускание воды через смесь щелочей (по-арабски: al-qily , где qily — это зола от растений солянки , богатой натрием; следовательно, щелочь представляла собой нечистый карбонат натрия ) [59] 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) [56 ] : p36  был заменен этой искусственной версией. [56] : p46  Однако к 20 веку электролиз хлорида натрия стал основным методом производства гидроксида натрия. [60]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc «Паспорт безопасности материала» (PDF) . сертифицированный-lye.com .
  2. ^ abc «Паспорт безопасности материала 2» (PDF) . Hillbrothers.com . Архивировано из оригинала (PDF) 3 августа 2012 г. Проверено 20 мая 2012 г.
  3. ^ ab «Гидроксид натрия - Краткое описание соединений» . Проверено 12 июня 2012 г.
  4. ^ abcd Хейнс, с. 4,90
  5. ^ Хейнс, с. 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, с. 5.13
  8. ^ abc Карманный справочник NIOSH 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 подобных структур, синонимы, формулы, ссылки на ресурсы и другая химическая информация». nih.gov .
  10. ^ «Гидроксид натрия». Непосредственно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  11. ^ abcdefg 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.
  12. ^ «Примеры распространенных лабораторных химикатов и их класс опасности». Архивировано из оригинала 10 января 2018 г. Проверено 9 января 2018 г.
  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 технические характеристики». Протанк . 08.09.2018 . Проверено 21 ноября 2018 г.
  15. ^ «Экзотермический против эндотермического: химия взаимная выгода» . Дискавери Экспресс для детей . 29 августа 2014 года . Проверено 28 марта 2023 г.
  16. ^ abcdefghijk Умфревиль Пикеринг, Спенсер (1893). «LXI. — Гидраты гидроксидов натрия, калия и лития». Журнал Химического общества, Сделки . 63 : 890–909. дои : 10.1039/CT8936300890.
  17. ^ abcde Mraw, 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.
  18. ^ abcd Марч, Луизиана; 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.
  19. ^ 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.
  20. ^ М. Конде Инжиниринг: «Равновесие твердого тела и жидкости (SLE) и равновесие пара и жидкости (VLE) водного NaOH». Онлайн-отчет, доступ 29 апреля 2017 г.
  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 Chemistry , Pascal Press, стр. 199, ISBN 978-1-74125-299-6
  24. ^ аб 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. doi : 10.1021/acs.est.8b01195. hdl : 1721.1/123096 . ПМИД  29669210.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  25. ^ Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера [ постоянная мертвая ссылка ] , 5-е издание, John Wiley & Sons
  26. ^ 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.
  27. ^ «Документ 2 — CausticSodamanual2008.pdf» (PDF) . 2013. Архивировано из оригинала (PDF) 19 марта 2015 года . Проверено 17 июля 2014 г.
  28. ^ Образец, Ян (16 сентября 2009 г.). «Дело Трафигуры: токсичные отходы, оставшиеся после промывки едким раствором». Хранитель . Проверено 17 сентября 2009 г.
  29. ^ «Трафигура знала об опасности отходов» . Вечер новостей BBC. 16 сентября 2009 года . Проверено 17 сентября 2009 г.
  30. ^ «Руководство по едким химикатам, используемым в производстве мыла | Brenntag» . www.brenntag.com . Проверено 3 октября 2020 г.
  31. ^ «Гидроксид натрия | Использование, преимущества и факты химической безопасности» . ChemicalSafetyFacts.org . 06.09.2016 . Проверено 3 октября 2020 г.
  32. ↑ Эйрс, Крис (27 февраля 2010 г.) Чистая зеленая отделка, которая отправляет любимого человека в канализацию Times Online. Проверено 20 февраля 2013 г.
  33. ^ аб Такер, Х. Леон; Кастнер, Джастин (август 2004 г.). Утилизация туш: всесторонний обзор. Глава 6. Национальный центр сельскохозяйственной биобезопасности, Университет штата Канзас, 2004 г. Проверено 8 марта 2010 г.
  34. ^ Роуч, Мэри (2004). Стифф: Любопытная жизнь человеческих трупов , Нью-Йорк: WW Norton & Company. ISBN 0-393-32482-6 . 
  35. ^ «Натрий: избавление от грязи и жертв убийств». Новости BBC . 3 мая 2014 г.
  36. ↑ Уильям Бут (27 января 2009 г.). «« Стюмейкер » вызывает ужас в Мексике» . Вашингтон Пост .
  37. ^ «ATSDR - Рекомендации по медицинскому ведению (MMG): гидроксид натрия» . www.atsdr.cdc.gov . Архивировано из оригинала 28 мая 2010 года.
  38. ^ ПабХим. «Тетрагидроксид алюминия-натрия». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 3 октября 2020 г.
  39. ^ Морфит, Кэмпбелл (1856). Трактат по химии, применимой к производству мыла и свечей. Пэрри и Макмиллан.
  40. ^ «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.
  41. ^ «Гидроксид натрия». rsc.org . 2014 . Проверено 9 ноября 2014 г.
  42. ^ "Малышка без щелока". Национальный центр домашнего сохранения продуктов питания.
  43. ^ «Оливки: безопасные методы домашнего маринования (приложение / объект PDF)» (PDF) . ucanr.org . 2010. Архивировано из оригинала (PDF) 17 января 2012 года . Проверено 22 января 2012 г.
  44. ^ «Очистка питьевой воды – регулировка pH». 2011. Архивировано из оригинала 10 августа 2018 года . Проверено 23 июня 2016 г.
  45. ^ Брайан Орам, PG (2014). «Проблемы с питьевой водой, вызывающие коррозию воды (свинец, медь, алюминий, цинк и многое другое)». Архивировано из оригинала 1 июля 2016 года . Проверено 23 июня 2016 г.
  46. ^ Страница 168 в: Обнаружение ядов и сильнодействующих наркотиков . Автор: Вильгельм Аутенрит. Издатель: Сын П. Блэкистона и компания, 1909 г.
  47. ^ Белло И.А., Ндукве Г.И., Ауду ОТ, Хабила Дж.Д. (октябрь 2011 г.). «Биоактивный флавоноид из Pavetta crassipes K. Schum». Письма по органической и медицинской химии . 1 (1): 14. дои : 10.1186/2191-2858-1-14 . ПМК 3305906 . ПМИД  22373191. 
  48. ^ Тернер, Р.Х.; Труселло, ВК (1 января 1977 г.). «Крупномасштабное хранение тепловой энергии с использованием гидроксида натрия /NaOH/». Международное общество солнечной энергии . Бибкод : 1977ises.meet...18T.
  49. ^ Вебер, Р. (2010). «Долгосрочное хранение тепла с помощью NaOH» (PDF) .
  50. ^ "Водная сеть | от AquaSPE" . thewaternetwork.com .
  51. ^ «Накопление энергии в остаточной соли поможет Хайму обойти конкурентов» . EnergyWatch.com . 20 января 2022 г.
  52. ^ «Эмпа – 604 – Связь – Накопление тепла NaOH» . www.empa.ch. _
  53. ^ «Сиборг завершает эксперименты по оптимизации конструкции реактора на расплавленной соли - Nuclear Engineering International» . www.neimagazine.com .
  54. ^ Пубхим. «НАТРИЯ ГИДРОКСИД | NaOH – ПабХим». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 4 сентября 2016 г.
  55. ^ "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.
  56. ^ abc Торп, Томас Эдвард, изд., Словарь прикладной химии (Лондон, Англия: Longmans, Green и Co., 1913), том. 5, [1]
  57. ^ См.: История науки и технологий в исламе: описание изготовления мыла.
  58. ↑ 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, РФ; Хидаят Хусейн, М. (1927). «Химия в Ираке и Персии в десятом веке нашей эры» Мемуары Азиатского общества Бенгалии . VIII (6): 317–418. ОСЛК  706947607.п. 322.
  59. ^ 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…»
  60. ^ 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

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме гидроксида натрия .
Найдите гидроксид натрия в Викисловаре, бесплатном словаре.