Гидроксид натрия

Применение

Биодизельное топливо

Получение биодизеля

Едкий натр применяется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

Каустик применяется в целлюлозно-бумажной промышленности для делигнификации (сульфатный процесс) целлюлозы, в производстве бумаги, картона, искусственных волокон, древесно-волоконных плит.
Для омыления жиров при производстве мыла, шампуня и других моющих средств

В древности во время стирки в воду добавляли золу, и, по-видимому, хозяйки обратили внимание, что если зола содержит жир, попавший в очаг во время приготовления пищи, то посуда хорошо моется. О профессии мыловара (сапонариуса) впервые упоминает примерно в 385 году нашей эры Теодор Присцианус

Арабы варили мыло из масел и соды с VII века, сегодня мыла производятся тем же способом, что и 10 веков назад. В настоящее время продукты на основе гидроксида натрия (с добавлением гидроксида калия), нагретые до +50…+60 °C, применяются в сфере промышленной мойки для очистки изделий из нержавеющей стали от жира и других масляных веществ, а также остатков механической обработки.
В химических отраслях промышленности — для нейтрализации кислот и кислотных оксидов, как реагент или катализатор в химических реакциях, в химическом анализе для титрования, для травления алюминия и в производстве чистых металлов, в нефтепереработке — для производства масел.
Для изготовления биодизельного топлива — получаемого из растительных масел и используемого для замены обычного дизельного топлива. Для получения биодизеля к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица спирта (то есть соблюдается соотношение 9:1), а также щелочной катализатор (NaOH). Полученный эфир (главным образом линолевой кислоты) отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Цетановое число — условная количественная характеристика самовоспламеняемости дизельных топлив в цилиндре двигателя (аналог октанового числа для бензинов). Если для минерального дизтоплива характерен показатель в 50-52 %, то метиловый эфир уже изначально соответствует 56-58 % цетана. Сырьём для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: рапсовое, соевое и другие, кроме тех, в составе которых высокое содержание пальмитиновой кислоты (пальмовое масло). При его производстве в процессе этерификации также образуется глицерин, который используется в пищевой, косметической и бумажной промышленности, либо перерабатывается в эпихлоргидрин по методу Solvay.
В качестве агента для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей (наряду с гидроксидом калия). Гидроксид натрия дезагрегирует засор и способствует лёгкому продвижению его далее по трубе.
В гражданской обороне для дегазации и нейтрализации отравляющих веществ, в том числе зарина, в ребризерах (изолирующих дыхательных аппаратах (ИДА), для очистки выдыхаемого воздуха от углекислого газа.
В текстильной промышленности — для мерсеризации хлопка и шерсти. При кратковременной обработке едким натром с последующей промывкой волокно приобретает прочность и шелковистый блеск.
Гидроксид натрия также используется для мойки пресс-форм автопокрышек.
В приготовлении пищи: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожицы, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, окрашивания карамели, для размягчения маслин и придания им чёрной окраски, при производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E-524. Некоторые блюда готовятся с применением каустика:лютефиск — скандинавское блюдо из рыбы — сушёная треска вымачивается 5-6 дней в едкой щёлочи и приобретает мягкую, желеобразную консистенцию.
брецель — немецкие крендели — перед выпечкой их обрабатывают в растворе едкой щёлочи, которая способствует образованию уникальной хрустящей корочки.

В косметологии для удаления ороговевших участков кожи, бородавок, папиллом.
В фотографии — как ускоряющее вещество в проявителях для высокоскоростной обработки фотографических материалов.

Таблица молярных масс химических элементов:

Атомный номер	Гидроксид натрия: формула, уравнения реакций, свойства Химический элемент	Символ	Молярная масса
1	Водород	H	1,00784-1,00811 а.е.м. (г/моль)
2	Гелий	He	4,002602(2) а.е.м. (г/моль)
3	Литий	Li	6,938-6,997 а.е.м. (г/моль)
4	Бериллий	Be	9,012182(3) а.е.м. (г/моль)
5	Бор	B	10,806-10,821 а.е.м. (г/моль)
6	Углерод	C	12,0096-12,0116 а.е.м. (г/моль)
7	Азот	N	14,00643-14,00728 а.е.м. (г/моль)
8	Кислород	O	15,99903-15,99977 а.е.м. (г/моль)
9	Фтор	F	18,998403163(6) а.е.м. (г/моль)
10	Неон	Ne	20,1797(6) а.е.м. (г/моль)
11	Натрий	Na	22,98976928(2) а.е.м. (г/моль)
12	Магний	Mg	24,304-24,307 а.е.м. (г/моль)
13	Алюминий	Al	26,9815386(8) а.е.м. (г/моль)
14	Кремний	Si	28,084-28,086 а.е.м. (г/моль)
15	Фосфор	P	30,973762(2) а.е.м. (г/моль)
16	Сера	S	32,059-32,076 а.е.м. (г/моль)
17	Хлор	Cl	35,446-35,457 а.е.м. (г/моль)
18	Аргон	Ar	39,948(1) а.е.м. (г/моль)
19	Калий	K	39,0983(1) а.е.м. (г/моль)
20	Кальций	Ca	40,078(4) а.е.м. (г/моль)
21	Скандий	Sc	44,955912(6) а.е.м. (г/моль)
22	Титан	Ti	47,867(1) а.е.м. (г/моль)
23	Ванадий	V	50,9415(1) а.е.м. (г/моль)
24	Хром	Cr	51,9961(6) а.е.м. (г/моль)
25	Марганец	Mn	54,938045(5) а.е.м. (г/моль)
26	Железо	Fe	55,845(2) а.е.м. (г/моль)
27	Кобальт	Co	58,933194(4) а.е.м. (г/моль)
28	Никель	Ni	58,6934(4) а.е.м. (г/моль)
29	Медь	Cu	63,546(3) а.е.м. (г/моль)
30	Цинк	Zn	65,38(2) а.е.м. (г/моль)
31	Галлий	Ga	69,723(1) а.е.м. (г/моль)
32	Германий	Ge	72,630(8) а.е.м. (г/моль)
33	Мышьяк	As	74,92160(2) а.е.м. (г/моль)
34	Селен	Se	78,96(3) а.е.м. (г/моль)
35	Бром	Br	79,901-79,907 а.е.м. (г/моль)
36	Криптон	Kr	83,798(2) а.е.м. (г/моль)
37	Рубидий	Rb	85,4678(3) а.е.м. (г/моль)
38	Стронций	Sr	87,62(1) а.е.м. (г/моль)
39	Иттрий	Y	88,90585(2) а.е.м. (г/моль)
40	Цирконий	Zr	91,224(2) а.е.м. (г/моль)
41	Ниобий	Nb	92,90638(2) а.е.м. (г/моль)
42	Молибден	Mo	95,96(2) а.е.м. (г/моль)
43	Технеций	Tc	97,9072 а.е.м. (г/моль)
44	Рутений	Ru	101,07(2) а.е.м. (г/моль)
45	Родий	Rh	102,90550(2) а.е.м. (г/моль)
46	Палладий	Pd	106,42(1) а.е.м. (г/моль)
47	Серебро	Ag	107,8682(2) а.е.м. (г/моль)
48	Кадмий	Cd	112,411(8) а.е.м. (г/моль)
49	Индий	In	114,818(1) а.е.м. (г/моль)
50	Олово	Sn	118,710(7) а.е.м. (г/моль)
51	Сурьма	Sb	121,760(1) а.е.м. (г/моль)
52	Теллур	Te	127,60(3) а.е.м. (г/моль)
53	Йод	I	126,90447(3) а.е.м. (г/моль)
54	Ксенон	Xe	131,293(6) а.е.м. (г/моль)
55	Цезий	Cs	132,9054519(2) а.е.м. (г/моль)
56	Барий	Ba	137,327(7) а.е.м. (г/моль)
57	Лантан	La	138,90547(7) а.е.м. (г/моль)
58	Церий	Ce	140,116(1) а.е.м. (г/моль)
59	Празеодим	Pr	140,90765(2) а.е.м. (г/моль)
60	Неодим	Nd	144,242(3) а.е.м. (г/моль)
61	Прометий	Pm	144,9127 а.е.м. (г/моль)
62	Самарий	Sm	150,36(2) а.е.м. (г/моль)
63	Европий	Eu	151,964(1) а.е.м. (г/моль)
64	Гадолиний	Gd	157,25(3) а.е.м. (г/моль)
65	Тербий	Tb	158,92535(2) а.е.м. (г/моль)
66	Диспрозий	Dy	162,500(1) а.е.м. (г/моль)
67	Гольмий	Ho	164,93032(2) а.е.м. (г/моль)
68	Эрбий	Er	167,259(3) а.е.м. (г/моль)
69	Тулий	Tm	168,93421(2) а.е.м. (г/моль)
70	Иттербий	Yb	173,045(10) а.е.м. (г/моль)
71	Лютеций	Lu	174,9668(1) а.е.м. (г/моль)
72	Гафний	Hf	178,49(2) а.е.м. (г/моль)
73	Тантал	Ta	180,94788(2) а.е.м. (г/моль)
74	Вольфрам	W	183,84(1) а.е.м. (г/моль)
75	Рений	Re	186,207(1) а.е.м. (г/моль)
76	Осмий	Os	190,23(3) а.е.м. (г/моль)
77	Иридий	Ir	192,217(3) а.е.м. (г/моль)
78	Платина	Pt	195,084(9) а.е.м. (г/моль)
79	Золото	Au	196,966569(4) а.е.м. (г/моль)
80	Ртуть	Hg	200,592(3) а.е.м. (г/моль)
81	Таллий	Tl	204,382-204,385 а.е.м. (г/моль)
82	Свинец	Pb	207,2(1) а.е.м. (г/моль)
83	Висмут	Bi	208,98040(1) а.е.м. (г/моль)
84	Полоний	Po	208,9824 а.е.м. (г/моль)
85	Астат	At	209,9871 а.е.м. (г/моль)
86	Радон	Rn	222,0176 а.е.м. (г/моль)
87	Франций	Fr	223,0197 а.е.м. (г/моль)
88	Радий	Ra	226,0254 а.е.м. (г/моль)
89	Актиний	Ac	227,0278 а.е.м. (г/моль)
90	Торий	Th	232,03806(2) а.е.м. (г/моль)
91	Протактиний	Pa	231,03588(2) а.е.м. (г/моль)
92	Уран	U	238,02891(3) а.е.м. (г/моль)
93	Нептуний	Np	237,0482 а.е.м. (г/моль)
94	Плутоний	Pu	244,0642 а.е.м. (г/моль)
95	Америций	Am	243,061375 а.е.м. (г/моль)
96	Кюрий	Cm	247,0703 а.е.м. (г/моль)
97	Берклий	Bk	247,0703 а.е.м. (г/моль)
98	Калифорний	Cf	251,0796 а.е.м. (г/моль)
99	Эйнштейний	Es	252,083 а.е.м. (г/моль)
100	Фермий	Fm	257,0951 а.е.м. (г/моль)
101	Менделевий	Md	258,1 а.е.м. (г/моль)
102	Нобелий	No	259,1009 а.е.м. (г/моль)
103	Лоуренсий	Lr	266 а.е.м. (г/моль)
104	Резерфордий (Курчатовий)	Rf	267 а.е.м. (г/моль)
105	Дубний (Нильсборий)	Db	268 а.е.м. (г/моль)
106	Сиборгий	Sg	269 а.е.м. (г/моль)
107	Борий	Bh	270 а.е.м. (г/моль)
108	Хассий	Hs	269 а. е. м. (г/моль)
109	Мейтнерий	Mt	278 а. е. м. (г/моль)
110	Дармштадтий	Ds	281 а. е. м. (г/моль)

Коэффициент востребованности
1 416

Химические свойства

Гидроксид натрия (едкая щёлочь) — сильное химическое основание (к сильным основаниям относят гидроксиды, молекулы которых полностью диссоциируют в воде), к ним относят гидроксиды щелочных и щёлочноземельных металлов подгрупп Iа и IIа периодической системы Д. И. Менделеева, KOH (едкое кали), Ba(OH)₂ (едкий барит), LiOH, RbOH, CsOH, а также гидроксид одновалентного таллия TlOH. Щёлочность (основность) определяется валентностью металла, радиусом внешней электронной оболочки и электрохимической активностью: чем больше радиус электронной оболочки (увеличивается с порядковым номером), тем легче металл отдаёт электроны, и тем выше его электрохимическая активность и тем левее располагается элемент в электрохимическом ряду активности металлов, в котором за ноль принята активность водорода.

Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13,4). Основными методами определения щелочей в растворах являются реакции на гидроксид-ион (OH−), (c фенолфталеином — малиновое окрашивание и метиловым оранжевым (метилоранжем) — жёлтое окрашивание). Чем больше гидроксид-ионов находится в растворе, тем сильнее щёлочь и тем интенсивнее окраска индикатора.

Гидроксид натрия вступает в следующие реакции:

с кислотами, амфотерными оксидами и гидроксидами

c кислотами — с образованием солей и воды:

 NaOH + HCl → NaCl + H₂O

 NaOH + H₂S → NaHS + H₂O  (кислая соль, при отношении 1:1)

 2NaOH + H₂S → Na₂S + 2H₂O (в избытке NaOH)

Общая реакция в ионном виде:

 OH− + H+ → H₂O

с амфотерными оксидами которые обладают как основными, так и кислотными свойствами, и способностью реагировать с щелочами, как с твёрдыми при сплавлении:

 2NaOH + ZnO →ot Na₂ZnO₂ + H₂O  — при сплавлении

 2NaOH + ZnO + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] — в растворе

с амфотерными гидроксидами

 NaOH + Al(OH)₃ →ot NaAlO₂ + 2H₂O — при сплавлении

 3NaOH + Al(OH)₃ → Na₃[Al(OH)₆]  — в растворе

с солями в растворе

 2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na2SO₄

Гидроксид натрия используется для осаждения гидроксидов металлов. К примеру, так получают гелеобразный гидроксид алюминия, действуя гидроксидом натрия на сульфат алюминия в водном растворе, при этом избегая избытка щёлочи и растворения осадка. Его и используют, в частности, для очистки воды от мелких взвесей.

c неметаллами

например, с фосфором — с образованием гипофосфита натрия:

 4P + 3NaOH + 3H₂O → PH₃↑ + 3NaH₂PO₂

с серой:

 3S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O

с галогенами

 2NaOH + Cl₂ → NaClO + NaCl + H₂O  (дисмутация хлора при комнатной температуре)

 6NaOH + 3Cl₂ → NaClO₃ + 5NaCl + 3H₂O  (дисмутация хлора при нагревании раствора)

с металлами

Гидроксид натрия вступает в реакцию с алюминием, цинком, титаном. Он не реагирует с железом и медью (металлами, которые имеют низкий электрохимический потенциал). Алюминий легко растворяется в едкой щёлочи с образованием хорошо растворимого комплекса — тетрагидроксоалюмината натрия и водорода:

 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

Эта реакция использовалась в первой половине XX века в воздухоплавании: для заполнения водородом аэростатов и дирижаблей в полевых (в том числе боевых) условиях, так как данная реакция не требует источников электроэнергии, а исходные реагенты для неё могут легко транспортироваться.

с эфирами, амидами и алкилгалогенидами (гидролиз):

Гидролиз эфиров

с жирами (омыление) такая реакция необратима, так как получающаяся кислота со щёлочью образует мыло и глицерин. Глицерин впоследствии извлекается из подмыльных щёлоков путём вакуум-выпарки и дополнительной дистилляционной очистки полученных продуктов. Этот способ получения мыла был известен на Ближнем Востоке с VII века.

В результате взаимодействия жиров с гидроксидом натрия получают твёрдые мыла (они используются для производства кускового мыла), а с гидроксидом калия либо твёрдые, либо жидкие мыла в зависимости от состава жира.

с многоатомными спиртами — с образованием алкоголятов:

 HOCH₂CH₂OH + 2NaOH → NaOCH₂CH₂ONa + 2H₂O

Физические свойства гидроксида натрия:

Наименование параметра:	Значение:
Химическая формула	NaOН
Синонимы и названия иностранном языке	sodium hydroxide (англ.) Глутамат натрия едкий натр (рус.) натрия гидроокись (рус.) сода каустическая (рус.)
Тип вещества	неорганическое
Внешний вид	бесцветные ромбические кристаллы
Цвет	белый, бесцветный
Вкус	—*
Запах	—
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)	твердое вещество
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м3	2130
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см3	2,13
Температура кипения, °C	1403
Температура плавления, °C	323
Гигроскопичность	высокая гигроскопичность
Молярная масса, г/моль	39,997

* Примечание:

— нет данных.

Методы получения вещества

Промышленные методы, с помощью которых можно получить едкий натр, делятся на химические и электрохимические.

Химические методы

Существует три основных химических метода.

Пиролитический метод состоит из двух стадий:

1. Получение оксида натрия, разложением карбоната или гидрокарбоната при температуре: Na2CO3 = Na2O + CO2 или NaНCO3 = Na2O + 2CO2↑ + Н2О — при 1000 °C.
2. Получение непосредственно гидроокиси натрия, растворением оксида: Na2O + H2O = 2NaOH.

Известковый метод: взаимодействие карбоната натрия (соды) с гашёной известью (гидроксидом кальция) при температуре (80 °C) называют каустификацией. Результатом такой реакции является раствор каустической соды и осадок карбоната кальция.

Уравнение реакции: Na2CО3 + Са (ОН)2 = CaCО3 ↓ + 2NaOH.

Ферритный метод получения может происходить двумя способами:

1. Спекание кальцинированной соды с оксидом железа (III) при температуре 1100−1200 °C с образованием феррита натрия: Na2CO3 + Fe2O3 = NaFeO2 + CO2↑.
2. Получение гидроокиси натрия происходит с помощью «ощелачивания» (добавления воды) феррита: 2NaFeO2 + H2O = 2NaOH + Fe2O3*H2O↓.

Серьёзными недостатками таких способов является большой расход энергии и сильная загрязнённость продукта. Такие методы получения NaOH в настоящее время почти не используются в промышленности.

Электрохимические методы

Из минерала галита, состоящего преимущественно из NaCl, с помощью электролиза получают гидроксид натрия. Помимо щёлочи в результате такой реакции, получают ещё и хлор и водород.

В лабораторных условиях щёлочь можно получить, например:

• растворением оксида в воде Na2O + H2O = 2NaOH,
• реакцией перекиси натрия с водой Na2O2 + H2O = 2NaOH+Н2О2.

Но в настоящее время химические методы получения редко используются в лаборатории, чаще используют электрохимические методы.

Эквивалент в окислительно-восстановительных реакциях

Фактор эквивалентности соединений в окислительно-восстановительных реакциях равен:

f_экв(X) = 1/n,                (2.5)

где n – число отданных или присоединенных электронов.

Для определения фактора эквивалентности рассмотрим три уравнения реакций с участием перманганата калия:

2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ + 3H₂SO₄ = 5Na₂SO₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O.

2KMnO₄ + 2Na₂SO₃ + H₂O = 2Na₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH.

2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + K₂MnO₄ + Na₂MnO₄ + H₂O.

В результате получаем следующую схему превращения KMnO₄.

в кислой среде: Mn+7 + 5e = Mn+2

в нейтральной среде: Mn+7 + 3e = Mn+4

в щелочной среде: Mn+7 + 1e = Mn+6

 Схема превращений KMnO₄ в различных средах

Таким образом, в первой реакции f_экв(KMnO₄) = 1/5, во второй – f_экв(KMnO₄) = 1/3, в третьей – f_экв(KMnO₄) = 1.

Следует подчеркнуть, что фактор эквивалентности дихромата калия, реагирующего в качестве окислителя в кислой среде, равен 1/6:

Cr₂O₇2- + 6e + 14H+ = 2 Cr3+ + 7H₂O

Молярная масса элементов и соединений

Соединения — вещества, состоящие из различных атомов, которые химически связаны друг с другом. Например, приведенные ниже вещества, которые можно найти на кухне у любой хозяйки, являются химическими соединениями:

• соль (хлорид натрия) NaCl
• сахар (сахароза) C₁₂H₂₂O₁₁
• уксус (раствор уксусной кислоты) CH₃COOH

Молярная масса химических элементов в граммах на моль численно совпадает с массой атомов элемента, выраженных в атомных единицах массы (или дальтонах). Молярная масса соединений равна сумме молярных масс элементов, из которых состоит соединение, с учетом количества атомов в соединении. Например, молярная масса воды (H₂O) приблизительно равна 1 × 2 + 16 = 18 г/моль.

Области применения

Гидроокись натрия применяют в различных областях промышленности, в производстве, а также широко применяется для бытовых нужд:

• производство моющих агентов (мыла, шампуни), средства бытовой химии,
• целлюлозно-бумажная промышленность,
• химическая промышленность (в качестве катализатора или реагента, в аналитической химии для титрования, в нефтепереработке),
• оборонная промышленность использует каустик для нейтрализации отравляющих газов, как агент, очищающий воздух, вдыхаемый через дыхательный аппарат, от углекислого газа,
• текстильная промышленность (обработка хлопковых и шерстяных нитей — мерсеризация),
• пищевая промышленность (в процессе производства множества различных продуктов, таких как хлеб, различные напитки, карамель, мороженое и многое другое),
• косметология (в составах для пилинга),
• фотография (вещество используется в проявлении фотоматериалов).

Эквивалент в кислотно-основных реакциях

На примере взаимодействия ортофосфорной кислоты со щелочью с образованием дигидро-, гидро- и среднего фосфата рассмотрим эквивалент вещества H₃PO₄.

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O, f_экв(H₃PO₄) =1.

H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O, f_экв(H₃PO₄) =1/2.

H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O, f_экв(H₃PO₄) =1/3.

Эквивалент NaOH соответствует формульной единице этого вещества, так как фактор эквивалентности NaOH равен единице. В первом уравнении реакции молярное соотношение реагентов равно 1:1, следовательно, фактор эквивалентности H₃PO₄ в этой реакции равен 1, а эквивалентом является формульная единица вещества H₃PO₄.

Во втором уравнении реакции молярное отношение реагентов H₃PO₄ и NaOH составляет 1:2, т.е. фактор эквивалентности H₃PO₄ равен 1/2 и её эквивалентом является 1/2 часть формульной единицы вещества H₃PO₄ .

В третьем уравнении реакции количество веществ реагентов относятся друг к другу как 1:3. Следовательно, фактор эквивалентности H₃PO₄ равен 1/3, а её эквивалентом является 1/3 часть формульной единицы вещества H₃PO₄.

Таким образом, эквивалент вещества зависит от вида химического превращения, в котором принимает участие рассматриваемое вещество.

Следует обратить внимание на эффективность применения закона эквивалентов: стехиометрические расчёты упрощаются при использовании закона эквивалентов, в частности, при проведении этих расчётов отпадает необходимость записывать полное уравнение химической реакции и учитывать стехиометрические коэффициенты. Например, на взаимодействие без остатка 0,25 моль-экв ортофосфата натрия потребуется равное количество эквивалентов вещества хлорида кальция, т.е. n(1/2CaCl2) = 0,25 моль

Свойства едкой щелочи

Гидроокись (гидроксид) натрия называют также едким натром, едкой щёлочью (такое название обусловлено способностью вещества разъедать стекло, кожу, бумагу, вызывать сильнейшие химические ожоги) и каустической содой (каустик — от греч. kaustikos жгучий, едкий).

Физические свойства

Гидроксид натрия выпускается в виде гранул белого цвета, скользких на ощупь.

Растворение вещества в воде, происходит с выделением большого количества тепла. Гидроксид натрия является гигроскопичным веществом, т. е. он активно поглощает водяные пары из воздуха. А также каустик способен поглощать углекислый газ, образуя на воздухе NaНCO3.

Молярная масса NaOH равна 39,997 г/моль, плотность вещества 2,02 г/см3, растворимость в воде 108,7 г/100 мл, температуры кипения и плавления для каустической соды равны соответственно 1403 °C и 323 °C.

Молекулы гидроокиси натрия полностью диссоциируют на ионы в водных растворах, а значит едкий натр — сильное основание. Водные растворы гидроокиси натрия обладают сильнейшей щелочной реакцией (pH 1%-раствора = 13).

Химические свойства

NaOH способен вступать в реакции с кислотами (серной H2SO4, угольной H2CO3, соляной HCl и другими), в результате чего образуются соли и вода:

• 2NaOH + H2CO3 → Na2СO3 + 2H2O,
• 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O.

С кислотными оксидами в результате взаимодействия образуются соль и вода:

• SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O,
• 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O.

C основными оксидами реакция не идёт: MgO/ Bao /CaO + NaOH ≠.

C амфотерными оксидами гидроксид натрия также образует соли и воду: ZnO + 2NaOH + H2O → Na2 (раствор).

C солями гидроокись натрия реагирует при условии, что в результате будет образовано нерастворимое как, например, в реакции с сульфатом меди (CuSO4 + NaOH), газообразное вещество или вода:

• Fe2 (SO4)3 + 6NaOH → 2Fe (OH)3↓ + 3Na2SO4,
• CuSO4 + 2NaOH → Cu (OH)2↓ + Na2SO4,
• CuCl2 + 2NaOH → Cu (OH)2↓ + 2NaCl.

C неметаллами:

• с фосфором 3NaOH + 4P + 3H2O → 3NaH2PO4 + PH3,
• с серой 6NaOH + 3S → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O.

C металлами гидроокись натрия реагирует с цинком (Zn), алюминием (Al), титаном (Ti). C железом же и медью NaOH не взаимодействует. Примеры:

• Zn + 2NaOH + 2H2O → H2↑ + Na2 тетрагидроксицинкат натрия,
• 2NaOH + 2Al + 6H2O → 3H2↑ + 2Na тетрагидроксиалюминат натрия.

C жирами щёлочь реагирует с образованием мыла: (C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH → C3H5 (OH)3 + 3C17H35COONa.

История

Гидроксид натрия впервые был получен мыловарами. Процедура изготовления гидроксида натрия появилась как часть рецепта изготовления мыла в арабской книге конца 13 века: « Аль-мухтара фи фунун мин аль-суна» («Изобретения различных промышленных искусств»), составленную аль -Мухтара. -Музаффар Юсуф ибн ‘Умар ибн’ Али ибн Расул (ум. 1295), король Йемена. Рецепт предусматривал многократное пропускание воды через смесь щелочи (по-арабски: al-qily , где qily — это зола солянки , богатой натрием; следовательно, щелочь представляла собой нечистый карбонат натрия ) и негашеной извести ( оксид кальция , CaO), в результате чего получали 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 , природная «кальцинированная сода» (нечистый карбонат натрия, полученный из золы растений, богатых натрием) был заменен по этой искусственной версии. Однако к 20-му веку электролиз хлорида натрия стал основным методом получения гидроксида натрия.

Моль

Все вещества состоят из атомов и молекул

В химии важно точно измерять массу веществ, вступающих в реакцию и получающихся в результате нее. По определению моль является единицей количества вещества в СИ

Один моль содержит точно 6,02214076×10²³ элементарных частиц. Это значение численно равно константе Авогадро NA, если выражено в единицах моль⁻¹ и называется числом Авогадро. Количество вещества (символ n) системы является мерой количества структурных элементов. Структурным элементом может быть атом, молекула, ион, электрон или любая частица или группа частиц.

Постоянная Авогадро N_A = 6.02214076×10²³ моль⁻¹. Число Авогадро — 6.02214076×10²³.

Другими словами моль — это количество вещества, равное по массе сумме атомных масс атомов и молекул вещества, умноженное на число Авогадро. Единица количества вещества моль является одной из семи основных единиц системы СИ и обозначается моль. Поскольку название единицы и ее условное обозначение совпадают, следует отметить, что условное обозначение не склоняется, в отличие от названия единицы, которую можно склонять по обычным правилам русского языка. Один моль чистого углерода-12 равен точно 12 г.

Химические свойства

Гидроксид кальция является довольно сильным основанием, из-за чего водный раствор имеет сильнощелочную реакцию.

Как и все основания, реагирует с кислотами; как щелочь участвует в реакциях нейтрализации кислот (см. реакция нейтрализации) с образованием соответствующих солей кальция, например:

 Ca(OH)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄↓ + 2H₂O . 

Реакцией нейтрализации обусловлено постепенное помутнение раствора гидроксида кальция при стоянии на воздухе, так как гидроксид кальция, взаимодействует с поглощённым из воздуха углекислым газом, как и растворы других сильных оснований, эта же реакция происходит при пропускании углекислого газа через известковую воду, — реакции качественного анализа на углекислый газ:

 Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O 

При дальнейшем пропускании углекислого газа через известковую воду раствор снова становится прозрачным, так как при этом образуется кислая соль — гидрокарбонат кальция, имеющий более высокую растворимость в воде, причём при нагревании раствора гидрокарбоната кальция он снова разлагается с выделением углекислого газа и при этом выпадает осадок карбоната кальция:

 CaCO₃ + H₂O + CO₂ ⇄ Ca(HCO₃)₂ . 

Гидроксид кальция реагирует с оксидом углерода при температуре около 400 °C:

 Ca(OH)₂ + CO →400oC CaCO₃ + H₂ .

Реагирует с некоторыми солями, но реакция происходит только в том случае, если в результате реакции одно из образующихся веществ плохо растворимое и выпадает в осадок, например:

 Ca(OH)₂ + Na₂SO₃ → CaSO₃↓ + 2NaOH . 

Получение

Существуют химические и электрохимические методы получения гидроксида.

Химические методы

Известковый:

Na₂CO₃+Ca(OH)₂=2NaOH+CaCO₃

Ферритный:

Na₂CO₃+Fe₂O₃=2NaFeO₂+CO₂;

2NaFeO₂+nH₂O=2NaOH+Fe₂O₃*nH₂O.

Электрохимические методы

В основе методов – электролиз водного раствора хлорид натрия (поваренной соли). Различают диафрагменный, мембранный и ртутные способы.

В настоящее время химические методы используются мало из-за ряда существенных недостатков: примеси в получаемой щелочи, энергоёмкий процесс. Поэтому в промышленности более предпочтительны электрохимические методы получения едкого натра.

Рынок каустической соды

В России, согласно ГОСТ 2263-79, производятся следующие марки натра едкого:

• ТР — твёрдый ртутный (чешуированный);
• ТД — твёрдый диафрагменный (плавленый);
• РР — раствор ртутный;
• РХ — раствор химический;
• РД — раствор диафрагменный.

Наименование показателя	ТР ОКП 21 3211 0400	ТД ОКП 21 3212 0200	РР ОКП 21 3211 0100	РХ 1 сорт ОКП 21 3221 0530	РХ 2 сорт ОКП 21 3221 0540	РД Высший сорт ОКП 21 3212 0320	РД Первый сорт ОКП 21 3212 0330
Внешний вид	Чешуированная масса белого цвета. Допускается слабая окраска	Плавленая масса белого цвета. Допускается слабая окраска	Бесцветная прозрачная жидкость	Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок	Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок	Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок	Бесцветная или окрашенная жидкость. Допускается выкристаллизованный осадок
Массовая доля гидроксида натрия, %, не менее	98,5	94,0	42,0	45,5	43,0	46,0	44,0

Физические свойства

Гидроксид натрия NaOH — белое твердое вещество. Оставленный на воздухе едкий натрий вскоре рассеивается так как притягивает влагу из воздуха. Вещество хорошо растворяется в воде, при этом выделяется большое количество теплоты.

Растворимость NaOH в воде

Температура, ° C	10	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
Растворимость,%	30	39	46	50	53	58	63	71	74	76	76	79

Растворимость в метаноле составляет 23,6 г / л (при 28 ° C), в этаноле — 14,7 г / л (28 ° C).

Раствор едкого натра ошибкой на ощупь.

Термодинамика растворов

Энтальпия растворения для бесконечно разбавленного водного раствора составляет -44,45 кДж / моль.

Из водных растворов кристаллизуются гидраты:

• при 12,3-61,8 ° C — моногидрат NaOH · _H 2 O (сингониях ромбическая, температура плавления 65,1 ° C; плотность 1,829 г / см; ΔH _утв -425,6 кДж / моль)
• в интервале -28 … -24 ° C — гептагидрат NaOH · 7H _{2 O;}
• от -24 до -17,7 ° C — пентагидрат NaOH · 5H _{2 O;}
• от -17,7 до -5,4 ° C — тетрагидрат NaOH · 4H _{2 O} (α-модификация);
• от -8,8 до 15,6 ° C — NaOH · 3,5Н _{2 О} (температура плавления 15,5 ° C).
• от 0 ° C до 12,3 ° C — дигидрат NaOH · 2H _{2 O;}

Производство

Гидроксид натрия промышленно производится в виде 50% -ного раствора с помощью электролитического хлорщелочного процесса . В этом процессе также образуется газообразный хлор . Из этого раствора испарением воды получают твердый гидроксид натрия. Твердый гидроксид натрия чаще всего продается в виде хлопьев, гранул и литых блоков.

В 2004 году мировое производство было оценено в 60 миллионов сухих тонн гидроксида натрия, а спрос оценивался в 51 миллион тонн. В 1998 году общее мировое производство составляло около 45 миллионов тонн . Северная Америка и Азия произвели около 14 миллионов тонн, в то время как Европа произвела около 10 миллионов тонн. В Соединенных Штатах основным производителем гидроксида натрия является компания Olin, которая ежегодно производит около 5,7 миллионов тонн на площадках во Фрипорте , штат Техас, и в Плакемине , штат Луизиана, Сент-Габриэль, Луизиана, Макинтош, Алабама, Чарльстон, Теннесси, Ниагарафоллс, Нью-Йорк. Йорк и Беканкур, Канада. К другим крупным производителям в США относятся Oxychem , Westlake , Shintek и Formosa . Все эти компании используют процесс хлористой щелочи .

Исторически сложилось так , гидроксид натрия получают путем обработки карбоната натрия с гидроксидом кальция в реакции метатезиса , которое использует тот факт , что гидроксид натрия растворим, в то время как карбонат кальция не является. Этот процесс получил название каустизации.

Са (ОН)2(водн.) + Na2CO3(s) → CaCO3(т) + 2 NaOH (водн.)

Этот процесс был вытеснен процессом Solvay в конце 19 века, который, в свою очередь, был вытеснен процессом хлористой щелочи, который мы используем сегодня.

Гидроксид натрия также получают путем объединения чистого металлического натрия с водой. Побочными продуктами являются газообразный водород и тепло, часто приводящие к возникновению пламени.

2 Na + 2 H2О → 2 NaOH + Н2

Эта реакция обычно используется для демонстрации реакционной способности щелочных металлов в академической среде; однако это коммерчески нецелесообразно, поскольку выделение металлического натрия обычно проводят восстановлением или электролизом соединений натрия, включая гидроксид натрия.