Їдкий натр: формула, властивості, застосування

Одним з важливих хімічних сполук, синтезованих величезними партіями щорічно, є луг гідроксид натрію. Таку популярність вона заслужила завдяки своїм властивостям. Їдкий натр, формула якого - NaOH, має велике промислове значення для людини. Розглянемо дану речовину докладніше.

Історія відкриття речовини

Вперше згадки про з`єднання, за властивостями нагадує саме їдкий натр, з`являються ще в глибоку давнину. Навіть Біблія містить деякі відомості про речовину neter, що добувається з єгипетських озер. Імовірно це і була каустична сода.

Аристотелем, Платоном та іншими давньогрецькими і римськими філософами і вченими також згадується речовина nitrum, яке добували з природних водойм і продавали у вигляді великих разноокрашенних шматків (чорних, сірих, білих). Адже про методи очищення тоді ще не знали нічого, тому відокремити з`єднання від вугілля, що забруднює його, можливості не було.

У 385 році до нашої ери знайшло застосування миловаріння. В основі процесу використовувався їдкий натр. Формула його, звичайно, ще відома не була, проте це не заважало добувати його з золи рослин роду Солянка, з озер і використовувати для чищення побутових предметів, прання білизни, виготовлення різного мила.

Трохи пізніше араби навчилися додавати в продукт ефірні масла, ароматичні речовини. Тоді мило стало красивим і приємно пахне. Починалося активний розвиток процесів і технологій миловаріння.

До самого XVII століття їдкий натр, властивості якого щосили використовувалися, як хімічна сполука залишався невивченим. Його об`єднували з такими речовинами, як сода, гідроксид калію, карбонати калію, натрію. Всі вони носили назву їдких лугів.

Пізніше вчений Дюамель дю Монсо зумів довести відмінність цих речовин і розділив їх на лугу і солі. З тих пір їдкий натр і отримав своє справжнє і постійне до сьогоднішнього дня ім`я.

Синоніми назв

Слід зазначити, що назва цієї речовини неоднаково і має кілька синонімів. Всього можна позначити 6 різних варіантів:

• гідроксид натрію;
• натр едкій;
• сода каустіческая;
• натрієва щелочь;
• каустік;
• їдкий луг.

Каустичною содою дане з`єднання називають у народі і промисловості. У хімічних синтезах більш правильно говорити натрієва луг або їдкий натр. Формула від цього не змінюється. Саме повсякденне назва - каустик. Правильним з точки зору систематичної номенклатури речовин є назва гідроксид натрію.

Хімічна формула і будова молекули

Якщо розглядати дану речовину з точки зору хімії, то воно буде складатися з двох іонів: катіона натрію (Na⁺) І гідроксид-аніону (ОН^-). Зв`язуючись між собою за рахунок електростатичного притягання різнозаряджені часток, дані іони формують їдкий натр. Формула емпіричного виду буде NaOH.

Гидроксогруппа утворена ковалентного полярної зв`язком між киснем і воднем, при цьому з натрієм вона утримується іонним зв`язком. У розчині луг повністю дисоціює на іони, будучи сильним електролітом.

Лабораторний спосіб отримання

Промислові та лабораторні способи одержання їдкого натру тісно перегукуються. Часто в малих кількостях його отримують хімічними і електрохімічними методами в більш маленьких установках, ніж на промислових об`єктах. А тонни речовини тими ж способами виробляються у величезних колонах електролізерах.

Можна назвати кілька основних способів синтезу каустика в лабораторії.

1. Феритний спосіб. Складається з двох основних етапів: на першому відбувається спікання під дією високої температури карбонату натрію та оксиду заліза (III). В результаті утворюється ферит натрію (NaFeO₂). На другому етапі він піддається дії води і розкладається з утворенням гідроксиду натрію і суміші заліза з водою (Fe₂O₃* H₂O). Отриманий їдкий натр з розчину випарюють до кристалів або пластівців білого кольору. Його чистота становить приблизно 92%.
2. Вапняний спосіб. Полягає в реакції взаємодії між карбонатом натрію і гідроксидом кальцію (Гашеним вапном) з утворенням карбонату кальцію і каустику. Реакцію проводять при температурі 80^проС. Так як утворюється сіль випадає в осад, то її легко відокремлюють. Залишився розчин випарюють і отримують натрієву луг.
3. Діафрагмовий і мембранний спосіб отримання. Заснований на роботі установки електролізера. У неї подається розчин солі кухонної (NaCL), який піддається електролізу з утворенням вільного газоподібного хлору і потрібного продукту каустика. Різниця даних методів в тому, що при диафрагменном способі головною структурною частиною пристрою є діафрагма з азбесту (катод). При мембранном способі катодне і анодне простір розділено спеціальною мембраною.

Таким чином і отримують в лабораторії гідроксид натрію, вибираючи найбільш вигідний в матеріальному плані варіант. Він же, як правило, менш енерговитратний.

Синтез в промисловості

Як же отримують в промисловості така речовина, як натр їдкий? Рідкий і твердий каустик видобувається найчастіше електрохімічним способом. Він заснований на електролізі розчину природного мінералу Галіт, переважна частина якого сформована кухонною сіллю.

Головна особливість такого синтезу в тому, що побічними продуктами разом з їдким натром є газоподібні хлор і водень. Процес здійснюється в будь-якому з трьох варіантів:

• електроліз діафрагмовий на твердому катоде;
• з рідким катодом з ртуті;
• мембранний з твердим катодом.

Переважна більшість виробленого в світі каустика утворюється все ж за методом з мембраною. Отримана луг відрізняється досить високим рівнем чистоти.

Області застосування

Існує досить багато галузей, в яких актуальний їдкий натр. Застосування засноване на його хімічних і фізичних властивостях, що роблять дане з`єднання незамінним у багатьох синтезах і процесах.

Можна виділити кілька основних областей, в яких гідроксид натрію - обов`язковий елемент.

1. Хімічне виробництво (синтез складних ефірів, мила, жирів, отримання волокон, травлення алюмінію, для отримання продуктів нафтопереробки, як каталізатор у багатьох процессах- є основною речовиною для нейтралізації кислот і відповідних їм оксідов- в аналітичної хімії застосовується для тітрованія- також використовується для отримання чистих металів, багатьох солей, інших підстав і органічних сполук).
2. При виробництві паперу для обробки целюлози деревини (позбавлення від деревного речовини лігніну).
3. У господарській діяльності людини також незамінний їдкий натр. Застосування численних миючих засобів на його основі дуже актуально. Миловаріння, отримання шампунів - все це не обходиться без каустичної соди.
4. Необхідний для синтезу біопалива.
5. Застосовується в державних масштабах для дегазації і нейтралізації отруйних речовин, що впливають на організми.
6. Виробництво ліків та наркотичних засобів.
7. Харчова галузь - кондитерські вироби, шоколад, какао, морозиво, фарбування цукерок, маслин, випічка хлібобулочних виробів.
8. У косметології для видалення сторонніх утворень (родимки, папіломи, бородавки).
9. Використовується на лікеро-горілчаних та тютюнових комбінатах.
10. У текстильній промисловості.
11. Виробництво скла: кольорового, звичайного, оптичного та іншого.

Очевидно, що гідроксид натрію - дуже важливе і корисне в діяльності людини речовина. Абсолютно не дарма воно синтезується в світі щорічно в тоннах - 57 мільйонів і більше.

Фізичні властивості

Біле порошкоподібною речовиною, іноді безбарвне. Може бути у вигляді мелкокристаллического порошку або у вигляді пластівців. Найчастіше у формі великих кристалів. Температура плавлення досить низька - 65,1^проС. Дуже швидко поглинає вологу і переходить в гідратовану форму NaOHmiddot-3,5Н₂О. В цьому випадку температура плавлення ще менше, всього 15,5^проС. Практично необмежено розчиняється в спиртах, воді. На дотик як тверда речовина, так і рідке Милка.

Дуже небезпечне в концентрованому і розбавленому вигляді. Здатне пошкоджувати всі оболонки ока, аж до зорових нервів. Попадання в очі може закінчитися сліпотою. Тому робота з даними з`єднанням вкрай небезпечна і вимагає захисних пристосувань.

Хімічні властивості

Їдкий натр властивості проявляє точно такі ж, як і всі луги: взаємодіє з кислотами, кислотними оксидами, амфотерними оксидами і гидроксидами, солями. З неметалів вступає в реакції з сіркою, фосфором і галогенами. Також здатний реагувати з металами.

У органічної хімії гідроксид натрію вступає у взаємодію з амидами, ефірами, галогензамещеннимі алканами.

Умови зберігання

Зберігання натру їдкого здійснюється за певними умовами. Це пояснюється тим, що він вкрай реакционноспособен, особливо, коли приміщення вологе. Основними умовами можна назвати наступні.

1. Зберігання подалі від опалювальних приладів.
2. Герметично закриті та зупинено упаковки, не здатні пропускати вологу.
3. Сухий кристалічний каустик зберігається в мішках спеціального складу (щільний поліетилен), рідкий - в темній скляній тарі з притертими пробками. Якщо ж кількість його велика і вимагає транспортування, то розчин натру їдкого поміщають у спеціальні сталеві контейнери і каністри.

Перевозити дана речовина можна будь-яким відомим способом з дотриманням правил техніки безпеки, виключаючи транспортування по повітрю.

Рідка натрієва луг

Крім кристалічного, існує ще водний розчин їдкого натру. Формула його та ж, що і для твердого. У хімічному відношенні розчини більш застосовні і зручні у використанні. Тому в такій формі каустик використовується частіше.

Розчин їдкого натру, формула якого - NaOH, знаходить застосування у всіх перерахованих вище областях. Він незручний тільки при транспортуванні, так як перевозити краще сухий каустик. За всіма іншими властивостями анітрохи не поступається кристалам, а в деяких і перевершує їх.