Гидроксид натрия: формула, уравнения реакций, свойства

Гидроксид натрия, формула которого — NaOH, относится к разряду сильных щелочей, едких и опасных для человека, но несмотря на это, каждый человек встречается с гидроокисью натрия ежедневно. В косметических и фармацевтических средствах, в бытовой химии и даже в пищевых продуктах.

Оглавление:

• Свойства едкой щелочи
• Методы получения вещества
• Области применения
• Химическая опасность

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[Zn (OH)4] (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[Zn (OH)4] тетрагидроксицинкат натрия;
• 2NaOH + 2Al + 6H2O → 3H2↑ + 2Na[Al (OH)4] тетрагидроксиалюминат натрия.

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

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.

Записать процесс можно уравнением: 2NaCl + 2H2O → H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH.

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.

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).

Химическая опасность

Вещества, относящиеся ко второму (II) классу опасности — высокоопасные вещества — требуют применения защитных средств (химически устойчивая одежда, очки, перчатки), строгого соблюдения правил работы в лаборатории, осторожности и внимательности.

Едкий натр при попадании на кожу вызывает серьёзные химические ожоги, а при попадании в глаза способен вызвать серьёзные поражения зрения, вплоть до повреждения зрительного нерва и, как результат, — слепоты.

Необходимо помнить, что нейтрализовать действие каустика при попадании на слизистые или кожу можно слабыми растворами борной или уксусной кислоты. Глаза следует промывать слабым раствором борной кислоты и водой.