Гідроксид натрію або каустична сода виробляється з густого розчину кухонної солі шляхом електролізу. У природному середовищі не зустрічається, є продуктом хімічної промисловості, має формулу NaOH, що вказує на наявність в гидроксиде молекул натрію, кисню і водню в різному стані.
Список назв
У вузькопрофільної літературі, інформаційних статтях і на етикетках товарів можна зустріти синоніми назви: їдкий натр; каустик; їдкий луг; гідроокис натрію. Основне ім’я лугу подарували греки; згідно Великому Енциклопедичному словнику, kaustikos – «їдкий», «пекучий», що в повній мірі розкриває властивості каустичної соди і її клас небезпеки. Існує нічим не підтверджений міф, що содою довгий час називалася зола рослини з аналогічним ім’ям, яка використовується древніми представниками людської цивілізації для миття і знежирення посуду. Нібито першими унікальні властивості речовини помітили селяни і працівники кухонь в великих маєтках Середньовічної Європи. До середини 18 століття лугами називали всі різновиди соди, поділ на каустичну, кальциновану і поташ відбулося в 1736 році, завдяки роботам француза А. Д. дю Мансо. У наш час содою називають тільки солі вугільної кислоти, тобто харчову соду.
Промислове використання каустика
Гідроокис натрію є найпоширенішою лугом, випускається як в рідкому вигляді, так і в формі дрібних білих гранул, практично не мають власного аромату. Каустична сода поставляється на промислові підприємства в цистернах або інший герметично упакованої тарі, в залежності від стану і призначення. Основними споживачами їдкого натрію на сьогоднішній день є наступні галузі народного господарства: хімічна – в виробництві мила, гліцерину, водню, як реагент або каталізатор для хімічних процесів, мінеральних добрив, побутової хімії. металургійна – для робіт, пов’язаних з видобутком алюмінію, цинку і титану з змішаного вторсировини; автомобільна – каустична сода застосовується для очищення і мийки форм, використовуваних для випуску автопокришок; текстильна – за допомогою розчину їдкого натру звичайні рослинні волокна набувають блиск і шовковистість; газова і нафтова – як каталізатор при виробництві біопалива з відмінними характеристиками; харчова – виробництво карамелі, шоколаду, какао, газованих напоїв, хлібобулочних виробів не обходиться без участі гідроксиду натрію. Має власне ім’я в нескінченному списку харчових добавок – E524; паперова промисловість – каустична сода незамінна в перетворенні целюлози в папір і картон.
Застосування натра їдкого
Їдкий натр знаходить широке застосування в найрізноманітніших галузях промисловості і для побутових потреб.
– У хімічній і нафтохімічній промисловості (на їх частку припадає близько 57% сумарного обсягу російського споживання NaOH) – для нейтралізації кислот і кислотних оксидів, як реагент або каталізатор в хімічних реакціях, в хімічному аналізі для титрування, для травлення алюмінію та у виробництві чистих металів , в нафтопереробці – для виробництва олій.
– Каустик застосовується в целюлозно-паперовій промисловості для делигнификации (сульфатний процес) целюлози, у виробництві паперу, картону, штучних волокон, деревно-волоконних плит.,
– Для омилення жирів при виробництві мила, шампуню та інших миючих засобів.
– У виробництві біодизельного палива, одержуваного з рослинних масел і використовуваного для заміни звичайного дизельного палива.
– В якості агента для розчинення засмічень каналізаційних труб, у вигляді сухих гранул або в складі гелів. Гідроксид натрію дезагрегірует засмічення і сприяє легкому просуванню його далі по трубі.
– Дегазації і нейтралізації отруйних речовин, у тому числі зарину, в ребрізеров (ізолюючих дихальних апаратах (ІДА), для очищення повітря, що видихається від вуглекислого газу.
– У харчовій промисловості: для миття та очищення фруктів і овочів від шкірки, у виробництві шоколаду і какао, напоїв, морозива, фарбування карамелі, для розм’якшення маслин і виробництві хлібобулочних виробів. З нами в якості харчової добавки E524.
– У кольоровій металургії, енергетиці, в текстильній промисловості, для регенерації гуми.
Отримання каустика
На початку 19 століття виробництво каустичної соди (NаОН) було тісно пов’язане з розвитком виробництва кальцинованої соди. Цей взаємозв’язок була обумовлена тим, що сировиною для хімічного способу отримання NаОН служила кальцинована сода, яка у вигляді содового розчину каустіфіціровалась вапняним молоком. В кінці 19 століття стали швидко розвиватися електрохімічні методи отримання NаОН електролізом водних розчинів NaCl. При електрохімічному способі отримання одночасно з NаОН отримують хлор, який знаходить широке застосування в промисловості важкого органічного синтезу і в інших галузях промисловості, що пояснює швидкий розвиток електрохімічного виробництва NаОН.
На сьогоднішній день каустичну соду отримують або шляхом електролізу розчину хлориду натрію (NaCl) з освітою гідроксиду натрію і хлору, або, рідше, з допомогою більш старого способу, заснованого на взаємодії розчину кальцинованої соди з гашеним вапном. Велика кількість виробленої в світі кальцинованої соди використовується для отримання каустичної соди.
Взаємодія розчину кальцинованої соди з гашеним вапном. Каустичну соду отримують з кальцинованої на установці періодичної або безперервної дії. Процес зазвичай проводять при помірних температурах в реакторах, обладнаних мішалками. Реакція освіти каустичної соди є реакцією обміну між карбонатом натрію і гідроксидом кальцію:
Na2CO3 + Ca (OH) 2 = CaCO3 + 2NaOH
Карбонат кальцію випадає в осад, а розчин гідроксиду натрію відводиться в колектор.
Електролізні методи.В промисловому масштабі гідроксид натрію отримують електролізом розчинів Галіт (кам’яна сіль NaCl) з одночасним отриманням водню і хлору:
2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH
Коли концентрований розчин хлориду натрію піддається електролізу, утворюються хлор і гідроксид натрію, але вони реагують один з одним з утворенням гіпохлориту натрію – отбеливающего речовини. Цей продукт, в свою чергу, особливо в кислих розчинах при підвищених температурах, окислюється в електролізної камері до перхлората натрію. Щоб уникнути цих небажаних реакцій, електролізний хлор повинен бути просторово відділений від гідроксиду натрію.
У більшості промислових установок, використовуваних для отримання електролізної каустичної соди, це здійснюється за допомогою діафрагми (діафрагмовий метод), вміщеній поблизу анода, на якому утворюється хлор. Існують установки двох типів: з зануреної або незануреному діафрагмою. Камера установки з зануреної діафрагмою повністю заповнюється електролітом. Соляний розчин втікає в анодное відділення, де з нього виділяється хлор, а розчин каустичної соди заповнює катодного відділення. В установці з незануреному діафрагмою розчин каустичної соди відводиться з катодного відділення разом з формуванням, так що камера марна. У деяких установках з незануреному діафрагмою в порожнє катодного відділення напускається водяна пара, щоб полегшити видалення каустичної соди і підняти температуру.
У діафрагменних установках виходить розчин, що містить як каустичну соду, так і сіль. Більша частина солі викристалізовується, коли концентрація каустичної соди в розчині доводиться до стандартного значення 50%. Такий «стандартний» електролізний розчин містить 1% хлориду натрію. Продукт електролізу придатний для багатьох застосувань, наприклад для виробництва мила і миючих засобів. Однак для виробництва штучного волокна і плівки потрібно каустична сода високого ступеня очищення, що містить менше 1% хлориду натрію (солі). «Стандартний» рідкий каустик можна належним чином очистити методами кристалізації і осадження.
Мембранний метод – аналогічний діафрагмовому, але анодна і катодного простору розділені катіонообменной мембраною. Мембранний електроліз забезпечує отримання найбільш чистого каустика.
Безперервне поділ хлору і каустику можна також здійснити в установці з ртутним катодом (ртутний електроліз). Металевий натрій утворює з ртуттю амальгаму, яка відводиться в другу камеру, де натрій виділяється і реагує з водою, утворюючи каустик і водень. Хоча концентрація і чистота соляного розчину для установки з ртутним катодом важливіші, ніж для установки з діафрагмою, в першій виходить каустична сода, придатна для виробництва штучного волокна. Її концентрація в розчині становить 50-70%. Більш високі витрати на установку з ртутним катодом виправдовуються одержуваної вигодою.
Корисні і шкідливі властивості гідроксиду натрію
Їдкий натр чудово справляється з жировими відкладеннями на різних поверхнях, відмінно пом’якшує воду, здатна нейтралізувати шкідливі речовини в повітрі і на поверхні, має низьку вартість і загальнодоступність. При всій своїй затребуваності луг відноситься до небезпечних хімічних сполук, застосування каустичної соди може супроводжуватися наступними ризиками: взаємодіючи з водою каустик, виділяє велику кількість водню і тепла, тому вибухонебезпечний; потрапляючи на шкіру, їдкий натр здатний привести до сильних хімічних опіків, що важко піддається лікуванню. Контакт гідроксиду натрію з поверхнею очного яблука, нехай навіть короткочасний, може привести до втрати зору, потрапляння на слизову – до некрозу тканин, запалення легенів, кривавої блювоти і діареї; володіє сильними корозійними властивостями по відношенню до емальованим, оцинкованим і алюмінієвим поверхням.
Основні відмінності кальцинованої соди та їдкого натру
В першу чергу, це хімічну будову молекул, що відбивається у формулі каустика – NaOH – і кальцинованої соди – Na2CO3. По-друге – кальцинована різновид менш агресивна і, як наслідок, не має таких яскраво виражених реакцій з водою, металами і органічними забрудненнями. По-третє – вона більш безпечна як для людини, так і для навколишнього середовища.
Області використання гідроксиду натрію в побуті
Каустична сода, при уважному і обережному поводженні, при дотриманні нехитрих правил безпеки є безцінним помічником у вирішенні багатьох побутових проблем. Увага! Перед початком роботи надіньте прогумовані рукавички, окуляри і щільний одяг. Для застосування в побуті розводите каустик тільки в емальованому або пластиковому посуді, стійкої до впливу лугів, при відкритій кватирці. Боротьба з каналізаційними засмічення В цій іпостасі соді каустичної немає рівних – використання речовини, згідно з інструкцією із застосування, 1 раз на місяць не тільки прочистить труби в кухні, ванній та туалеті, але і допоможе позбутися від запаху, що з’являється в приміщенні в результаті органічних відкладень в каналізації: Для очищення системи в приватному будинку слід залити 2 кг їдкого натру 4 л звичайної води з-під крана і влити акуратно розчин в раковину, унітаз або зливний отвір душа (ванною).
Заткнути пробкою, через годину влити півтора відра дуже гарячої води і використовувати систему за призначенням. Для боротьби з органікою в сифонах і стояках багатоквартирних будинків потрібно засипати в зливний отвір порошок каустичної соди в кількості 150 грамів і дуже обережно влити туди ж кілька літрів окропу. Через чверть години додати ще стільки ж гарячої води, потім через десять хвилин влити вже близько відра води, підігрітої до 90 градусів. Користуватися зливом можна тільки через годину після завершення процедури. Каустична сода входить до складу численної армії коштів з очищення каналізаційних систем, в тому числі є діючою речовиною в гелі «Кріт», так як чудово розчиняє волосся, що потрапили в злив і є основною причиною засмічень. Їдкий натр продовжує свій вплив на внутрішню поверхню труб навіть після численних змивань, згладжуючи шорсткості і нерівності, що затримують бруд і дрібні, нерозчинні частинки рідких побутових відходів. Найефективнішою для чищення каналізації є каустична сода в гранулах, однак і вона погано справляється із залишками землі, тому процедуру краще проводити комплексно – спочатку використовувати кислотні засоби, потім – їдкий луг, яка заодно нейтралізує кислоту. Присадибне господарство Незамінна каустична сода в проведенні дезінфекції теплиць. Після збору врожаю, садівники обробляють розчином їдкого натру стояки і поверхні закритих площ для вирощування ранньої продукції, так як гідроокис натрію відмінно прибирає грибок і різні види дрібних паразитів, що накопичуються за період вегетації огірків і помідорів. Особливо ефективна їдкий луг для санітарної обробки господарських будівель, в яких містилися домашні тварини. Така процедура дозволяє видаляти хвороботворні бактерії і мікроби з внутрішніх поверхонь сараїв і корівників. Підійде каустична сода і для застосування в побуті – нею добре проводити дезінфекцію льохів перед сезонної закладкою овочів.
Запобіжні заходи, необхідні при роботі з їдким натром
Слід уважно читати інструкцію із застосування на упаковці з гідроксидом натрію, яка не тільки підкаже, як розвести каустичну соду, але і вкаже необхідні пропорції з водою для тієї чи іншої мети. В обов’язковому порядку потрібно надягати прогумовані рукавички, окуляри і спеціальну щільний одяг при використанні розчинів їдкого лугу на великих площах і в теплицях. При роботі з каналізацією вистачить очок і спеціальних рукавиць. Не допускати попадання інгредієнтів або самого розчину на відкриті ділянки шкіри, а також на емальовані або оцинковані поверхні. Перша допомога при опіку, викликаному їдким лугом Тримати уражену ділянку під сильним струменем холодної води не менше 10-15 хвилин, потім промити наступними розчинами: борна кислота і вода в пропорції 1 ч. Л: 200мл; оцтова кислота і вода в співвідношенні 3: 100. Потім накласти на опік бинт, просочений 5% розчином оцтової кислоти і негайно відправитися в лікарню. Якщо пари або бризки розчинів каустичної соди потрапили на слизову або в очі, слід негайно промити їх 2% борною кислотою, потім ретельно прополоскати чистою водою і звернутися за допомогою до лікаря-фахівця.
Домашнє мило і каустична сода
Існує технологія приготування мила в домашніх умовах, що дозволяє виготовляти красиві і корисні подарунки своїми руками. Налагоджено виробництво і збут спеціальної основи, яка потребує великих часових затрат в приготуванні такого роду сувенірів – розтопив, додав чого хочеш, розлив в формочки і все – оригінальний і приємний подарунок готовий. Однак стоять такі заготовки чимало, та й незрозуміло з чого вони виробляються. Інша справа – приготування мила власними руками з нуля. Основними інгредієнтами для домашнього миловарного виробництва є рослинні і ефірні масла, дистильована вода і, звичайно ж, каустична сода. Пропорції і склад у всіх сортів кустарної продукції різні, поступово кожен миловар досвідченим шляхом знаходить своє, неповторне поєднання, незмінним залишається тільки використання їдкого натру в такому цікавому справі.