Šiuolaikiniame pasaulyje gyvenimas neįmanomas be cheminių reakcijų, kurios vyksta visur ir yra naudingos ir pavojingos. Remiantis periodine D. I. Mendelejevo cheminių elementų lentele, pagrindinio pogrupio 1-osios grupės metalai, tarp kurių yra natris (Na), smarkiai reaguoja su vandeniu, sudarydami šarmus – chemiškai aktyvias medžiagas.
Šarmų samprata
Vandenyje tirpūs aktyvių metalų hidroksidai - šarmai - šarminės ir gana pavojingos cheminės medžiagos. Jie yra vientisos ir b altos spalvos. Tirpdamos vandenyje šios bazės išskiria šilumą. Šarmai taip pat gali sunaikinti odą, medieną, audinius, dėl to jie gavo trivialų pavadinimą „šarminis“, kuris dažniausiai taikomas tik šarminių metalų hidroksidams. Labiausiai žinomi šarmai yra natrio (NaOH), kalio (KOH), ličio (LiOH), bario (Ba(OH)2), cezio (CsOH), kalcio hidroksidai. (Ca(OH)2) ir kai kurie kiti.
Natrio hidroksidas: charakteristikos
Kaustinė soda yra nereikšminganatrio hidroksido pavadinimas – vienas iš labiausiai paplitusių šarmų. Jis priklauso pavojingoms cheminėms medžiagoms, nes lengvai ėsdina žmogaus odą, todėl dirbant su ja reikia laikytis būtinų saugos priemonių. Be to, natrio hidroksidas kartais vadinamas kaustine soda arba kaustine. Kaip ir visi kiti šarmai, jis gerai sąveikauja su vandeniu, išskirdamas šilumą ir yra b altas, higroskopinis, tai yra, galintis sugerti vandens garus iš oro, junginys. Kaustinės sodos tankis yra 2,13 g/cm³.
Reaktyvumas
Kaustinės sodos tirpalas gali sukelti įvairių tipų reakcijas, sudarydamas kitas medžiagas.
1. Kai šis junginys reaguoja su rūgštimis, visada susidaro druska ir vanduo:
NaOH + HCl=NaCl2 + H2O.
2. Kaustinė soda gali reaguoti su rūgštiniais ir amfoteriniais metalų oksidais (tirpoje ir susilydžius), taip pat sudarydama atitinkamą druską ir vandenį:
- 2NaOH + SO3=Na2SO4 + H 2O (SO3 – rūgšties oksidas);
- 2NaOH + ZnO=Na2ZnO2 + H2O (ZnO – amfoterinis oksidas, ši reakcija vyksta lydant ir kaitinant).
Kai natrio hidroksidas reaguoja su amfoterinio oksido tirpalu, susidaro tirpi kompleksinė druska.
3. Dėl šarmo reakcijos su amfoteriniais hidroksidais taip pat susidaro lydalo arba sudėtingos natrio druskos, priklausomai nuo jos sąlygų.
4. Šarminę medžiagą reaguojant su druskomis, gaunamas natris ir atitinkamas vandenyje netirpus hidroksidas.
- 2NaOH + MgCl2=2NaCl + Mg(OH)2 (magnio hidroksidas yra vandenyje netirpi bazė).
5. Natrio hidroksidas taip pat gali reaguoti su nemetalais, pvz., siera arba halogenais, sudarydamas natrio druskų mišinį, taip pat su amfoteriniais metalais, sudarydamas sudėtingas druskas, geležį ir varį.
- 3S + 6NaOH=2Na2S + Na2SO4 + 3H 2O.
6. Kaustinė soda taip pat gali sąveikauti su organinėmis medžiagomis, pvz.: esteriais, amidais, polihidroksiliais alkoholiais.
- 2C2H6O2 + 2NaOH=C2 H4O2Na2 + 2H2 O (reakcijos produktas yra natrio alkoholatas).
Gauti
Pramonėje yra keletas kaustinės sodos gamybos būdų, iš kurių pagrindiniai yra cheminiai ir elektrocheminiai.
Pirmasis metodas pagrįstas keliais metodais: pirolize, kalkėmis ir feritu.
1. Pirolizė atliekama kalcinuojant natrio karbonatą aukštoje temperatūroje (mažiausiai 1000 laipsnių), susidarant natrio oksidui ir anglies dioksidui. Tada gautas atvėsęs oksidas ištirpinamas vandenyje, todėl gaunama kaustinė soda.
- Na2CO3=Na2O + CO 2 (esant 1000 laipsnių);
- Na2O + H2O=2NaOH.
Kartais vietoj natrio karbonato naudojamas natrio bikarbonatas, todėl procesas yra šiek tiek sudėtingesnis.
2. Kalkių metodas natrio hidroksidui gaminti susideda iš anglies rūgšties natrio druskos sąveikos su kalcio hidroksidu (gesintomis kalkėmis), kai kaitinama iki mažiausiai 80 laipsnių temperatūros. Dėl šios sąveikos gaunami šarmų ir kalcio karbonato tirpalai (CaCO3), kurie vėliau filtruojami iš pagrindinio tirpalo.
- Na2CO3 + Ca(OH)2=2NaOH + CaCO 3.
3. Ferito metodas atliekamas dviem etapais: pirma, soda sulydoma su geležies oksidu III iki 1200 laipsnių temperatūroje, kad būtų gautas natrio feritas, tada pastarasis apdorojamas vandeniu, todėl susidaro šarmas.
- Na2CO3 + Fe2O3 =2NaFeO2 + CO2;
- 2NaFeO2 + 2H2O=2NaOH + Fe2O3H 2O.
Taikant elektrocheminį kaustinės sodos gavimo būdą, taip pat naudojami keli būdai: natrio chlorido tirpalo (NaCl) elektrolizė, diafragma, membrana ir gyvsidabrio metodas skystu katodu. Paskutiniai trys metodai yra sudėtingesni nei pirmasis, tačiau jie visi susiję su elektros srovės perdavimu per atitinkamų druskų tirpalą, ty su elektrolize.
Dažniausiai paplitęs šarmų gamybos būdas yra halito tirpalo, susidedančio iš stalo vandens, elektrolizėdruska, dėl kurios prie anodo ir katodo išsiskiria chloras ir vandenilis bei gaunamas natrio hidroksidas:
- 2NaCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2NaOH.
Laboratorijoje kaustinė soda taip pat gaminama cheminiais metodais, tačiau dažniausiai naudojami diafragmos ir membranos metodai.
Programa
Kaustinė soda naudojama ne tik įvairiose pramonės šakose, bet ir kasdieniame gyvenime. Jis naudojamas:
- Pkalbiklių gamyboje.
- Rūgščių neutralizavimui arba kaip katalizatorius chemijos pramonėje.
- Biodyzelino, kuris yra ekologiškesnis nei įprastas dyzelinas, gamybai.
- Iš jo gaminamos sausos granulės, kurių pagalba išvalo kanalizacijos vamzdžius ir kriaukles nuo maisto užsikimšimų.
- Kaustinė soda taip pat naudojama gaminant maisto produktus, tokius kaip duona ar kakava. Jis naudojamas kaip maisto papildas.
- Kosmetologijoje medžiaga naudojama negyvai odai pašalinti.
- Spartesniam nuotraukų apdorojimui.
- Techninė kaustinė soda plačiai naudojama chemijos, naftos chemijos, naftos perdirbimo, celiuliozės ir popieriaus, kasybos, tekstilės, maisto ir daugelyje kitų pramonės šakų.
Atsargumo priemonės
Kaustinė soda yra stiprus pagrindas. Jis gali lengvai pažeisti ne tik audinius, bet ir žmogaus odą, kurią lydėsnudegimų. Dirbant su šia medžiaga reikia laikytis tam tikrų saugos priemonių, būtent:
- Būtina mūvėti specialias gumines pirštines, akinius, kad tirpalas nepatektų ant rankų ir akių.
- Reikia dėvėti drabužius, kurie būtų atsparūs cheminiams junginiams ir neleistų jiems patekti ant kūno odos. Paprastai tokie drabužiai yra apdorojami PVC.
