Получение натрия хлорида

Содержание

Получение натрия

Получение натрия на производстве

Получение натрия это процесс электролиза его расплавленных соединений — едкого натра или поваренной соли, связи с большой опасностью воспламенения от воздействия влаги применяются особые правела.

В лабораторных условиях натрий получают электролизом расплавленной поваренной соли, но реакция ведеться при повышенной температуре и практически не применим без специального оборудования.

В 1807 г. Гемфри Деви впервые получил металлический натрий путем электролиза едкого натра. Однако этот способ долго не мог получить промышленного применения из-за отсутствия мощных источников электрического тока.

Поэтому после открытия натрия и изучения его свойств, имеющих несомненно весьма важное значение, стали разрабатываться способы получения натрия путем химического восстановления его соединений (едкого натра, соды, поваренной соли) действием углерода или расплавленного чугуна при высокой температуре. Натрий получался при этом в виде паров, которые отгонялись из печей и конденсировались при охлаждении. Техническое значение получили лишь немногие способы. Так, промышленное производство натрия было начато в 1856 г. Сен-Клэр-Девиллем, когда им стал применяться натрий вместо калия для получения металлического алюминия из двойной соли 3NaCl • АlСl3. Девилль получал натрий химическим путем из солей натрия при взаимодействии их с углеродом. В течение 30 лет по способу Девилля вырабатывалось 5-6 т натрия в год и было выпущено в общей сложности около 200 т натрия.

Химические способы получения натрия оказались неэкономичными из-за огромного расхода угля и солей и весьма быстрого разрушения аппаратуры. Поэтому с развитием электротехники стали внедряться в производство способы получения натрия электролизом.

В 1890 г. Кастнер разработал и стал применять способ получения натрия электролизом расплавленного едкого натра. Замечательно, что Кастнеру с самого начала удалось разработать совершенную, простую и удобную аппаратуру, а также удачно подобрать условия ведения процесса. Вследствие этого предложенный Кастнером щелочной способ с некоторыми усовершенствованиями в течение 30—35 лет был единственным способом промышленного получения натрия и до настоящего времени сохранил свое значение в некоторых странах. К таковым относится производство натрия, кроме СНГ, в Норвегии, Японии и, по-видимому, во Франции. В Англии щелочной способ существовал с 1902 до 1952 г. и был преобладающим.

Однако основное сырье для щелочного способа — едкий натр, который получают из поваренной соли, является дорогим продуктом. Поэтому, наряду со щелочным способом, с середины XIX в. изучалась возможность получения натрия непосредственно электролизом расплавленной поваренной соли (солевой способ). Этот способ оказался технически сложнее.

Промышленные установки для получения натрия электролизом расплавленной поваренной соли появились в 1910 г., а в период 1915—1925 гг. солевой способ начал получать распространение. Химические способы постепенно утратили свое значение.

Были попытки применить в качестве сырья для получения натрия селитру (нитрат натрия). Однако электролиз расплавленного NaNО3 не получил практического развития вследствие отсутствия каких-либо преимуществ перед щелочным способом и ввиду ряда технических затруднений.

Большое значение в последние годы было уделено вакуумтермическим способам восстановления соды или поваренной соли углем, карбидом кальция, кремнием, алюминием и силикоалюминием до натрия. Но ввиду сложности аппаратуры и эти способы практического значения пока не получили.

Получение натрия из едкого натра

При прохождении постоянного тока через расплавленный едкий натр происходят следующие основные реакции: на катоде

4Na+ + 4е → 4Na

на аноде

4ОН— → 2H2О + О2 + 4е

Металлический натрий, будучи в 2 раза легче расплавленного каустика, всплывает на его поверхность, откуда и извлекается.

Рис. 2. Диаграмма плавкости системы NaOH—Na2CО3:

1 — по данным Неймана и Бергве; 2 — по данным Алабышева и Лантратова.

Основные реакции электролиза едкого натра осложняются рядом побочных процессов. Так как натрий и вода растворяются в расплавленном электролите, а при температуре электролиза происходит энергичное перемешивание всего электролита, то натрий и вода имеют возможность реагировать друг с другом, образуя водород и едкий натр

2Na + 2H2О → 2NaOH + H2

Следовательно, из четырех атомов натрия, получающихся по реакции, половина может реагировать с водой. Значит в этом случае теоретически возможно получение натрия только с выходом по току, равным 50%.

При электролизе могут происходить также и другие. Натрий, всплывая на поверхность электролита при температуре электролиза (около 300°С), может частично окисляться кислородом воздуха, хотя он и защищен тонким слоем расплава и находится в восстановительной атмосфере водорода.

Натрий вступает в реакцию не только с водой и кислородом воздуха, но. также с примесями в техническом каустике, например с Fe2О3, а при высокой температуре — с каустиком. В последнем случае образуется гидрид натрия и окись натрия:

2Na + NaOH → NaH + Na2О

Все эти побочные реакции могут снижать выход по току до 40—30%. Чтобы увеличить выход по току, нужно иметь электролизер правильной конструкции и соблюдать точный технологический режим электролиза. Конструкция ванны и режим процесса должны быть таковы, чтобы обеспечить главным образом понижение растворимости натрия в католите и максимальное удаление воды из анолита. Так как совершенно исключить растворение натрия и воды в электролите нельзя, то необходимо добиться такого обмена катодного и анодного расплава, чтобы обеспечить протекание реакции их взаимодействия преимущественно в катодном пространстве. Если реакция будет происходить у анода, где по реакции образуется и кислород, то в ванне при электролизе будут происходить частые и сильные взрывы гремучей смеси.

Растворимость натрия в электролите зависит от температуры электролита, а скорость растворения — от величины поверхностей катода и зеркала натрия в сборнике, от примесей в электролите.

О повышением температуры растворимость резко возрастает. Поэтому высокий выход по току возможен только при поддержании возможно низкой температуры католита. Для снижения температуры плавления электролита к едкому натру добавляется 12—14% кальцинированной соды Na2CО3. Кроме того, для отвода избыточного тепла, выделяющегося при электролизе, католит следует искусственно охлаждать, например, пропусканием воздуха через специальные каналы в корпусе ванны или в катоде.

Впервые диаграмма плавкости системы NaOH—Na2CО3 была изучена в 1913 г. М. С. Максименко, а впоследствии Б. Нейманом.

Ввиду расхождения данных плавкость системы NaOH—Na2CО3 вновь была проверена А. Ф. Алабышевым и М. Ф. Лантратовым. Результаты представлены на рис. 129. Чистый едкий натр плавится при 318,2° С. Система имеет эвтектику при 17,6 вес. % Na2CО3 и 291,8° С, что оказалось близким к данным М. С. Максименко. Установлено также, что лучшие выходы по току получаются в электролите, содержащем 12—19% Na2CО3.

Скорость растворения в католите натрия зависит, как уже указывалось, также от величины поверхностей катода и натрия в сборнике и составляет 0,11 г с 1 см2 этих поверхностей в 1 ч при 305° С и 0,17 г с 1 см2 в 1 ч при 320° С. Следовательно, для уменьшения количества растворяющегося натрия необходимо уменьшить эти поверхности. Поверхность катода может быть уменьшена повышением катодной плотности тока. Чтобы не увеличивать при этом напряжение на ванне за счет роста падения напряжения в электролите, катод делается в виде «гребенки» из отдельных стержней или полос, увеличивающих сферу действия катода и уменьшающих среднюю плотность тока в сечении электролита.

Из вредных примесей, находящихся в электролите, необходимо отметить силикаты, а также соли кальция и окислы железа. В их присутствии на катодах образуются трудноотделимые губчатообразные корки, приводящие к существенному увеличению скорости растворения натрия. Каустик, применяемый для электролиза, должен быть возможно чище в отношении этих примесей.

Вода, образующаяся у анода, частично испаряется и уносится из ванны с выделяющимся кислородом, но большая часть ее остается в анолите. Удалению воды способствует повышение тем пературы анолита. Для этого некоторые исследователи предлагав повышать анодную плотность тока. Однако одна эта мера мало эффективна для повышения температуры анолита; она одновременно приводит к возрастанию напряжения на ванне. Более правильным является увеличение мощности на единицу объема анолита. Этого можно достигнуть созданием малого объема анодного пространства путем устройства специальных анодных карманов. В этом случае анолит будет содержать влаги больше, чем весь электролит, что приводит также к возрастанию количества удаляемой из ванны воды. Большой же разницы в температурах анолита и католита при бурном перемешивании расплава получить практически нельзя.

Очень важное значение для повышения выхода по току имеет создание условий правильного обмена между анолитом и католитом. Во-первых, обмен этот должен быть таким, чтобы взаимодействие натрия с водой происходило преимущественно в катодном пространстве. При этом взрывы гремучей смеси происходят редко, а выделяющийся в катодном пространстве водород (католит слабо «кипит» от выделяющегося водорода) создает восстановительную атмосферу и защищает натрий от окисления.

Во-вторых, обмен католита и анолита должен быть таким, чтобы количество влаги, поступающей в катодное пространство с анолитом, было эквивалентно количеству растворившегося за это же время натрия. При более энергичном обмене попадающая из анолита влага будет реагировать не только с растворенным натрием, но и с натрием в сборнике, снижая выход по току. Если же обмен недостаточен и воды поступает с анолитом меньше, чем необходимо для связывания растворенного натрия, то католит насыщается натрием. Легкое насыщение не вредно, но при большом насыщении, при существенном недостатке воды, возможна реакция.

Потребление натрия резко возрастает. Растет и температура процесса, а катоды покрываются тугоплавкой и трудноотделимой коркой, состоящей в основном из Na2О. И то и другое приводит к возрастанию количества растворяющегося натрия. Так как выделение водорода прекращается, то металл легче окисляется. Все это ведет к снижению выхода по току. Правильный обмен между католитом и анолитом достигается устройством диафрагмы — металлической сетки между анодом и катодом.

До начала электролиза каустик должен быть хорошо обезвожен. В присутствии воды в электролите будет идти процесс электролиза воды, как это следует из измерений обратной э, д. с. при

320—330° С в зависимости от плотности тока, по данным М. С. Максименко. Наблюдаемый на кривой первый излом при 1,35 в соответствует разложению воды, второй излом при 2,25 в —разложению NaOH.

Удельная электропроводность чистого NaOH при 320° С равна 2,18 ом-1 • см-1 и изменяется с температурой почти прямолинейно. Содержание соды и поваренной соли снижает электропроводность электролита. Поэтому допускать содержания соды в нем выше 20% нельзя. К тому же и температура плавления электролита при содержании соды свыше 17% возрастает.

Наилучшими условиями электролиза являются: температура 300—305°С; содержание соды от 12 до 20%; SiО2 не более 0,2%; окислов железа и кальция только следы; высокая катодная плотность тока при небольшой анодной плотности тока; хорошее

охлаждение католита; малый объем анолита и создание правильного обмена между катодным и анодным расплавом путем подбора металлической сетки.

Получение натрия электролизом поваренной соли

Проблема замены дорогого сырья — едкого натра — в производстве натрия более дешевой и распространенной в природе поваренной солью возникла еще до появления патента Кастнера и интенсивно разрабатывалась после введения каустического способа в практику. Первые опыты по получению натрия электролизом расплавленной поваренной соли проводились еще Фарадеем в 1833 г. Однако его процесс оказался технически весьма сложны и только почти через 70 лет, благодаря упорной работе многих исследователей, удалось осуществить его в заводских условиях.

При электролизе на катоде разряжаются ионы Na+ с образованием металлического натрия, а на аноде идет разряд ионов Сl— и образуется газообразный хлор. На практике эта простая первичная схема электролиза осложняется рядом побочных процессов, а также обстоятельств, затрудняющих осуществление производственного процесса. Основная сложность процесса заключается в том, что хлорид натрия плавится при 800° С, а натрий имеет температуру кипения около 883° С; выше 800°С давление паров натрия настолько высоко, что он почти полностью испаряется. Кроме того, при этих температурах натрий энергично растворяется в расплаве и начинает реагировать с кислородом воздуха и с веществами, входящими в состав футеровки ванн.

Рис. 3. Диаграмма плавкости системы:

NaCl—СаСl2.

Большие затруднения встречаются при выборе материала для аппаратуры, который должен быть стоек при высоких температурах по отношению к таким химически активным веществам, как хлор и натрий.

Хороший выход по току можно получить только при снижении температуры электролиза. Этого можно достигнуть добавлением к поваренной соли других соединений, образующих с NaCl низкоплавкие смеси. В то же время эти соединения не должны участвовать в электролизе во избежание загрязнения полученных натрия и хлора другими веществами. Добавляемые соли не должны вместе с тем резко увеличивать растворимость натрия в расплаве и снижать электропроводность электролита.

Необходимо также в качестве добавки в NaCl применять легкодоступные и дешевые вещества. При выборе солевых добавок следует исключить все соединения, катион которых более электроположителен, чем Na. Соединения стронция, лития, рубидия и цезия из-за высокой стоимости не могут иметь практического значения. Такие соединения как сульфаты, карбонаты, нитраты и гидроокиси, содержащие кислород, изменяют анодный процесс, поэтому не могут применяться в качестве добавок. Бромиды и иодиды дороги и применение их также будет влиять на анодный процесс. Фториды бария и кальция имеют высокую температуру плавления.

В результате для выбора добавок к поваренной соли, пригодных для технического электролиза, остаются лишь хлориды К, Са и Ва и фториды Na и К.

Более подробное изучение физико-химических свойств этих см сей солей (плавкость, растворимость натрия в них, электропроводность и т, п.) указывает, что для практики наиболее пригодны три типа электролитов:

1. Фтористый, состоящий из 62,5% NaCl, 25% NaF и 12,5% KCl. Температура плавления такого электролита около 570° С, что позволяет вести электролиз при 650—670° С.

2. Смесь хлоридов натрия ~42% и кальция 58% Этот электролит, по литературным данным, получили наибольшее распространение за рубежом. Из диаграммы плавкости системы NaCl—СаСl2, представлен ной на рис. 3, видно, что эвтектическая смесь этих со лей имеет температуру плавления 505° С, что позволяет вести электролиз при 580 630° С при некоторых колебаниях смеси по содержанию СаСl2.

3. Добавкой к смеси хлоридов натрия и кальция хлорида бария удается снизить температуру плавления электролита еще на 50° С. Таким образом, тройная смесь, состоящая из 32—40% NaCl 36—42% СаСl2 и 22—26% ВаСl2 является наиболее легкоплавки электролитом для получения натрия из поваренной соли.

Растворимость натрия при 600° С во всех трех электролитах не велика и выход по току при подходящих условиях может достигать 75—80%. Фтористый электролит имеет более высокую электропроводность, чем хлористый. Однако фтористые добавки расходуются в значительных количествах (около 120 кг на 1 т натрия), так как они, по-видимому, вступают во взаимодействие с материалами футеровки электролизера и графитовым анодом. В свою очередь недостатком хлористого электролита является гигроскопичность СаСl2, требующая предварительного обезвоживания его и способствующая образованию шлама в ванне. Однако более низкая температура электролиза в хлористых электролитах способствует повышению выхода по току и удлиняет срок службы материалов ванны.

Существенным является также поддержание постоянства состава электролита в процессе электролиза, что легче осуществить при хлористых добавках к NaCl.

Недостаток фтористого электролита — необходимость поддерживать низкую анодную плотность тока из-за склонности фтористого электролита к анодным эффектам.

Вредными примесями в электролите при получении натрия из NaCl являются сульфаты и соли железа, приводящие к резкому снижению выхода по току. Особенно вредны присутствие влаги в электролите и образование окислов натрия вследствие окисления металла кислородом воздуха на поверхности плава.

Графитовый анод, стойкий к сухому хлору, быстро разрушается в присутствии влаги и кислородных соединений натрия, особенно при повышенных температурах. Образующиеся при этом СO2 и СО загрязняют анодный хлор и затрудняют его использование.

Поэтому следует тщательно обезвоживать электролит и загружать его в ванны расплавленным или хорошо подсушенным. Во избежание окисления натрия катодное пространство следует тщательно герметизировать и предупреждать всплывание натрия вне сборника.

Свойства применение натрия

Масштабы получения и применения щелочных металлов пока не велики и находятся в противоречии с большими запасами их в земной коре. В то же время щелочные металлы обладают рядом весьма ценных свойств, среди которых главнейшим является их высокая химическая активность. Это же свойство щелочных металлов служит основным препятствием при производстве их. Наибольшее значение среди щелочных металлов имеет натрий.

Натрий — металл с температурой плавления 97,83° С и температурой кипения 883° С. Плотность твердого натрия равна 0,97 г/см3, а расплавленного в зависимости от температуры может быть рассчитана по уравнению:

dt = 0,9490 — 0,000223t

В земной коре натрия содержится 2,64 вес. % и встречается он главным образом в виде хлорида натрия как в каменной соли, так и в растворенном виде в водах соляных озер и морей. В значительных количествах натрий встречается в виде сульфата натрия (мирабилит), в виде бората, нитрата, а также входит в состав многих минералов.

В настоящее время в основном металлический натрий применяется в производстве тетраэтилсвинца, как антидетонатора при получении высокооктанового моторного топлива, кроме того, его используют для производства чистых цианидов, синтетических моющих средств — детергентов, перекиси натрия, синтетического каучука, индиго, гидрида натрия, фармацевтических препаратов и других продуктов неорганического и органического синтеза. Натрий как восстановитель используется для получения металлического калия и различных тугоплавких металлов. Применяется натрий также для модификации в раскислении сплавов цветных металлов, специальных сталей и для производства безоловянистых антифрикционных сплавов. За последнее время появился повышенных интерес к натрию и его сплавам с калием как к эффективным теплоносителям для атомных реакторов.

Промышленным методом получения натрия в настоящее время является исключительно электролиз его расплавленных соединений— едкого натра или поваренной соли. До 1925 г. почти 100% натрия получали электролизом расплавленного каустика. Но уже в 1930 г. этим методом было выпущено лишь 50% мирового производства натрия. Остальные 50% получали из поваренной соли. В 1940 г. эти доли составляли соответственно 15 и 85%, а в 952 г. — 5 и 95 %.

В СНГ существуют оба метода.

Статья на тему Получение натрия

Гидроксид натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции.

Гидроксид натрия – неорганическое вещество, имеет химическую формулу NaOH.

Краткая характеристика гидроксида натрия

Модификации гидроксида натрия

Физические свойства гидроксида натрия

Получение гидроксида натрия

Химические свойства гидроксида натрия

Химические реакции гидроксида натрия

Применение и использование гидроксида натрия


Краткая характеристика гидроксида натрия:

Гидроксид натрия – неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула гидроксида натрия NaOН.

Обладает высокой гигроскопичностью. На воздухе «расплывается», активно поглощая пары воды из воздуха.

Хорошо растворяется в воде, при этом выделяя большое количество тепловой энергии. Раствор едкого натра мылок на ощупь.

Гидроксид натрия – самая распространённая щёлочь. В год в мире производится и потребляется около 57 миллионов тонн едкого натра.

Гидроксид натрия – едкое, токсическое и коррозионно-активное вещество. Оно относится к веществам второго класса опасности. Поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьёзные химические ожоги.


Модификации гидроксида натрия:

До 299 оС гидроксид натрия имеет устойчивую ромбическую модификацию (a = 0,33994 нм, c = 1,1377 нм), выше 299 оС – моноклинную.


Физические свойства гидроксида натрия:

Наименование параметра: Значение:
Химическая формула NaOН
Синонимы и названия иностранном языке sodium hydroxide (англ.)

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.


Получение гидроксида натрия:

Гидроксид натрия получается в результате следующих химических реакций:

  1. 1. из оксида натрия (т.н. пиролитический метод):

Пиролитический метод получения гидроксида натрия является наиболее древним и начинается с получения оксида натрия Na2О путём прокаливания карбоната натрия при температуре 1000 °C либо нагревании до 200 °C гидрокарбонат натрия в целях получения карбоната натрия:

Na2CO3 → Na2O + CO2 (t = 1000 oC),

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O (t = 200 oC), после чего проводят первую химическую реакцию.

Полученный оксид натрия охлаждают и очень осторожно (реакция происходит с выделением большого количества тепла) добавляют в воду:

Na2O + H2O → 2NaOH.

  1. 2. путем взаимодействия раствора соды с гашеной известью (т.н. известковый метод, каустификация соды):

Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2NaOH (t = 80 oC).

Карбонат кальция отделяется от раствора фильтрацией, затем раствор упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % масс. NaOH.

  1. 3. ферритным методом:

Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2 (t = 1100-1200 oC).

Реакционную смесь спекают.

2NaFeO2 + (n+1)H2O → Fe2O3•nH2O + 2NaOH.

Реакция протекает медленно.

Fe2O3•nH2O выпадает в осадок, который после отделения его от раствора возвращается в процесс в первую реакцию.

  1. 4. электролизом:

2NaCl + 2H2O → 2Na2O + H2 + Cl2.

Одновременно получаются также водород и хлор.

Гидроксид натрия, водород и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них – электролиз с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы), третий – электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод).

Химические свойства гидроксида натрия. Химические реакции гидроксида натрия:

Гидроксид натрия – химически активное вещество, сильное химическое основание.

Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13,4).

Химические свойства гидроксида натрия аналогичны свойствам гидроксидов других щелочных металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция гидроксида натрия с серой:

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O (t = 50-60 °C).

В результате реакции образуются сульфид натрия, сульфит натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

2. реакция гидроксида натрия с хлором:

2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O.

В результате реакции образуются хлорид натрия, гипохлорит натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде холодного разбавленного раствора.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими галогенами.

3. реакция гидроксида натрия с алюминием:

2Al + 6NaOH → 2NaAlO2 + 3H2 + 2Na2O (t = 450 °C).

В результате реакции образуются алюминат натрия, водород и оксид натрия.

4. реакция гидроксида натрия с алюминием и водой:

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2.

В результате реакции образуются тетрагидроксоалюминат натрия и водород. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.

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

5. реакция гидроксида натрия с цинком:

Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2 (t = 550 °C).

В результате реакции образуются цинкат натрия и водород.

6. реакция гидроксида натрия с цинком и водой:

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2.

В результате реакции образуются тетрагидроксоцинкат натрия и водород. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.

7. реакция гидроксида натрия с ортофосфорной кислотой:

H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O.

В результате реакции образуются дигидроортофосфат натрия и вода. При этом в качестве исходных веществ используются: фосфорная кислота в виде концентрированного раствора, гидроксид натрия в виде разбавленного раствора.

8. реакция гидроксида натрия с азотной кислотой:

NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O.

В результате реакции образуются нитрат натрия и вода. При этом азотная кислота в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

9. реакция гидроксида натрия с азотной кислотой:

NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O.

В результате реакции образуются нитрат натрия и вода. При этом азотная кислота в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими кислотами.

10. реакция гидроксида натрия с сероводородом:

H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O,

H2S + NaOH → NaHS + H2O.

В результате реакции образуются в первом случае – сульфид натрия и вода, во втором – гидросульфид натрия и вода. При этом гидроксид натрия в первом случае в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора, во втором случае – в виде разбавленного раствора.

11. реакция гидроксида натрия с фтороводородом:

HF + NaOH → NaF + H2O,

2HF + NaOH → NaHF2 + H2O.

В результате реакции образуются в первом случае – фторид натрия и вода, во втором – гидрофторид натрия и вода. При этом гидроксид натрия и фтороводород в первом случае в качестве исходного вещества используются в виде разбавленного раствора, во втором случае фтороводород используется в виде в виде концентрированного раствора.

12. реакция гидроксида натрия с бромоводородом:

HBr + NaOH → NaBr + H2O.

В результате реакции образуются бромид натрия и вода. При этом гидроксид натрия и бромоводород в качестве исходного вещества используются в виде разбавленного раствора.

13. реакция гидроксида натрия с йодоводородом:

HI + NaOH → NaI + H2O.

В результате реакции образуются йодид натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

14. реакция гидроксида натрия с оксидом цинка:

ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O (t = 500-600 °C).

Оксид цинка является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются цинкат натрия и вода.

15. реакция гидроксида натрия с оксидом цинка и водой:

ZnO + NaOH + H2O → Na (t = 100 °C),

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2 (t = 90 °C).

Оксид цинка является амфотерным оксидом. В результате реакции образуется в первом случае – тригидроксоцинкат натрия и вода, во втором случае – тетрагидроксоцинкат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в первом случае в виде 40 % разбавленного раствора, во втором – в виде 60 % разбавленного раствора.

16. реакция гидроксида натрия с оксидом алюминия:

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (t = 900-1100 °C).

Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются алюминат натрия и вода.

17. реакция гидроксида натрия с оксидом алюминия и водой:

Al2O3 + 6NaOH + 3H2O → 2Na3,

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na.

Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуется в первом случае – гексагидроксоалюминат натрия, во втором случае – тетрагидроксоалюминат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного горячего раствора.

18. реакция гидроксида натрия с оксидом железа:

Fe2O3 + 2NaOH → 2NaFeO2 + H2O (t = 600 °C, р).

Оксид железа является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются феррит натрия и вода. Реакция происходит при сплавлении исходных веществ.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими амфотерными оксидами.

19. реакция гидроксида натрия с оксидом углерода (углекислым газом):

NaOH + CO2 → NaHCO3.

В результате реакции образуется гидрокарбонат натрия.

20. реакция гидроксида натрия с оксидом серы:

SO2 + NaOH → NaHSO3.

В результате реакции образуется гидросульфит натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

21. реакция гидроксида натрия с оксидом кремния:

2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O (t = 900-1000 °C),

4NaOH + SiO2 → Na4SiO4 + 2H2O.

В результате реакции образуется в первом случае – силикат натрия и вода, во втором случае – ортосиликат натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.

22. реакция гидроксида натрия с гидроксидом алюминия:

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (t = 1000 °C),

Al(OH)3 + NaOH → Na.

Гидроксид алюминия является амфотерным основанием. В результате реакции образуются в первом случае – алюминат натрия и вода, во втором случае – тетрагидроксоалюминат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.

23. реакция гидроксида натрия с гидроксидом цинка:

Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2.

Гидроксид цинка является амфотерным основанием. В результате реакции образуется тетрагидроксоцинкат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.

24. реакция гидроксида натрия с гидроксидом железа:

Fe(OH)3 + 3NaOH ⇄ Na3.

Гидроксид железа является амфотерным основанием. В результате реакции образуется гексагидроксоферрат натрия.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими амфотерными гидроксидами.

25. реакция гидроксида натрия с сульфатом железа:

FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2 + Na2SO4 (kat = N2).

В результате реакции образуются гидроксид железа и сульфат натрия.

26. реакция гидроксида натрия с хлоридом меди:

CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2 + 2NaCl.

В результате реакции образуются гидроксид меди и хлорид натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

27. реакция гидроксида натрия с нитратом свинца:

Pb(NO3)2 + 2NaOH → Pb(OH)2 + 2NaNO3.

В результате реакции образуются гидроксид свинца и нитрат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

28. реакция гидроксида натрия с хлоридом алюминия:

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl.

В результате реакции образуются гидроксид алюминия и хлорид натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими солями.


Применение и использование гидроксида натрия:

Гидроксид натрия используется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

– 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 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 дизельныхтоплив 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;

– в качестве агента для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей. Гидроксид натрия дезагрегирует засор и способствует лёгкому продвижению его далее по трубе;

– в текстильной промышленности – для мерсеризации хлопка и шерсти. При кратковременной обработке едким натром с последующей промывкой волокно приобретает прочность и шелковистый блеск;

– 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;

– в фотографии – как ускоряющее вещество в проявителях для высокоскоростной обработки фотографических материалов.

Поделиться ссылкой:

Тетраборат натрия (или боракс) представляет собой натриевую соль борной кислоты. Это неорганическое соединение имеет химическую формулу Na2B4O7. Тетраборат натрия применяется как в промышленном производстве (изготовление эмалей, глазурей, производство стёкол, красильное дело, бумажное, фармацевтическое, кожевенное производства и т.д.), так и в быту, благодаря большому количеству полезных свойств.
Так, в настоящее время очень часто тетраборат натрия используют при изготовлении лизунов и слаймов . Именно благодаря ему эти игрушки обладают своими уникальными свойствами, имеют антисептическую природу и долго хранятся.

Про пользу и вред лизунов читайте в нашей статье!

Где купить тетраборат натрия? Это можно сделать в строительных магазинах («бура» — в виде порошка), либо в аптеке (тетраборат натрия в глицерине).

Сколько стоит тетраборат натрия? Цена варьируется от 15 до 80 рублей. Перед работой с
тетраборатом натрия инструкцию по применению читать обязательно, так как неосторожное обращение с веществом может привести к пагубным последствиям. Так же тетраборат натрия можно найти и заказать в интернете.
Если же возможности купить тетраборат натрия нет, то данная статья отлично подойдет при решении данной проблемы. Мы разберем простые способы приготовления тетрабората натрия в домашних условиях, а так же предложим рецепт лизуна с бораксом и с его альтернативной заменой.
Итак, как приготовить тетраборат натрия в домашних условиях?
Из химии известно, что получение тетрабората натрия основано на взаимодействии пищевой соды, карбоната или гидроксида натрия и борной кислоты. Далее рассмотрим рецепты, как сделать тетраборат натрия для лизуна.

Рецепт тетрабората натрия из борной кислоты

Рецепт №1

Нам понадобится:
• 50 г гидрокарбонат натрия (пищевая сода)
• 70 г борной кислоты
В емкость с кислотой небольшими порциями добавляем пищевую соду и перемешиваем до тех пор, пока сода полностью не растворится. Далее фильтруем раствор, чтобы отчистить буру от соды. Для этого пропускаем полученную смесь через фильтровальную бумагу или высушенную салфетку. Готово, мы получили 100 г загустителя тетрабората натрия для лизуна.

Рецепт №2

Потребуется:
• 200 мл воды
• 5 г борной кислоты
• небольшой кусок хозяйственного мыла
При помощи терки измельчим одну чайную ложку хозяйственного мыла. В небольшую емкость нальем воды, борной кислоты хозяйственное мыло. Содержимое перемешиваем и ставим греться в микроволновую печь. Вуаля, вы приготовили тетраборат натрия своими руками!

Кстати, вы видели рецепт, как сделать сквиши? Только у нас много рецептов сквиши!

Рецепт тетрабората натрия из буры

Рецепт №3

Для приготовления тетрабората натрия для лизунов данным способом потребуется бура. Буру можно купить в строительном магазине. Стоимость упаковки буры (20 г порошка) составляет 40-50 рублей.
Нам потребуется:
• 20 г буры
• 80 г глицерина
В емкость наливаем 80 мг глицерина, добавляем 20 г буры. Все интенсивно перемешиваем. Через сутки осадок растворится и с тетраборатом для лизунов можно будет работать.
Далее можно приступить к приготовлению слаймов. Рассмотрим один из простых и распространенных способов.

Рецепт слайма из тетрабората натрия

Нам потребуется:
• Тетраборат натрия, половина чайной ложки
• Канцелярский клей, 35 г
• Вода.
• Краситель желаемого цвета.
Последовательность действий:
1) В миску с теплой водой погружаем тетраборат натрия, интенсивно перемешиваем.
2) Наливаем во вторую емкость половину стакана воды, клей и краситель. Перемешиваем до однородной текстуры и равномерного цвета.
3) Берем первую емкость и тонкой струей переливаем ее содержимое (водный раствор тетрабората) во вторую смесь (с клеем). Перемешиваем. По желанию добавляем блестки.
Наш лизун из тетрабората натрия готов!

Чем можно заменить тетраборат натрия для лизунов и слаймов?

Использование тетрабората натрия при получении лизунов удобно и эффективно. Полезно знать, что боракс можно заменить и другими компонентами. Грамотная замена тетрабората натрия гарантирует сохранение специфических свойств лизунов и слаймов. Есть множество рецептов без применения тетрабората натрия. В этих случаях обычно используют соду, как главный компонент, и ряд других составляющих, которые отвечают за структуру игрушек. К ним относятся: мука, крахмал, клей, шампунь, моющее средство, зубная паста. Сам тетраборат натрия заменяют нафтизином либо жидкостью для линз.

Рецепт слайма без тетрабората натрия

Нам потребуется:
• клей ПВА, 65 мл
• жидкость для линз, 35 мл
• сода, три щепотки
• вода, 125 мл
В чашеобразную посуду нальем необходимые количества клея и активатора, в роли которой выступает жидкость для линз. Во второй емкости готовим раствор соды с водой. В клеевую массу добавим одну чайную ложку полученного раствора. Далее хорошо размешиваем все содержимое, до тех пор пока масса не начнет отходить от стенок посуды. Разомнем лизун в ладони, убедимся, что он готов к использованию. При желании лизун можно украсить бисером или придать цвет с помощью красителя.
Данный рецепт прост в исполнении и отлично подойдет даже новичкам.

Видео как сделать тетраборат натрия в домашних условиях

Вывод

Лизуны и слаймы занимают важное место в игровой индустрии. Они интересны не только детям, но и взрослым. Их текучесть, пластичность и приятная текстура оказывают благотворное влияние на моторику и эмоциональное состояние людей. Изготовление лизунов и слаймов в домашних условиях – процесс увлекательный и легкий. Он обеспечивает получение безопасных для здоровья изделий.
Применение тетрабората натрия в рецептах для лизунов определяет их качество, так как боракс является не только активатором реакций, но и оказывает антисептическое действие.
Также преимуществом тетрабората натрия является то, что его можно приготовить своими руками, следуя простым указаниям из нашей статьи!

Хлорид натрия

Характеристики и физические свойства хлорида натрия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ В обычных условиях хлорид натрия представляет собой кристаллы белого цвета (рис. 1), слабогигроскопичные, однако это их свойства резко повышается в присутствии естественных примесей, например солей магния.

Плавится и кипит без разложения. Умеренно растворяется в воде (не гидролизуется), растворимость не зависит от температуры, но сильно снижается в присутствии HCl, NaOH, хлоридов металла.

Рис. 1. Хлорид натрия. Внешний вид.

Основные характеристики хлорида натрия приведены в таблице ниже:

Молекулярная формула

Молярная масса, г/моль

58,5

Плотность, г/см3

2,165

Температура плавления, oС

800,8

Температура кипения, oС

Растворимость в воде (25oС), г/100 мл

35,9

Получение хлорида натрия

Хлорид натрия в виде минерала галита образует залежи каменной соли среди пластов горных и осадочных пород, поэтому необходимости его получения в промышленных или лабораторных масштабах нет. Однако, иногда он образуется в качестве побочного продукта, например, в таких реакциях, как:

— взаимодействие натрия с хлором

2Na + Cl2 = 2NaCl;

— реакция нейтрализации между соляной кислотой и гидроксидом натрия

HCl + NaOH = NaCl + H2O.

Химические свойства хлорида натрия

В водном растворе хлорид натрия диссоциирует на ионы:

NaCl↔Na+ + Cl—.

Хлорид натрия способен вступать в реакции обмена с кислотами (1) и другими солями (2, 3):

NaCl + H2SO4 (conc) = NaHSO4 + HCl (pH = 7) (1);

NaCl + AgNO2 = NaNO2 + AgCl↓ (2);

NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl↓ (3).

В окислительно-восстановительных реакциях хлорид натрия проявляет свойства слабого восстановителя:

2NaCl + 4H2SO4 (conc) + PbO2 = Cl2 + Pb(HSO4)2 + 2NaHSO4 + 2H2O;

2NaCl + 2H2SO4 (conc) + MnO2 = Cl2 + MnSO4 + Na2SO4 + 2H2O.

При пропускании через насыщенный раствор хлорида натрия смесь газов, состоящую из аммиака и диоксида углерода можно получить гидрокарбонат натрия (выпадает в осадок):

NaCl + H2O + CO2 + NH3 = NaHCO3↓ + NH4Cl.

Расплав и раствор хлорида натрия подвергаются электролизу:

2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH;

2NaCl = 2Na + Cl2.

Применение хлорида натрия

Хлорид натрия (поваренная соль) служит сырьем для получения хлора, соляной кислоты, едкого натра и карбоната натрия (соды), применяется в красильном деле, в мыловарении и во многих других производствах. Он служит также приправой к пище и применяется в качестве средства, предохраняющего пищевые продукты от порчи.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1 ПРИМЕР 2

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *