Гидроксид натрия имеет большое значение для промышленности, этим и обусловлено его широкое распространение. Каустик, или едкий натр, применяется практически во всех областях жизни человека — от химического производства до пищевой отрасли. Несмотря на свои разъедающие свойства, эта щелочь зарегистрирована как пищевая добавка Е524. Это не означает, что она вообще не несет вред для здоровья, хотя в минимальных дозах каустическая сода неопасна.

Гидроксид натрия крайне опасен в превышающих норму дозировках

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.

История открытия и происхождения вещества

В древности это вещество добывали из природных озер, об этом даже имеются упоминания в Библии. Конечно, тогда еще была неизвестна его формула, а также все свойства, но по описанию похоже, что это был именно каустик.

В древнеримских и древнегреческих письменных источниках известных ученых и философов того времени содержатся сведения о веществе nitrum. Оно имело вид больших твердых кусков белого либо черного цвета и их промежуточных оттенков. Дело в том, что в природных условиях каустическая сода чаще всего загрязнена углем, а в то время еще не было придумано методик очистки. Но даже такую форму активно применяли для очищения домашней утвари, посуды и других предметов быта.

Вещество натрий было упомянуто ещё во времена древнего Рима под названием nitrum

В IV веке до нашей эры начали производить мыло, используя при этом натриевую щелочь. Спектр добычи этого вещества несколько расширился, и теперь едкий натр выделяли из пепла растения Salsola Soda. Мыло использовалось преимущественно для стирки белья, а позже, когда в арабских странах в него додумались добавлять ароматические масла, его начали применять в косметологии.

С этого момента мыловарение стало активно развиваться, а его технологии — совершенствоваться. Но всегда и везде каустик являлся неотъемлемым ингредиентом любого хорошего мыла.

Только в XVII веке ученый Дюамель дю Монсо отграничил натриевую щелочь от других химических соединений, с которыми ранее ее объединяли — двууглекислый натрий, гидроксид калия, а также карбонаты натрия и калия. Он разделил их по свойствам и дал им названия, которыми химики пользуются и по сей день.

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 нагревания до 200 °C гидрокарбоната 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).

Разновидности

По методу электролиза производят такие виды каустической соды:

• ртутная
• диафрагменная
• мембранная.

Некоторые различия производственного процесса дают возможность производить следующие марки:

• РР — раствор ртутный (первичный)
• ТР — твердый ртутный (чешуированный)
• РД — раствор диафрагменный 44-50%
• ТД — твердый диафрагменный (плавленый)
• РМ-В — раствор мембранный (первичный)
• РМ-Б — раствор мембранный 46-48%
• РМ-А — раствор мембранный 48-52%.

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[Al(OH)4] + 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[Zn(OH)4] + 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[Zn(OH)3] (t = 100 °C),

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] (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[Al(OH)6],

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4].

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[Al(OH)4].

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[Zn(OH)4].

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[Fe(OH)6].

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.