Гидроксид натрия

Гидроксид натрия
Общие
Систематическое наименование	Гидроксид натрия
Традиционные названия	едкий натр, каустик.
Химическая формула	NaOH
Рац. формула	Na−OH
Физические свойства
Состояние	Твёрдое
Молярная масса	39,997 г/моль
Плотность	2,02 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	322 °C
Т. кип.	1385 °C
Энтальпия образования	-425,6 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	108,7 г/100 мл г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	[1310-72-2]
Безопасность
NFPA 704	Файл:NFPA 704.svg 0 2 {{{реакционоспособность}}}
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Гидрокси́д на́трия (едкий натр, каустическая сода, каустик) — белое кристаллическое вещество, хорошо растворяющееся в воде (53 % при 25 °C, 75,69 % при 100 °C). Химически — сильное основание, поглощает углекислый газ и воду из воздуха. Водные растворы гидроксида натрия корродируют стекло.

Применяется для очистки нефти, масел, в производстве бумаги, мыла, искусственных волокон. Используется как осушающий агент для газов и многих органических жидкостей.

История открытия

Гидроксид натрия впервые был обнаружен в соде в 1736 году французским химиком Анри Луи Дю Монсо. Учёный впервые указал на различия гидроксида натрия, карбоната натрия и карбоната калия. Гидроксид натрия получил название «каустическая сода», карбонат натрия — «кальцинированная сода», карбонат калия — «поташ». В XVIII веке едкий натр получали действием оксида свинца (II) на сульфат натрия:

${\ce {Na2SO4 + PbO + H2O = PbSO4 + 2 NaOH}}$.

Другим способом получения едкого натра служило взаимодействие соды с известью ${\ce {Ca(OH)2}}$ (каустификация соды):

${\ce {Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaOH}}$.

Физические свойства

Гидроксид натрия при стандартных условиях представляет собой бесцветные кристаллы. Температура плавления составляет 322 °C, температура кипения равна 1385 °C. Плавится без разложения. Хорошо растворяется в воде, при этом создаёт сильно-щелочную среду. Сильно снижает растворимость многих солей натрия в воде. Не растворяется в жидком аммиаке.

Безводный гидроксид натрия очень гигроскопичен, на воздухе «расплывается», активно поглощая углекислый газ и пары воды. При кристаллизации из водных растворов при нормальных условиях кристаллизуется в виде моногидратов ${\ce {NaOH * H2O}}$.

Химические свойства

Нейтрализация кислотами

Файл:Sodium hydroxide image .jpg

Гидроксид натрия

Гидроксид натрия, являясь основанием, вступает в реакцию с кислотами, что приводит к образованию соответствующей соли и воды. Реакция между кислотой и основанием называется реакцией нейтрализации. Примером может служить реакция с соляной кислотой:

${\ce {NaOH + HCl = NaCl + H2O}}$.

В результате реакции образуются хлорид натрия и вода.

Другой пример показывает реакцию с серной кислотой:

${\ce {2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O}}$.

Продуктами реакции являются сульфат натрия и вода.

Реакция с кислотными оксидами

Гидроксид натрия способен взаимодействовать с кислотными оксидами с образованием соответствующей соли и воды. Если в реакцию вступает избыток щёлочи, образуются средние соли. Одним из примеров служит взаимодействие с углекислым газом:

${\ce {2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O}}$.

В результате реакции образуются карбонат натрия и вода.

Реакция с диоксидом серы имеет вид:

${\ce {2 NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O}}$.

Продуктами являются сульфит натрия и вода.

Реакция гидроксида натрия с оксидом кремния (IV) идёт при температуре 900—1000 °C:

${\ce {2 NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O}}$

Реакция идет при сплавлении твёрдого гидроксида натрия с оксидом кремния (песком), с результате образуются силикат натрия и вода.

При избытке кислотного оксида (или недостатке гидроксида натрия) образуются кислые соли. Так, например, реакция с углекислым газом имеет вид:

${\ce {NaOH + CO2 = NaHCO3}}$.

Её продукт — кислая соль гидрокарбонат натрия.

Другой пример показывает реакцию с диоксидом серы:

${\ce {NaOH + SO2 = NaHSO3}}$.

Продуктом реакции является гидросульфит натрия.

При взаимодействии гидроксида натрия с оксидом азота (IV) идёт реакция диспропорционирования. В результате образуются две соли — нитрат натрия и нитрит натрия:

${\ce {2 NaOH + 2 NO2 = NaNO3 + NaNO2 + H2O}}$.

Реакция с амфотерными оксидами

Реакция в растворе

Реакция между горячим концентрированным раствором гидроксида натрия, оксидом алюминия и водой имеет вид:

${\ce {2 NaOH + Al2O3 + 3 H2O = 2 Na[Al(OH)4]}}$.

В результате реакции образуется комплексное соединение тетрагидроксоалюминат натрия.

Аналогично идёт реакция между 60%-ным раствором гидроксида натрия и оксидом цинка:

${\ce {2 NaOH + ZnO + 3 H2O = 2 Na2[Zn(OH)4]}}$.

В результате данной реакции образуется комплексная соль тетрагидроксоцинкат натрия.

Реакция сплавления с амфотерными оксидами

При сплавлении при температуре 900—1100 °C гидроксид натрия реагирует с оксидом алюминия:

${\ce {2 NaOH + Al2O3 = 2 NaAlO2 + H2O}}$.

В результате реакции происходит образование алюмината натрия.

Реакция с амфотерными гидроксидами

Реакция в растворе

Реакция между концентрированным раствором гидроксида натрия и гидроксидом алюминия приводит к образованию растворимого в воде тетрагидроксоалюмината натрия:

${\ce {NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]}}$.

Реакция между концентрированным раствором гидроксида натрия и гидроксидом цинка идёт с образованием растворимого в воде тетрагидроксоцинката натрия:

${\ce {2 NaOH + Zn(OH)2 = Na2[Zn(OH)4]}}$.

Реакция сплавления с амфотерными гидроксидами

При сплавлении при температуре 1000 °C гидроксид натрия вступает в реакцию с гидроксидом алюминия:

${\ce {NaOH + Al(OH)3 = NaAlO2 + 2 H2O}}$.

В результате реакции образуются алюминат натрия и пары воды.

Реакция обмена с растворимыми солями

Гидроксид натрия может вступать в реакции обмена с растворимыми солями, если в результате реакции образуется нерастворимое вещество (осадок). В данном примере приведена реакция с сульфатом меди (II), которая приводит к осаждению гидроксида меди (II) и образованию сульфата натрия:

${\ce {2 NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4}}$.

Гидроксид натрия может вступать в реакции с солями аммония:

${\ce {2 NaOH + (NH4)2SO4 = 2 NH3 + Na2SO4 + 2 H2O}}$

Продуктами реакции являются газообразный аммиак, сульфат натрия и вода.

Реакция обмена с растворимыми солями металлов, образующих амфотерные гидроксиды

При взаимодействии разбавленного раствора гидроксида натрия с раствором хлорида алюминия образуются амфотерный гидроксид и хлорид натрия:

${\ce {3 NaOH + AlCl3 = Al(OH)3 + 2 NaCl}}$.

Признаком реакции является выпадение студенистого осадка гидроксида алюминия. Взаимодействие с хлоридом цинка имеет вид:

${\ce {2 NaOH + ZnCl2 = Zn(OH)2 + 2 NaCl}}$.

В результате реакции выпадает осадок гидроксида цинка.

При взаимодействии концентрированного раствора гидроксида натрия с хлоридом алюминия образуется комплексная соль и хлорид натрия:

${\ce {4 NaOH + AlCl3 = Na[Al(OH)4] + 3 NaCl}}$.

В результате реакции образуется растворимый в воде тетрагтидроксоалюминат натрия и хлорид натрия.

Реакция с хлоридом цинка имеет вид:

${\ce {4 NaOH + ZnCl2 = Na2[Zn(OH)4] + 2 NaCl}}$.

В результате получаются тетрагидроксоцинкат натрия и хлорид натрия.

Взаимодействие с алюминием

При взаимодействии горячего концентрированного раствора гидроксида натрия с алюминием образуется тетрагидроксоалюминиат натрия и газообразный водород:

${\ce {2 NaOH + 2 Al + 2 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + H2}}$.

Эта реакция используется как лабораторный метод получения водорода.

Реакцию можно ускорить путём нагревания реакционной смеси на водяной бане. Однако категорически нельзя нагревать сосуд на газовой горелке, так как это может привести к взрыву водорода[7][./%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4_%D0%BD%D0%B0%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8F#cite_note-_ba5a13276bd23d94-7 [7]].

Реакция диспропорционирования галогенов в щелочах

Реакция с холодным раствором гидроксида натрия

При взаимодействии холодного концентрированного раствора гидроксида натрия с хлором образуются гипохлорит натрия, хлорид натрия и вода:

${\ce {2 NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O}}$.

Аналогично протекает реакция с бромом и йодом:

${\ce {2 NaOH + Br2 = NaBrO + NaBr + H2O}}$;

${\ce {2 NaOH + I2 = NaIO + NaI + H2O}}$.

В результате первой реакции образуются гипобромит натрия, хлорид натрия и вода. Продуктами второй являются гипоиодит натрия, иодид натрия и вода.

Реакция с горячим раствором гидроксида натрия

При взаимодействии горячего концентрированного раствора гидроксида натрия с хлором образуются хлорат натрия, хлорид натрия и вода:

${\ce {6 NaOH + 3 Cl2 = NaClO3 + 5 NaCl + 3 H2O}}$.

Реакция с бромом и йодом идёт аналогично:

${\ce {6 NaOH + Br2 = NaBrO3 + 5 NaBr + 3 H2O}}$;

${\ce {6 NaOH + 3 I2 = NaIO3 + 5 NaI + 3 H2O}}$.

Продукты первой реакции — бромат натрия, бромид натрия, вода. В результате второй реакции образуются иодат натрия, иодид натрия, вода.

Получение

Электролиз водного раствора хлорида натрия

В ходе электролиза водного раствора хлорида натрия на катоде разряжаются ионы водорода ${\ce {H+}}$ и одновременно вблизи катода накапливаются ионы натрия ${\ce {Na+}}$ и гидроксид-ионы ${\ce {OH-}}$. Это означает, что получается гидроксид натрия, а на аноде выделяется газообразный хлор:

${\ce {2 NaCl + 2 H2O = 2 NaOH + H2 + Cl2}}$.

Также в результате реакции выделяется водород.

Электролиз водного раствора хлорида натрия на ртутном электроде

Если использовать для электролиза ртутный катод, то на нём вместо водорода выделяется натрий. При этом натрий образует амальгаму (сплав с ртутью):

${\ce {2 Na/Hg + 2 H2O = 2 NaOH + H2 + 2 Hg}}$.

Именно путём электролиза хлорида натрия на ртутном катоде получают особенно чистый гидроксид натрия. Для этого амальгаму натрия выводят из электролизёра, удаляют путём промывания электролит хлорид натрия, а затем разлагают водой при температуре 70—100 °C.

Взаимодействие соды с гашёной известью

Известен старый способ получения гидроксида натрия. Он использует взаимодействие соды ${\ce {Na2CO3}}$ с гашёной известью ${\ce {Ca(OH)2}}$:

${\ce {Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2 NaOH}}$.

Сейчас этот способ практически не используется. Он сохранил только историческое значение.

Лабораторные методы

Гидроксид натрия можно получить лабораторными методами. Они включают взаимодействие натрия или оксида натрия с водой:

${\ce {2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2}}$.

В результате реакции выделяется газообразный водород. Второй вариант:

${\ce {Na2O + H2O = 2 NaOH}}$.

В настоящее время химические методы получения гидроксида натрия используются редко. Чаще для получения едкого натра используют электрохимические методы.

Применение

Гидроксид натрия применяется в целлюлозно-бумажной промышленности для делигнификации целлюлозы, производства бумаги, картона, искусственных волокон, древесно-волокнистых плит. Для омыления жиров при производстве мыла, шампуней и других моющих средств.

Гидроксид натрия применяют в нефтепереработке и нефтехимии как катализатор в процессах крекинга, риформинга, изомеризации. Он также используется для очистки нефтепродуктов, например для удаления следов серы.

В химической промышленности гидроксид натрия используют для нейтрализации кислот и кислотных оксидов, для титрования, для травления алюминия и удаления оксидной плёнки. Едкий натр используют для изготовления биодизельного топлива, которое получают из растительных масел.

Уровень опасности и меры предосторожности

Гидроксид натрия — опасное вещество для окружающей среды. Подавляет биохимические процессы, оказывает токсическое действие. В промышленных сточных водах необходимо контролировать водородный показатель, который должен быть в интервале рН 6,5 — 8,5. При утечке или рассыпании значительного количества гидроксида натрия его нейтрализуют слабым раствором кислоты.

Гидроксид натрия оказывает сильное разъедающее действие на ткани, кожу, бумагу и другие органические вещества. При разливе или рассыпании гидроксида натрия его надо нейтрализовать хлорной известью, слабым раствором кислоты, затем промыть большим количеством воды.

Пожароопасность

Гидроксид натрия является негорючим, пожаробезопасным едким веществом без запаха. Проявляет слабую кумулятивность.

Предельно допустимая концентрация едкого натра в воздухе рабочей зоны составляет 0,5 мг/м³. Гидроксид натрия в соответствии с гигиеническими нормативами относится ко 2 классу опасности.

Воздействие на организм

При вдыхании порошка гидроксида натрия появляется кашель, стеснение в груди, насморк, слезотечение. При отравлении через рот появляются ожоги губ, слизистой полости рта, пищевода, желудка. Могут наблюдаться слюнотечение, тошнота и рвота, часто с кровью, боли во рту, за грудиной и в области живота, болезненность при глотании, явление коллапса.

При вдыхании гидроксида натрия необходимо вывести пострадавшего на свежий воздух, обеспечить покой и тепло. Переодеть в чистую одежду, в нос закапать растительное масло. При попадании гидроксида натрия через рот необходимо обильное питьё холодной водой или 1—2%-ным раствором уксусной, винной, молочной, лимонной кислот, разбавленного лимонного сока. При попадании на кожу необходимо промывать поражённое место проточной водой в течение 15 минут, потом сделать примочки 5%-ным раствором уксусной, соляной или лимонной кислот. При попадании гидроксида натрия в глаза необходимо тщательно промыть струёй воды или физиологическим раствором в течение 10—30 минут.

Литература

• Химия. Большой энциклопедический словарь / гл. ред. И. Л. Кнунянц. — 2-е изд.. — Москва: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1998. — 792 с. — ISBN 5-85270-253-6 (БРЭ).
• Григорьев А. Н., Мартыненко Л. И., Третьяков Ю. Д., Цивадзе А. Ю, Шевельков А. В. Неорганическая химия. Химия элементов: учебник. — 3-е изд., перераб. и доп.. — Москва: Издательство Московского университета, 2023. — Т. 1. — 590 с. — ISBN 978-5-19-011775-2.
• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов / под ред Р. А. Лидина. — 3-е изд., испр. — Москва: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.

Примечания

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Гидроксид натрия», расположенная по следующим адресам: — «https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Гидроксид_натрия» — «https://znanierussia.ru/articles/Гидроксид_натрия» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».