Kaasaegses maailmas on elu võimatu ilma kõikjal toimuvate keemiliste reaktsioonideta, mis on nii kasulikud kui ka ohtlikud. D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise tabeli kohaselt reageerivad põhialarühma 1. rühma metallid, mille hulka kuulub naatrium (Na), äged alt veega, moodustades leelised - keemiliselt aktiivsed ained.
Leeliste mõiste
Aktiivsete metallide vees lahustuvad hüdroksiidid - leelised - söövitavad ja üsna ohtlikud kemikaalid. Need on ühevärvilised ja valget värvi. Vees lahustades eraldavad need alused soojust. Leelised on võimelised hävitama ka nahka, puitu, kangaid, mille tulemusena said nad triviaalse nimetuse "söövitav", mida tavaliselt kasutatakse ainult leelismetallide hüdroksiidide kohta. Tuntumate leeliste hulka kuuluvad naatriumhüdroksiidid (NaOH), kaalium (KOH), liitium (LiOH), baarium (Ba(OH)2), tseesium (CsOH), k altsium (Ca(OH)2) ja mõned teised.
Naatriumhüdroksiid: omadused
Kaustiline sooda on tühinenaatriumhüdroksiidi nimi - üks levinumaid leeliseid. See kuulub ohtlike kemikaalide hulka, kuna see söövitab kergesti inimese nahka, mistõttu tuleb sellega töötamisel järgida vajalikke ohutusmeetmeid. Samuti nimetatakse naatriumhüdroksiidi mõnikord seebikiviks või seebiliseks. Nagu kõik teised leelised, suhtleb see hästi veega, eraldades soojust ja on valge, hügroskoopne, st võimeline õhust veeauru absorbeerima. Seebikivi tihedus on 2,13 g/cm³.
Reaktiivsus
Kaustilise sooda lahus võib osaleda erinevat tüüpi reaktsioonides, moodustades muid aineid.
1. Kui see ühend reageerib hapetega, tekib alati sool ja vesi:
NaOH + HCl=NaCl2 + H2O.
2. Seebikivi on võimeline reageerima happeliste ja amfoteersete metallioksiididega (lahuses ja sulatamisel), moodustades ka vastava soola ja vee:
- 2NaOH + SO3=Na2SO4 + H 2O (SO3 – happeoksiid);
- 2NaOH + ZnO=Na2ZnO2 + H2O (ZnO – amfoteerne oksiid, see reaktsioon kulgeb sulamise ja kuumutamise teel).
Naatriumhüdroksiidi reageerimisel amfoteerse oksiidi lahusega moodustub lahustuv komplekssool.
3. Leelise reaktsioon amfoteersete hüdroksiididega põhjustab olenev alt selle tingimustest ka sulatise või kompleksse naatriumisoola moodustumist.
4. Leevilise aine reageerimisel sooladega saadakse naatrium ja vastav vees lahustumatu hüdroksiid.
- 2NaOH + MgCl2=2NaCl + Mg(OH)2 (magneesiumhüdroksiid on vees lahustumatu alus).
5. Naatriumhüdroksiid võib reageerida ka mittemetallidega, nagu väävel või halogeenid, moodustades naatriumsoolade segu, samuti amfoteersete metallidega, moodustades komplekssooli, rauda ja vaske.
- 3S + 6NaOH=2Na2S + Na2SO4 + 3H 2O.
6. Seebikivi on võimeline interakteeruma ka orgaaniliste ainetega, näiteks estrite, amiidide, mitmehüdroksüülsete alkoholidega.
- 2C2H6O2 + 2NaOH=C2 H4O2Na2 + 2H2 O (reaktsiooniprodukt on naatriumalkoholaat).
Võta vastu
Seebikivi tootmiseks tööstuses on mitu meetodit, millest peamised on keemilised ja elektrokeemilised.
Esimene meetod põhineb mitmel meetodil: pürolüüs, lubi ja ferriit.
1. Pürolüüs viiakse läbi naatriumkarbonaadi k altsineerimisel kõrgel temperatuuril (vähem alt 1000 kraadi) naatriumoksiidi ja süsinikdioksiidi moodustumisega. Järgmisena lahustatakse saadud jahutatud oksiid vees, mille tulemusena saadakse seebikivi.
- Na2CO3=Na2O + CO 2 (1000 kraadi juures);
- Na2O + H2O=2NaOH.
Mõnikord kasutatakse naatriumkarbonaadi asemel naatriumvesinikkarbonaati ja seetõttu on protsess veidi keerulisem.
2. Naatriumhüdroksiidi tootmise lubjameetod seisneb süsihappe naatriumsoola ja k altsiumhüdroksiidi (kustutatud lubi) koostoimes, kui seda kuumutatakse temperatuurini vähem alt 80 kraadi. Selle interaktsiooni tulemusena saadakse leelise ja k altsiumkarbonaadi lahused (CaCO3), mis seejärel filtreeritakse põhilahusest.
- Na2CO3 + Ca(OH)2=2NaOH + CaCO 3.
3. Ferriidi meetod viiakse läbi kahes etapis: esiteks sulatatakse sooda raudoksiidiga III temperatuuril kuni 1200 kraadi, et saada naatriumferriit, seejärel töödeldakse viimast veega, mille tulemusena tekib leelis.
- Na2CO3 + Fe2O3 =2NaFeO2 + CO2;
- 2NaFeO2 + 2H2O=2NaOH + Fe2O3H 2O.
Kaustilise sooda saamise elektrokeemilises meetodis kasutatakse ka mitmeid meetodeid: naatriumkloriidi lahuse (NaCl) elektrolüüs, diafragma, membraan ja elavhõbeda meetod vedelkatoodiga. Viimased kolm meetodit on keerulisemad kui esimene, kuid need kõik on seotud elektrivoolu juhtimisega läbi vastavate soolade lahuse, st elektrolüüsiga.
Kõige levinum meetod leelise tootmiseks on lauaveest koosneva haliidilahuse elektrolüüssool, mille tulemusena eraldub anoodil ja katoodil kloor ja vesinik ning saadakse naatriumhüdroksiid:
- 2NaCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2NaOH.
Laboris toodetakse seebikivi ka keemiliste meetoditega, kuid kõige sagedamini kasutatakse diafragma ja membraani meetodeid.
Rakendus
Kaustilist soodat kasutatakse mitte ainult erinevates tööstusharudes, vaid ka igapäevaelus. Seda kasutatakse:
- Pesuainete tootmisel.
- Happe neutraliseerimiseks või katalüsaatorina keemiatööstuses.
- Biodiisli tootmiseks, mis on keskkonnasõbralikum kui tavaline diisel.
- Sellest valmistatakse kuivad graanulid, mille abil puhastavad kanalisatsioonitorud ja valamud toiduummistustest.
- Seebikivi on kasutatav ka toiduainete (nt leiva või kakao) valmistamisel. Seda kasutatakse toidulisandina.
- Kosmetoloogias kasutatakse ainet surnud naha eemaldamiseks.
- Foto kiiremaks töötlemiseks.
- Tehnilist seebikivi kasutatakse laialdaselt keemia-, naftakeemia-, naftarafineerimis-, tselluloosi- ja paberi-, kaevandus-, tekstiili-, toiduainetööstuses ja paljudes teistes tööstusharudes.
Ettevaatusabinõud
Kaustiline sooda on tugev alus. See võib kergesti kahjustada mitte ainult kudesid, vaid ka inimese nahka, millega kaasnebpõletused. Selle ainega töötamisel tuleb järgida teatavaid ettevaatusabinõusid, nimelt:
- Vaja on kanda spetsiaalseid kummikindaid, kaitseprille, et lahus ei satuks kätele ja silmadele.
- Peate kandma riideid, mis on keemilistele ühenditele vastupidavad ega lase neil kehanahale sattuda. Tavaliselt töödeldakse selliseid riideid PVC-ga.
