Едкий натр
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Это вещество — самая распространенная щелочь. Химики называют ее гидратом окиси натрия. Ее старинное имя — каустик, каустическая сода. Здесь слышится связь с другим давно известным продуктом химической промышленности — кальцинированной содой. Еще в XVIII веке мыловары получали едкий натр взаимодействуем раствора соды с гашеной известью. В результате реакции получались нерастворимый карбонат кальция и едкий натр.
После того, как карбонат кальция осаждался, получали так называемый щелок — водный раствор едкого натра. Лет сто пятьдесят— двести назад значительные количества этого вещества расходовались при производстве тканей и бумаги. Потом появились и другие потребители — мыловаренные заводы, производства искусственного шелка. Еще позже много едкого натра потребовалось для очистки смазочных масел, для получения алюминия, анилиновых красителей и фенола. В наши дни во всем мире производится не менее девяти-десяти миллионов тонн едкого натра.
Старинный известковый способ еще и сейчас не потерял своего значения. Сырьем здесь служит кальцинированная сода, продукт, очень нужный народному хозяйству. Но производство соды довольно сложно и ее просто нерентабельно тратить для получения едкого натра.
В наши дни сырьем должно служить дешевое и распространенное природное соединение — хлористый натрий (поваренная соль). Для производства едкого натра современная химия объединилась с электроэнергетикой. Этот «союз» оказался весьма удачным: едкий натр получают простым и доступным способом, не применяя высокие температуры, огромные давления и сложные аппараты.
В водном растворе хлористого натрия находятся ноны — заряженные частицы — четырех сортов; натрия, хлора, водорода и гидроксила. Последние два иона образовались из молекул воды. При прохождении постоянного тока через раствор к отрицательно заряженному электроду (катоду) движутся положительные ионы натрия и водорода, а разряжаются, становятся нейтральными только ионы водорода. Ионы натрия остаются в растворе и образуют с гидроксилами едкий натр.
Такие же процессы происходят на положительном электроде (аноде): к нему подходят отрицательные ионы хлора и гидроксила, а разряжаются только ионы хлора. В результате электролиза выделяются два газа — водород и хлор, а едкий натр накапливается в растворе.
Теперь для повышения его концентрации нужно отделить остаток хлористого натрия и выпарить лишнюю воду. Большое преимущество электролитического способа получения едкого натра состоит в том, что образуется значительное количество хлора — одного из ценнейших продуктов современной химии. Хлор идет на производство соляной кислоты, хлорной извести, для хлорирования руд цветных металлов, в частности золотоносных. Хлор используют для очистки питьевой и сточной воды, а его производные идут на изготовление множества продуктов — от пластмасс и синтетического каучука до ядохимикатов и красителей.
Наиболее важным аппаратом этого производства является ванна для электролиза, в которой раствор хлористого натрия разлагается под действием тока. Она представляет собой стальной бак, в который вставлена по окружности железная сетка. Внутри бака расположены медные пластины, которые служат анодами. Между сеткой и пластинами — перегородка (диафрагма) из асбестового картона для отделения пространства около сетки (катодное пространство) от анодов.
Водород, выделяющийся на катоде, не будет смешиваться с хлором из анодного пространства. Газы отводятся по разным трубам и собираются в газгольдерах. Раствор щелочи (едкого натра) непрерывно вытекает из ванны и подается на выпарку, а на его место идет свежий раствор поваренной соли.
Автор: Е. Чечик.