Їдкий натр
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Ця речовина – найпоширеніший луг. Хіміки називають її гідратом окису натрію. Її старовинне ім’я – каустик, каустична сода. Тут чується зв’язок з іншим давно відомим продуктом хімічної промисловості – кальцинованою содою. Ще в XVIII столітті миловари отримували їдкий натр взаємодією розчину соди з гашеним вапном. В результаті реакції виходили нерозчинний карбонат кальцію та їдкий натр.
Після того, як карбонат кальцію осідав, отримували так званий луг – водний розчин їдкого натру. Років сто п’ятдесят – двісті тому значні кількості цієї речовини витрачалися при виробництві тканин і паперу. Потім з’явилися й інші споживачі – миловарні заводи, виробництва штучного шовку. Ще пізніше багато їдкого натру знадобилося для очищення мастил, для отримання алюмінію, анілінових барвників і фенолу. У наші дні у всьому світі проводиться не менше дев’яти-десяти мільйонів тонн їдкого натру.
Старовинний вапняний спосіб ще й зараз не втратив свого значення. Сировиною тут служить кальцинована сода, продукт, дуже потрібний народному господарству. Але виробництво соди досить складне і її просто нерентабельно витрачати для отримання їдкого натру.
У наші дні сировиною повинно служити дешеве і поширене природне з’єднання – хлористий натрій (кухонна сіль). Для виробництва їдкого натру сучасна хімія об’єдналася з електроенергетикою. Цей «союз» виявився досить вдалим: їдкий натр отримують простим і доступним способом, не застосовуючи високі температури, величезні тиски і складні апарати.
У водному розчині хлористого натрію знаходяться нони – заряджені частинки – чотирьох сортів; натрію, хлору, водню і гідроксилу. Останні два іона утворилися з молекул води. При проходженні постійного струму через розчин до негативно зарядженого електроду (катоду) рухаються позитивні іони натрію і водню, а розряджаються, стають нейтральними тільки іони водню. Іони натрію залишаються в розчині і утворюють з гідроксилами їдкий натр.
Такі ж процеси відбуваються на позитивних пластинах (аноді): до нього підходять негативні іони хлору і гідроксилу, а розряджаються тільки іони хлору. В результаті електролізу виділяються два гази – водень і хлор, а їдкий натр накопичується в розчині.
Тепер для підвищення його концентрації потрібно відокремити залишок хлористого натрію і випарувати зайву воду. Велика перевага електролітичного способу отримання їдкого натру полягає в тому, що утворюється значна кількість хлору – одного з найцінніших продуктів сучасної хімії. Хлор йде на виробництво соляної кислоти, хлорного вапна, для хлорування руд кольорових металів, зокрема золотоносних. Хлор використовують для очищення питної та стічної води, а його похідні йдуть на виготовлення безлічі продуктів – від пластмас і синтетичного каучуку до отрутохімікатів і барвників.
Найбільш важливим апаратом цього виробництва є ванна для електролізу, в якій розчин хлористого натрію розкладається під дією струму. Вона являє собою сталевий бак, в який вставлена по колу металева сітка. Всередині бака розташовані мідні пластини, які служать анодами. Між сіткою і пластинами – перегородка (діафрагма) з азбестового картону для відділення простору близько сітки (катодний простір) від анодів.
Водень, що виділяється на катоді, буде змішуватися з хлором з анодного простору. Гази відводяться по різних трубах і збираються в газгольдерах. Розчин лугу (їдкого натру) безупинно випливає з ванни і подається на випарки, а на його місце йде свіжий розчин кухонної солі.
Автор: Е. Чечік.