सोडियमक्षार धातुओं से संबंधित है और पीएसई के नाम पर पहले समूह के मुख्य उपसमूह में स्थित है। डि मेंडेलीव। इसके परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर पर, नाभिक से अपेक्षाकृत बड़ी दूरी पर, एक इलेक्ट्रॉन होता है, जिसे क्षार धातु के परमाणु आसानी से छोड़ देते हैं, जो एकल आवेशित धनायनों में बदल जाते हैं; यह क्षार धातुओं की अत्यधिक उच्च रासायनिक गतिविधि की व्याख्या करता है।

क्षारीय यौगिकों के उत्पादन की एक सामान्य विधि पिघले हुए लवण (आमतौर पर क्लोराइड) का इलेक्ट्रोलिसिस है।

क्षार धातु के रूप में सोडियम की विशेषता कम कठोरता, कम घनत्व और कम गलनांक है।

सोडियम, ऑक्सीजन के साथ क्रिया करके मुख्य रूप से सोडियम पेरोक्साइड बनाता है

2 Na + O2 Na2O2

क्षार धातु की अधिकता के साथ पेरोक्साइड और सुपरऑक्साइड को कम करके, निम्नलिखित ऑक्साइड प्राप्त किया जा सकता है:

Na2O2 + 2 Na 2 Na2O

सोडियम ऑक्साइड पानी के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रॉक्साइड बनाता है: Na2O + H2O → 2 NaOH।

क्षार बनाने के लिए पेरोक्साइड पानी द्वारा पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड हो जाते हैं: Na2O2 + 2 HOH → 2 NaOH + H2O2

सभी क्षार धातुओं की तरह, सोडियम एक मजबूत कम करने वाला एजेंट है और कई गैर-धातुओं (नाइट्रोजन, आयोडीन, कार्बन, उत्कृष्ट गैसों के अपवाद के साथ) के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया करता है:

यह ग्लो डिस्चार्ज में नाइट्रोजन के साथ बेहद खराब प्रतिक्रिया करता है, जिससे एक बहुत ही अस्थिर पदार्थ बनता है - सोडियम नाइट्राइड

यह सामान्य धातु की तरह तनु अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करता है:

सांद्र ऑक्सीकरण अम्लों के साथ, अपचयन उत्पाद निकलते हैं:

सोडियम हाइड्रॉक्साइड NaOH (कास्टिक क्षार) एक मजबूत रासायनिक आधार है। उद्योग में, सोडियम हाइड्रॉक्साइड का उत्पादन रासायनिक और विद्युत रासायनिक तरीकों से किया जाता है।

तैयारी की रासायनिक विधियाँ:

चूना पत्थर, जिसमें लगभग 80°C के तापमान पर चूने के दूध के साथ सोडा घोल की परस्पर क्रिया शामिल होती है। इस प्रक्रिया को दाहीकरण कहा जाता है; यह प्रतिक्रिया से होकर गुजरता है:

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 → 2NaOH + CaCO 3

फेरिटिक, जिसमें दो चरण शामिल हैं:

Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 → 2NaFeO 2 + CO 2

2NaFeO 2 + xH 2 O = 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O

इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से, सोडियम हाइड्रॉक्साइड का उत्पादन हेलाइट (एक खनिज जिसमें मुख्य रूप से होता है) के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा किया जाता है टेबल नमक NaCl) हाइड्रोजन और क्लोरीन के एक साथ उत्पादन के साथ। इस प्रक्रिया को सारांश सूत्र द्वारा दर्शाया जा सकता है:

2NaCl + 2H 2 O ±2e- → H 2 + Cl 2 + 2NaOH

सोडियम हाइड्रॉक्साइड प्रतिक्रिया करता है:

1) निराकरण:

NaOH + HCl → NaCl + H2O

2) घोल में लवण के साथ विनिमय:

2NaOH + CuSO 4 → Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

3) अधातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

4) धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 3H 2 + 2Na

सोडियम हाइड्रॉक्साइड का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, लुगदी बनाने में, साबुन उत्पादन में वसा के साबुनीकरण के लिए; डीजल ईंधन आदि के उत्पादन में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में।

सोडियम कार्बोनेटइसका उत्पादन या तो Na 2 CO 3 (सोडा ऐश) के रूप में, या क्रिस्टलीय हाइड्रेट Na 2 CO 3 *10H 2 O (क्रिस्टलीय सोडा), या बाइकार्बोनेट NaHCO 3 (बेकिंग सोडा) के रूप में होता है।

प्रतिक्रिया के आधार पर सोडा का उत्पादन अक्सर अमोनियम क्लोराइड विधि का उपयोग करके किया जाता है:

NaCl + NH 4 HCO 3 ↔NaHCO 3 + NH4Cl

कई उद्योग सोडियम कार्बोनेट का उपभोग करते हैं: रसायन, साबुन, लुगदी और कागज, कपड़ा, भोजन, आदि।

हर साल भारी मात्रा में संश्लेषित होने वाले महत्वपूर्ण रासायनिक यौगिकों में से एक क्षार सोडियम हाइड्रॉक्साइड है। इसने अपने गुणों के कारण इतनी लोकप्रियता अर्जित की है। जिसका सूत्र NaOH है, मनुष्य के लिए अत्यधिक औद्योगिक महत्व का है। आइए विचार करें यह पदार्थअधिक जानकारी।

पदार्थ की खोज का इतिहास

एक ऐसे यौगिक का पहला उल्लेख जिसके गुण कास्टिक सोडा से मिलते जुलते हैं, प्राचीन काल में मिलता है। यहां तक ​​कि बाइबिल में भी मिस्र की झीलों से निकाले गए पदार्थ नेटर के बारे में कुछ जानकारी शामिल है। संभवतः यही था कटू सोडियम.

अरस्तू, प्लेटो और अन्य प्राचीन ग्रीक और रोमन दार्शनिकों और वैज्ञानिकों ने भी नाइट्रम पदार्थ का उल्लेख किया था, जिसे प्राकृतिक जल निकायों से निकाला जाता था और बड़े अलग-अलग रंग के टुकड़ों (काले, भूरे, सफेद) के रूप में बेचा जाता था। आख़िरकार, उस समय शुद्धिकरण विधियों के बारे में कुछ भी नहीं पता था, इसलिए उस यौगिक को कोयले से अलग करना संभव नहीं था जिसने इसे प्रदूषित किया था।

साबुन बनाने की शुरुआत 385 ईसा पूर्व में हुई थी। यह प्रक्रिया कास्टिक सोडा पर आधारित थी। बेशक, इसका सूत्र अभी तक ज्ञात नहीं था, लेकिन इसने इसे झीलों से सोल्यंका जीनस के पौधों की राख से निकालने और सफाई के लिए उपयोग करने से नहीं रोका। घरेलू सामान, कपड़े धोना, विभिन्न साबुन बनाना।

थोड़ी देर बाद, अरबों ने जोड़ना सीख लिया ईथर के तेल, सुगंधित पदार्थ। फिर साबुन सुन्दर और सुगन्धित हो गया। साबुन बनाने की प्रक्रियाओं और प्रौद्योगिकियों का सक्रिय विकास शुरू हुआ।

17वीं शताब्दी तक, कास्टिक सोडा, जिसके गुणों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था, एक रासायनिक यौगिक के रूप में अध्ययन नहीं किया गया था। इसे सोडा और सोडियम हाइड्रॉक्साइड जैसे पदार्थों के साथ मिलाया गया था। उन सभी को कास्टिक क्षार कहा जाता था।

बाद में, वैज्ञानिक डुहामेल डु मोंसेउ इन पदार्थों के बीच अंतर साबित करने में सक्षम हुए और उन्हें क्षार और लवण में विभाजित किया। तब से, कास्टिक सोडा को आज तक इसका वास्तविक और स्थायी नाम प्राप्त हुआ है।

नामों का पर्यायवाची

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस पदार्थ का नाम एक जैसा नहीं है और इसके कई पर्यायवाची शब्द हैं। कुल मिलाकर 6 अलग-अलग विकल्प हैं:

• सोडियम हाइड्रॉक्साइड;
• कटू सोडियम;
• कटू सोडियम;
• सोडियम लाइ;
• कास्टिक;
• कास्टिक क्षार.

इस यौगिक को आम लोगों और उद्योग में कास्टिक सोडा कहा जाता है। रासायनिक संश्लेषण में सोडियम क्षार या कास्टिक सोडा कहना अधिक सही है। इससे सूत्र नहीं बदलता. सबसे आम नाम कास्टिक है. पदार्थों के व्यवस्थित नामकरण की दृष्टि से सही नाम सोडियम हाइड्रॉक्साइड है।

रासायनिक सूत्र और अणु संरचना

यदि हम इस पदार्थ पर रासायनिक दृष्टिकोण से विचार करें, तो इसमें दो आयन शामिल होंगे: सोडियम धनायन (Na +) और हाइड्रॉक्साइड आयन (OH -)। अलग-अलग आवेशित कणों के इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण एक-दूसरे से जुड़कर ये आयन कास्टिक सोडा बनाते हैं। अनुभवजन्य सूत्र NaOH होगा।

हाइड्रॉक्सो समूह ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के बीच बनता है, जबकि यह सोडियम के साथ आयनिक बंधन में बंधा होता है। घोल में, क्षार एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट होने के कारण पूरी तरह से आयनों में विघटित हो जाता है।

प्राप्त करने की प्रयोगशाला विधि

कास्टिक सोडा के उत्पादन के लिए औद्योगिक और प्रयोगशाला विधियां बारीकी से ओवरलैप होती हैं। इसे अक्सर औद्योगिक सुविधाओं की तुलना में छोटे प्रतिष्ठानों में रासायनिक और इलेक्ट्रोकेमिकल तरीकों से कम मात्रा में उत्पादित किया जाता है। और इलेक्ट्रोलाइज़र के विशाल स्तंभों में समान विधियों का उपयोग करके टनों पदार्थ का उत्पादन किया जाता है।

प्रयोगशाला में कास्टिक को संश्लेषित करने की कई मुख्य विधियाँ हैं।

1. फेरिटिक विधि. इसमें दो मुख्य चरण होते हैं: पहले में, सोडियम कार्बोनेट और आयरन (III) ऑक्साइड को उच्च तापमान के प्रभाव में पाप किया जाता है। परिणामस्वरूप, सोडियम फेराइट (NaFeO2) बनता है। दूसरे चरण में, यह पानी के संपर्क में आता है और विघटित होकर सोडियम हाइड्रॉक्साइड और लोहे और पानी (Fe 2 O 3 *H 2 O) का मिश्रण बनाता है। समाधान से परिणामी कास्टिक सोडा क्रिस्टल या गुच्छे में वाष्पित हो जाता है सफ़ेद. इसकी शुद्धता लगभग 92% है.
2. नींबू विधि. इसमें सोडियम कार्बोनेट और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के बीच प्रतिक्रिया होती है जिससे कैल्शियम कार्बोनेट और कास्टिक सोडा बनता है। प्रतिक्रिया 80 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर की जाती है। चूंकि परिणामस्वरूप नमक अवक्षेपित हो जाता है, इसलिए यह आसानी से अलग हो जाता है। शेष घोल को वाष्पित कर सोडियम क्षार प्राप्त किया जाता है।
3. डायाफ्राम और झिल्ली उत्पादन के तरीके। इलेक्ट्रोलाइज़र स्थापना के संचालन के आधार पर। इसे टेबल नमक (NaCL) के घोल से खिलाया जाता है, जो मुक्त क्लोरीन गैस बनाने के लिए इलेक्ट्रोलिसिस से गुजरता है वांछित उत्पादकास्टिक. इन विधियों के बीच अंतर यह है कि डायाफ्राम विधि के साथ, डिवाइस का मुख्य संरचनात्मक हिस्सा एक एस्बेस्टस डायाफ्राम (कैथोड) है। झिल्ली विधि के साथ, कैथोड और एनोड रिक्त स्थान को एक विशेष झिल्ली द्वारा अलग किया जाता है।

इस प्रकार सबसे आर्थिक रूप से लाभप्रद विकल्प चुनकर प्रयोगशाला में सोडियम हाइड्रॉक्साइड प्राप्त किया जाता है। यह, एक नियम के रूप में, कम ऊर्जा खपत वाला भी है।

उद्योग में संश्लेषण

उद्योग में कास्टिक सोडा जैसे पदार्थ का उत्पादन कैसे किया जाता है? तरल और ठोस कास्टिक सोडा को अक्सर विद्युत रासायनिक विधि का उपयोग करके निकाला जाता है। यह प्राकृतिक खनिज हेलाइट के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस पर आधारित है, जिसका अधिकांश हिस्सा टेबल नमक से बनता है।

इस संश्लेषण की मुख्य विशेषता यह है -उत्पाद सेकास्टिक सोडा के साथ गैसीय क्लोरीन और हाइड्रोजन भी हैं। यह प्रक्रिया तीन विकल्पों में से किसी एक में की जाती है:

• एक ठोस कैथोड पर डायाफ्राम इलेक्ट्रोलिसिस;
• एक तरल पारा कैथोड के साथ;
• एक ठोस कैथोड के साथ झिल्ली.

दुनिया में उत्पादित अधिकांश कास्टिक सोडा झिल्ली विधि का उपयोग करके बनाया जाता है। परिणामी क्षार काफी भिन्न होता है उच्च स्तरस्वच्छता.

अनुप्रयोग

ऐसे बहुत से उद्योग हैं जिनमें कास्टिक सोडा प्रासंगिक है। अनुप्रयोग इसके रसायन और पर आधारित है भौतिक गुण, जो इस यौगिक को कई संश्लेषणों और प्रक्रियाओं में अपरिहार्य बनाता है।

ऐसे कई मुख्य क्षेत्र हैं जिनमें सोडियम हाइड्रॉक्साइड एक आवश्यक तत्व है।

1. रासायनिक उत्पादन (संश्लेषण) एस्टर, साबुन, वसा, फाइबर प्राप्त करना, पेट्रोलियम उत्पादों को प्राप्त करने के लिए एल्यूमीनियम की नक्काशी, कई प्रक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में; एसिड और उनके संबंधित ऑक्साइड को निष्क्रिय करने के लिए मुख्य पदार्थ है; विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में इसका उपयोग अनुमापन के लिए किया जाता है; इसका उपयोग शुद्ध धातु, कई लवण, अन्य क्षार और कार्बनिक यौगिक प्राप्त करने के लिए भी किया जाता है)।
2. लकड़ी के गूदे के प्रसंस्करण के लिए कागज के उत्पादन में (लकड़ी से लिग्निन से छुटकारा पाना)।
3. में आर्थिक गतिविधिकास्टिक सोडा भी मनुष्य के लिए अपरिहार्य है। अनेक डिटर्जेंट और उस पर आधारित सफाई उत्पादों का उपयोग बहुत महत्वपूर्ण है। साबुन बनाना, शैंपू उत्पादन - यह सब कास्टिक सोडा के बिना नहीं किया जा सकता।
4. जैव ईंधन संश्लेषण के लिए आवश्यक।
5. इसका उपयोग राष्ट्रीय स्तर पर जीवों पर प्रभाव को नष्ट करने और बेअसर करने के लिए किया जाता है।
6. औषधियों एवं मादक औषधियों का उत्पादन।
7. खाद्य उद्योग - कन्फेक्शनरी, चॉकलेट, कोको, आइसक्रीम, मिठाइयों का रंग, जैतून, बेकरी उत्पादों का पकाना।
8. कॉस्मेटोलॉजी में विदेशी संरचनाओं (मोल्स, पेपिलोमा, मौसा) को हटाने के लिए।
9. आसवनी और तम्बाकू कारखानों में उपयोग किया जाता है।
10. कपड़ा उद्योग में.
11. कांच का उत्पादन: रंगीन, नियमित, ऑप्टिकल और अन्य।

यह स्पष्ट है कि सोडियम हाइड्रॉक्साइड मानव गतिविधि में एक बहुत ही महत्वपूर्ण और उपयोगी पदार्थ है। यह व्यर्थ नहीं है कि दुनिया में इसे सालाना टन - 57 मिलियन या अधिक में संश्लेषित किया जाता है।

भौतिक गुण

सफेद चूर्ण जैसा पदार्थ, कभी-कभी रंगहीन। यह महीन क्रिस्टलीय पाउडर के रूप में या गुच्छे के रूप में हो सकता है। अधिकतर बड़े क्रिस्टल के रूप में। गलनांक काफी कम है - 65.1 o C. यह नमी को बहुत तेजी से अवशोषित करता है और NaOH 3.5H 2 O के हाइड्रेटेड रूप में बदल जाता है। इस मामले में, गलनांक और भी कम है, केवल 15.5 o C. यह लगभग असीमित रूप से घुलता है शराब और पानी. यह ठोस और तरल दोनों प्रकार का साबुन जैसा लगता है।

सांद्र और पतला रूप में बहुत खतरनाक। यह ऑप्टिक तंत्रिकाओं सहित आंख की सभी झिल्लियों को नुकसान पहुंचा सकता है। आंखों के संपर्क में आने से अंधापन हो सकता है। इसलिए, इस कनेक्शन के साथ काम करना बेहद खतरनाक है और इसके लिए सुरक्षात्मक उपकरणों की आवश्यकता होती है।

रासायनिक गुण

कास्टिक सोडा बिल्कुल सभी क्षार के समान गुण प्रदर्शित करता है: यह ऑक्साइड, एम्फोटेरिक ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड और लवण के साथ परस्पर क्रिया करता है। गैर-धातुओं में से, यह सल्फर, फास्फोरस और हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करने में भी सक्षम।

में कार्बनिक रसायन विज्ञानसोडियम हाइड्रॉक्साइड एमाइड्स, ईथर और हैलोजेनेटेड अल्केन्स के साथ प्रतिक्रिया करता है।

जमा करने की अवस्था

कास्टिक सोडा का भंडारण कुछ शर्तों के तहत किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह बेहद प्रतिक्रियाशील है, खासकर जब कमरा नम हो। मुख्य शर्तें निम्नलिखित हैं.

1. हीटिंग उपकरणों से दूर भंडारण।
2. भली भांति बंद करके सील किए गए पैकेज जो नमी को अंदर नहीं जाने देते।
3. सूखी क्रिस्टलीय कास्टिक को थैलियों में संग्रहित किया जाता है विशेष कर्मचारी(घनी पॉलीथीन), तरल - अंधेरे में कांच के मर्तबानग्राउंड प्लग के साथ. यदि मात्रा बड़ी है और परिवहन की आवश्यकता है, तो कास्टिक सोडा समाधान को विशेष स्टील कंटेनर और कनस्तरों में रखा जाता है।

इस पदार्थ का परिवहन किसी के द्वारा भी किया जा सकता है एक ज्ञात तरीके सेहवाई मार्ग से परिवहन को छोड़कर, सुरक्षा नियमों के अनुपालन में।

तरल सोडियम लाइ

क्रिस्टलीय के अलावा कास्टिक सोडा का एक जलीय घोल भी होता है। इसका सूत्र ठोस के समान ही है। रासायनिक रूप से, समाधान अधिक लागू होते हैं और उपयोग में सुविधाजनक होते हैं। इसलिए, कास्टिक का प्रयोग इसी रूप में अधिक किया जाता है।

कास्टिक सोडा घोल, जिसका सूत्र NaOH है, का उपयोग उपरोक्त सभी क्षेत्रों में किया जाता है। परिवहन के दौरान यह केवल असुविधाजनक है, क्योंकि सूखी कास्टिक का परिवहन करना बेहतर है। अन्य सभी गुणों में यह किसी भी तरह से क्रिस्टल से कमतर नहीं है, और कुछ में तो उनसे भी आगे निकल जाता है।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड, सोडियम हाइड्रॉक्साइड- अकार्बनिक यौगिक, हाइड्रॉक्साइड संरचना NaOH। यह एक सफेद, अपारदर्शी और अत्यधिक हीड्रोस्कोपिक क्रिस्टल है। यह पदार्थ पानी में अत्यधिक घुलनशील है और पानी के साथ मिलाने पर बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है।

मजबूत दिखाता है क्षारीय गुण. 1% जलीय घोल का pH मान 13 है।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड एक विषैला यौगिक है और धातुओं के लिए संक्षारक भी हो सकता है। इस पदार्थ का उपयोग कई उत्पादों, विशेष रूप से सर्फेक्टेंट, कागज, सौंदर्य प्रसाधन और दवाओं के उत्पादन में किया जाता है।

भौतिक गुण

सोडियम हाइड्रॉक्साइड NaOH एक सफेद ठोस है। हवा में बचा हुआ कास्टिक सोडियम जल्द ही नष्ट हो जाता है क्योंकि यह हवा से नमी को आकर्षित करता है। पदार्थ पानी में अच्छी तरह घुल जाता है और बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है।

मेथनॉल में घुलनशीलता 23.6 g/l (28°C पर), इथेनॉल में - 14.7 g/l (28°C) है।

कास्टिक सोडा का घोल छूने पर गलत लगता है।

समाधानों की ऊष्मप्रवैगिकी

एक असीम रूप से तनु जलीय घोल के लिए घोल की एन्थैल्पी -44.45 kJ/mol है।

से जलीय घोलहाइड्रेट्स क्रिस्टलीकृत होते हैं:

• 12.3-61.8 डिग्री सेल्सियस पर - NaOH H 2 O मोनोहाइड्रेट (ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल प्रणाली, गलनांक 65.1 डिग्री सेल्सियस; घनत्व 1.829 ग्राम/सेमी; ΔH 0 आरटीवी-425.6 केजे/मोल)
• -28 ... -24 डिग्री सेल्सियस की सीमा में - NaOH 7H 2 O हेप्टाहाइड्रेट;
• -24 से -17.7 डिग्री सेल्सियस तक - NaOH 5H 2 O पेंटाहाइड्रेट;
• -17.7 से -5.4 डिग्री सेल्सियस तक - NaOH 4H 2 O टेट्राहाइड्रेट (α-संशोधन);
• -8.8 से 15.6 डिग्री सेल्सियस तक - NaOH 3.5 एच 2 ओ (गलनांक 15.5 डिग्री सेल्सियस)।
• 0 डिग्री सेल्सियस से 12.3 डिग्री सेल्सियस तक - NaOH 2H 2 O डाइहाइड्रेट;

रसीद

ऐतिहासिक रूप से, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन की पहली विधि Na 2 CO 3 सोडा और बुझे हुए चूने के पानी CaO की परस्पर क्रिया थी:

प्रतिक्रिया को सरगर्मी और उच्च तापमान द्वारा सुविधाजनक बनाया जाता है, इसलिए इसे स्टिरर के साथ स्टील रिएक्टरों में किया गया था। उत्पाद प्राप्त करने के बाद, घुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट को उत्पादों से अलग कर दिया गया और अवशिष्ट सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल को हवा तक पहुंच के बिना कच्चे लोहे के कंटेनरों में 180 डिग्री सेल्सियस पर वाष्पित कर दिया गया। इस प्रकार 95% तक की सांद्रता वाला घोल प्राप्त करना संभव था।

1892 में, एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से, अमेरिकी वैज्ञानिक हैमिल्टन कास्टनर और ऑस्ट्रियाई कार्ल केल्नर ने सोडियम क्लोराइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन की एक विधि की खोज की, जो प्रकृति में व्यापक है। प्रतिक्रियाओं के क्रम को समग्र समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

यह विधि अभी भी NaOH के उत्पादन के लिए मुख्य औद्योगिक विधि है, लेकिन कुछ संश्लेषण स्थितियों में संशोधन हुए हैं। विशेष रूप से, उत्पादों और शुरुआती सामग्रियों के बीच प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए, बातचीत के विभिन्न चरणों को अलग-अलग रिएक्टरों में किया जाता है या अलग किया जाता है। इस मानदंड के अनुसार, तीन मुख्य विधियाँ प्रतिष्ठित हैं: पारा, डायाफ्राम और झिल्ली।

पारा प्रक्रिया

मूल NaOH संश्लेषण विधि कैथोड के रूप में पारा इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है। कैथोड में पहुंचकर, सोडियम आयन वहां परिवर्तनीय संरचना NaHg n के तरल मिश्रण बनाते हैं:

अमलगम को प्रतिक्रिया प्रणाली से अलग किया जाता है और दूसरे में स्थानांतरित किया जाता है, जहां मिश्रण पानी के साथ विघटित होकर सोडियम हाइड्रॉक्साइड बनाता है:

यह विधि 50-73% की सांद्रता के साथ NaOH समाधान उत्पन्न करती है और व्यावहारिक रूप से संदूषकों (क्लोरीन, सोडियम क्लोराइड) से मुक्त होती है। अपघटन के परिणामस्वरूप बना पारा इलेक्ट्रोड में वापस आ जाता है।

एनोड (ग्रेफाइट या अन्य) पर, क्लोराइड आयनों का ऑक्सीकरण मुक्त क्लोरीन के निर्माण के साथ होता है

इसके अलावा, साइड प्रतिक्रियाएं भी होती हैं: हाइड्रॉक्साइड आयन का ऑक्सीकरण और क्लोरेट आयन का विद्युत रासायनिक गठन। परिणामी क्लोरीन के हाइड्रोलिसिस से थोड़ी मात्रा में हाइपोक्लोराइट आयन भी उत्पन्न हो सकते हैं।

डायाफ्राम प्रक्रिया

डायाफ्राम विधि में, कैथोड और एनोड के बीच की जगह को एक विभाजन द्वारा अलग किया जाता है जो समाधान और गैसों को गुजरने की अनुमति नहीं देता है, लेकिन मार्ग में बाधा नहीं डालता है विद्युत धाराऔर आयन प्रवासन. आमतौर पर, एस्बेस्टस कपड़े, झरझरा सीमेंट, चीनी मिट्टी के बरतन, आदि का उपयोग ऐसे विभाजन के रूप में किया जाता है।

एनोड स्थान पर एक NaCl समाधान की आपूर्ति की जाती है: क्लोराइड आयन एनोड (ग्रेफाइट या मैग्नेटाइट) पर कम हो जाते हैं, और Na + धनायन (और, आंशिक रूप से, सीएल - आयन) डायाफ्राम के माध्यम से कैथोड स्थान पर चले जाते हैं। वहां धनायन लोहे या तांबे के कैथोड पर पानी की कमी से बनने वाले हाइड्रॉक्साइड आयनों के साथ संयुक्त होते हैं:

परिणामस्वरूप, 10-15% (और लगभग 18% NaCl) की NaOH सामग्री के साथ सोडियम हाइड्रॉक्साइड और सोडियम क्लोराइड का मिश्रण कैथोड स्थान से निकलता है। वाष्पीकरण द्वारा हाइड्रॉक्साइड सांद्रता को 50% तक बढ़ाना संभव है, लेकिन क्लोराइड सामग्री अभी भी महत्वपूर्ण बनी हुई है। मिश्रण से क्लोराइड को अलग करने के लिए, इसे आसानी से पतला अमोनियम क्लोराइड बनाने के लिए तरल अमोनिया के साथ इलाज किया जाता है (हालांकि, इस विधि का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है) उच्च लागतइसका कार्यान्वयन)। एक विधि का भी उपयोग किया जाता है जिसमें मिश्रण को ठंडा करना और NaOH · 3.5H 2 O हाइड्रेट के क्रिस्टल को अलग करना शामिल है, जिसे बाद में और अधिक निर्जलित किया जाता है।

झिल्ली प्रक्रिया

यह पद्धति 1970 के दशक में ड्यूपॉन्ट द्वारा विकसित की गई थी और इसे मौजूदा पद्धतियों में सबसे उन्नत माना जाता है। झिल्ली प्रक्रिया में, रिएक्टर में एक धनायन विनिमय झिल्ली स्थापित की जाती है, जो कैथोड स्थान में जाने वाले Na + आयनों के लिए पारगम्य है और विपरीत दिशा में स्थानांतरित होने वाले हाइड्रॉक्साइड आयनों के प्रवास को दबा देती है - इस प्रकार NaOH घटकों की सांद्रता बढ़ जाती है। कैथोड स्थान. 30-35% की सांद्रता संश्लेषण के लिए आर्थिक रूप से फायदेमंद मानी जाती है, और नवीनतम झिल्लियाँ इस मान को 50% तक बढ़ा सकती हैं।

यह विधि सैद्धांतिक रूप से सोडियम क्लोराइड का उत्पादन नहीं करती है, लेकिन झिल्ली के माध्यम से क्लोराइड आयनों का प्रवेश अभी भी हो सकता है।

ठोस NaOH की तैयारी

ठोस NaOH (कास्टिक सोडा) इसके घोल को 0.5-1.5% से कम पानी की मात्रा में वाष्पित करके प्राप्त किया जाता है। सबसे पहले, 50% घोल को निर्वात में 60% की सांद्रता तक वाष्पित किया जाता है, और 99% की सांद्रता 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर शीतलक (NaNO 2, NaNO 3, KNO 3 का मिश्रण) का उपयोग करके प्राप्त की जाती है: समाधान है वाष्पीकरण के लिए एक गर्म कक्ष में पंप किया जाता है, जहां शेष पानी अलग हो जाता है।

टिकटों

सोडियम हाइड्रॉक्साइड दो रूपों में आता है: ठोस और तरल। ठोस दानेदार कास्टिक सोडा एक सफेद ठोस द्रव्यमान है जिसका परत आकार 0.5-2 सेमी है। कास्टिक सोडा का एक दुर्लभ घोल रंगहीन होता है। 50% की सांद्रता के साथ सोडियम हाइड्रॉक्साइड के व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण समाधान।

तकनीकी कास्टिक सोडा निम्नलिखित ब्रांडों में निर्मित होता है:

• टीआर - ठोस पारा;
• टीडी - ठोस डायाफ्राम (फ्यूज्ड)
• पीपी - पारा समाधान;
• РХ - रासायनिक समाधान;
• आरडी - डायाफ्राम समाधान.

रासायनिक गुण

सोडियम हाइड्रॉक्साइड सक्रिय रूप से हवा से नमी को अवशोषित करता है, जिससे हाइड्रेट बनता है विभिन्न रचनाओं का, जो गर्म होने पर विघटित हो जाते हैं:

यौगिक विलयनों में अच्छी तरह विघटित होता है:

मजबूत क्षारीय गुण दिखाते हुए, सोडियम हाइड्रॉक्साइड एसिड, अम्लीय और एम्फोटेरिक ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के साथ आसानी से संपर्क करता है:

NaOH हैलोजन के साथ आसानी से संपर्क करता है, और कब उच्च तापमान- धातुओं के साथ भी:

कमजोर आधारों के व्युत्पन्न लवणों के साथ परस्पर क्रिया करते समय, संबंधित हाइड्रॉक्साइड बनते हैं:

कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके, सोडियम फॉर्मेट को संश्लेषित किया जाता है:

सुरक्षा आवश्यकताएँ

कास्टिक सोडा आग और विस्फोट रोधी है। तीखा, संक्षारक पदार्थ. शरीर पर प्रभाव की डिग्री के अनुसार, यह द्वितीय खतरा वर्ग के पदार्थों से संबंधित है। ठोस पदार्थ और सांद्रित घोल दोनों ही बहुत गंभीर जलन पैदा करते हैं। आंखों में क्षार के संपर्क का कारण हो सकता है गंभीर बीमारियाँऔर यहाँ तक कि दृष्टि की हानि भी। त्वचा, श्लेष्मा झिल्ली या आंखों के संपर्क में आने पर गंभीर रासायनिक जलन होती है। त्वचा के संपर्क में आने पर, एसिटिक एसिड के कमजोर घोल से धोएं।

काम करते समय वे उपयोग करते हैं सुरक्षा उपकरण: सुरक्षा चश्मा, रबर के दस्ताने, रबरयुक्त रसायन प्रतिरोधी कपड़े।

आवेदन

सोडियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग कई उद्योगों और रोजमर्रा की जिंदगी में किया जाता है:

• कास्टिक का प्रयोग किया जाता है सेलूलोज़- कागज उद्योगके लिएकागज, कार्डबोर्ड, कृत्रिम फाइबर, फाइबरबोर्ड के उत्पादन में सेलूलोज़ का परिशोधन (सल्फेट प्रक्रिया)।
• वसा के साबुनीकरण के लिए साबुन, शैम्पू और अन्य डिटर्जेंट का उत्पादन।हाल ही में, सोडियम हाइड्रॉक्साइड (पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के अतिरिक्त, 50-60 डिग्री सेल्सियस तक गर्म) पर आधारित उत्पादों का उपयोग औद्योगिक धुलाई के क्षेत्र में उत्पादों को साफ करने के लिए किया जाता है। स्टेनलेस स्टीलवसा और अन्य तैलीय पदार्थों से, साथ ही यांत्रिक प्रसंस्करण अवशेषों से।
• में रासायनिक उद्योग - के लिएएक अभिकर्मक या उत्प्रेरक के रूप में एसिड और एसिड ऑक्साइड का उदासीनीकरण रासायनिक प्रतिक्रिएं, वी रासायनिक विश्लेषणअनुमापन के लिए, एल्यूमीनियम नक़्क़ाशी के लिए और शुद्ध धातुओं के उत्पादन में, में तेल परिशोधन- तेल के उत्पादन के लिए.
• बायोडीजल ईंधन के उत्पादन के लिए -जिससे प्राप्त किया जाता है वनस्पति तेलऔर पारंपरिक डीजल ईंधन को बदलने के लिए उपयोग किया जाता है। बायोडीजल प्राप्त करने के लिए, अल्कोहल की एक द्रव्यमान इकाई को वनस्पति तेल की नौ द्रव्यमान इकाइयों में जोड़ा जाता है (अर्थात, अनुपात 9: 1 है), साथ ही एक क्षारीय उत्प्रेरक (NaOH)। परिणामी एस्टर (मुख्य रूप से लिनोलिक एसिड) में इसकी उच्च सीटेन संख्या के कारण उत्कृष्ट ज्वलनशीलता होती है। यदि खनिज डीजल ईंधन को 50-52% के संकेतक की विशेषता है, तो मिथाइल ईथर तदनुसार 56-58% सीटेन है। बायोडीजल के उत्पादन के लिए कच्चा माल विभिन्न वनस्पति तेल हो सकते हैं: रेपसीड, सोयाबीन और अन्य, सिवाय उन तेलों के जिनमें शामिल हैं उच्च सामग्रीपामिटिक एसिड (ताड़ का तेल)। इसके उत्पादन के दौरान, एस्टरीफिकेशन प्रक्रिया से ग्लिसरीन का भी उत्पादन होता है, जिसका उपयोग खाद्य, कॉस्मेटिक और कागज उद्योगों में किया जाता है, या सोल्वे विधि का उपयोग करके एपिक्लोरोहाइड्रिन में संसाधित किया जाता है।
• कैसे रुकावट को घोलने वाला एजेंट सीवर पाइप, सूखे दानों के रूप में या जैल के भाग के रूप में। सोडियम हाइड्रॉक्साइड रुकावट को दूर करता है और पाइप के साथ आगे इसकी आसान आवाजाही को सुविधाजनक बनाता है।
• नागरिक सुरक्षा में डीगैसिंग और न्यूट्रलाइजेशनकार्बन डाइऑक्साइड से निकलने वाली हवा को शुद्ध करने के लिए एक रीब्रीथर (स्व-निहित श्वास उपकरण (आईबीए)) में सरीन सहित विषाक्त पदार्थ।
• सोडियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग टायर के सांचों को साफ करने के लिए भी किया जाता है।
• खाना पकाने में:फलों और सब्जियों को धोने और छीलने के लिए, चॉकलेट और कोको, पेय, आइसक्रीम, कारमेल रंग के उत्पादन में, जैतून को नरम करने और उन्हें काला रंग देने के लिए, बेकरी उत्पादों के उत्पादन में। आहार अनुपूरक के रूप में पंजीकृत E524.
• कॉस्मेटोलॉजी में केराटाइनाइज्ड त्वचा क्षेत्रों को हटाने के लिए: मस्से, पेपिलोमा।

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कटू सोडियम- सबसे आम क्षार, उत्पादन और खपत की मात्रा प्रति वर्ष 57 मिलियन तक है।
शुद्ध सोडियम हाइड्रॉक्साइड NaOH एक सफेद, अपारदर्शी द्रव्यमान है जो हवा से जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करता है।
निर्जल सोडियम हाइड्रॉक्साइड के दो संशोधन हैं - ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल के साथ α-NaOH और क्यूबिक क्रिस्टल के साथ β-NaOH। पानी के साथ, NaOH क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स की एक श्रृंखला बनाता है: NaOH*H 2 O, जहां n = 1, 2, 2.5, 3.5, 4, 5.25 और 7।
गलनांक = 323 ग्राम. सी, क्वथनांक = 1403 ग्राम। साथ।
घनत्व = 2.02 ग्राम/सेमी3.

NaOH के जलीय घोल में तीव्र क्षारीय प्रतिक्रिया होती है (1% घोल का pH = 13)।
ये बहुत मजबूत रासायनिक आधार, विशिष्ट आधारों की विशेषता वाली प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है।

विलयन और गैसों से लेकर ठोस पदार्थों तक एकत्रीकरण की किसी भी अवस्था में विभिन्न पदार्थों के साथ परस्पर क्रिया करता है - उदासीनीकरण प्रतिक्रियाएँ. अम्ल के साथ, एम्फोटेरिक ऑक्साइड के साथ (घोल में और पिघलकर), एसिड ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके लवण बनाता है।

उदाहरण के लिए:
2NaOH + 2HCl = 2NaCl + H2O
ZnO + 2NaOH (पिघला हुआ) = Na 2 ZnO 2 + H 2 O
ZnO + 2NaOH (समाधान) + H 2 O = Na 2 + H 2
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O (NaOH की अधिकता के साथ)
एसिड ऑक्साइड के साथ इंटरैक्शन का उपयोग एसिड गैसों से औद्योगिक उत्सर्जन को शुद्ध करने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए: सीओ 2, एसओ 2 और एच 2 एस)।

प्रबल क्षार NaOH किस प्रकार लवणों से कमज़ोर क्षारों को विस्थापित करता है:
2NaOH + CoCl 2 = 2NaCl + Co(OH) 2

इस गुण का उपयोग सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ धातु हाइड्रॉक्साइड के अवक्षेपण के लिए किया जाता है।
उदाहरण के लिए, इस प्रकार पानी को छोटे निलंबित पदार्थ से शुद्ध किया जाता है (एक जलीय घोल में एल्यूमीनियम सल्फेट के साथ सोडियम हाइड्रॉक्साइड पर प्रतिक्रिया करके जेल जैसा एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड प्राप्त किया जाता है)।
6NaOH + Al 2 (SO 4) 3 = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड भी प्रतिक्रिया करता है गैर धातु:
3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
2NaOH + Cl 2 = NaClO + NaCl + H 2 O

और धातुओं(उच्च विद्युत रासायनिक क्षमता वाले):
2Al + 2NaOH + 6H2O = 3H2 + 2Na

सह अल्कोहलअल्कोहल बनाता है:
HO-CH 2 -CH 2 OH + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 O

प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है हाइड्रोलिसिस(ईथर, एमाइड्स और एल्काइल हैलाइड्स के साथ परस्पर क्रिया):
ROOR 1 + NaOH = ROONa + R 1 OH (ईथर + सोडियम हाइड्रॉक्साइड = सोडियम कार्बोक्सिलेट + अल्कोहल)

क्षार की इस संपत्ति का उद्योग में ठोस साबुन के उत्पादन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (साबुन के साथ सोडियम हाइड्रॉक्साइड की बातचीत के मामले में) सैपोनिफिकेशन) प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है):
(सी 17 एच 35 सीओओ) 3 सी 3 एच 5 + 3एनएओएच = सी 3 एच 5 (ओएच) 3 + 3सी 17 एच 35 सीओओएनए

उत्पाद बहुत आक्रामक है! यह उनमें मौजूद सिलिकॉन डाइऑक्साइड के साथ क्रिया करके कांच और चीनी मिट्टी के बर्तनों को नष्ट कर देता है ( सिलिकेट निक्षालन): 2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O, साथ ही कार्बनिक मूल की सामग्री (कागज, चमड़ा, आदि)।

संकट वर्ग
कास्टिक सोडा एक दाहक पदार्थ है। यदि यह त्वचा के संपर्क में आता है, तो यह रासायनिक जलन का कारण बनता है, और लंबे समय तक संपर्क में रहने से अल्सर और एक्जिमा हो सकता है। श्लेष्मा झिल्ली पर गहरा प्रभाव डालता है। आंखों में कास्टिक सोडा जाना खतरनाक है। अधिकतम अनुमेय एकाग्रताहवा में कास्टिक सोडा का एरोसोल कार्य क्षेत्र उत्पादन परिसर(एमपीसी) - 0.5 मिलीग्राम/एम3।
कास्टिक सोडा आग और विस्फोट रोधी है और इसका संबंध है हानिकारक पदार्थ GOST 12.1.007 के अनुसार दूसरा खतरा वर्ग।

पैकेजिंग, परिवहन, भंडारण
तकनीकी कास्टिक सोडा का परिवहन रेल, सड़क, जल परिवहन द्वारा ढककर किया जाता है वाहनोंइस प्रकार के परिवहन के लिए लागू कार्गो परिवहन के नियमों के अनुसार रेलवे और सड़क टैंकों में पैकेजिंग और थोक में।

रेल द्वारा, उत्पाद को बैरल, ड्रम, बक्सों में कार्गो द्वारा ले जाया जाता है।
तकनीकी कास्टिक सोडा चिकित्सा उद्योग और उत्पादन के लिए अभिप्रेत है कृत्रिम फाइबर, उपभोक्ता के अनुरोध पर, उपभोक्ता या निर्माता के स्टेनलेस स्टील या रबरयुक्त बॉयलर के साथ रेलवे टैंकों में ले जाया जाता है।
मार्ग में संभावित तापमान परिवर्तन के साथ उत्पाद के वॉल्यूमेट्रिक विस्तार को ध्यान में रखते हुए, टैंकों को पूरी क्षमता तक कास्टिक सोडा से भर दिया जाता है।
टैंकों को अवशिष्ट कास्टिक सोडा घोल से भरने से पहले, इस मानक की आवश्यकताओं के अनुपालन के लिए अवशेषों का विश्लेषण किया जाना चाहिए। यदि अवशेष विश्लेषण इस मानक की आवश्यकताओं को पूरा करता है, तो टैंक उत्पाद से भर जाता है; यदि अवशेष विश्लेषण इस मानक की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है, तो अवशेष हटा दिया जाता है और टैंक को धो दिया जाता है।

तकनीकी कास्टिक सोडा, विशेष कंटेनरों में पैक किया जाता है, केवल सड़क मार्ग से ले जाया जाता है।

बैरल, ड्रम और बक्से में पैक किए गए उत्पाद को GOST 26663, GOST 24957, GOST 21650, GOST 21140 के अनुसार पैक किए गए रूप में, GOST 9557 और GOST 26381 के अनुसार पैलेट पर ले जाया जाता है।

तकनीकी कास्टिक सोडा घोल को क्षार-प्रतिरोधी सामग्री से बने बंद कंटेनरों में संग्रहित किया जाता है।
पैक किए गए उत्पाद को बिना गर्म किए हुए गोदाम परिसर में संग्रहित किया जाता है।

आवेदन
कास्टिक सोडा का व्यापक रूप से विभिन्न प्रकार के उद्योगों और घरेलू जरूरतों के लिए उपयोग किया जाता है।
- रासायनिक और पेट्रोकेमिकल उद्योगों में (वे NaOH की कुल रूसी खपत का लगभग 57% हिस्सा हैं) - एसिड और एसिड ऑक्साइड के बेअसर करने के लिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में एक अभिकर्मक या उत्प्रेरक के रूप में, अनुमापन के लिए रासायनिक विश्लेषण में, नक़्क़ाशी के लिए एल्यूमीनियम के और शुद्ध धातुओं के उत्पादन में, तेल शोधन में - तेल के उत्पादन के लिए।
- कास्टिक का प्रयोग किया जाता है लुगदी और कागज उद्योगकागज, कार्डबोर्ड, कृत्रिम फाइबर, फाइबरबोर्ड के उत्पादन में सेलूलोज़ के डिलिनिफिकेशन (सल्फेट प्रक्रिया) के लिए।
- साबुन, शैम्पू और अन्य डिटर्जेंट के उत्पादन में वसा के साबुनीकरण के लिए।
- वनस्पति तेलों से प्राप्त बायोडीजल ईंधन के उत्पादन में और पारंपरिक डीजल ईंधन को बदलने के लिए उपयोग किया जाता है।
- सूखे कणिकाओं या जैल के रूप में, सीवर पाइपों की रुकावटों को दूर करने के लिए एक एजेंट के रूप में। सोडियम हाइड्रॉक्साइड रुकावट को अलग करता है और पाइप के साथ आगे इसकी आसान गति को सुविधाजनक बनाता है।
- कार्बन डाइऑक्साइड से बाहर निकलने वाली हवा को साफ करने के लिए रिब्रीथर्स (स्व-निहित श्वास उपकरण (आईबीए)) में सरीन सहित विषाक्त पदार्थों का डीगैसिंग और बेअसर करना।
- में खाद्य उद्योग: फलों और सब्जियों को धोने और छीलने के लिए, चॉकलेट और कोको, पेय, आइसक्रीम, कारमेल रंग के उत्पादन में, जैतून को नरम करने और बेकरी उत्पादों के उत्पादन के लिए। खाद्य योज्य E524 के रूप में पंजीकृत।
- रबर पुनर्जनन के लिए अलौह धातु विज्ञान, ऊर्जा, कपड़ा उद्योग में।

प्राप्त एक

19वीं सदी की शुरुआत में, कास्टिक सोडा (NaOH) का उत्पादन सोडा ऐश उत्पादन के विकास से निकटता से संबंधित था। यह संबंध इस तथ्य के कारण था कि NaOH के उत्पादन की रासायनिक विधि के लिए कच्चा माल सोडा ऐश था, जिसे सोडा समाधान के रूप में चूने के दूध के साथ मिलाया जाता था। 19वीं सदी के अंत में, NaCl के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा NaOH के उत्पादन के लिए विद्युत रासायनिक तरीके तेजी से विकसित होने लगे। उत्पादन की इलेक्ट्रोकेमिकल विधि के साथ, क्लोरीन को NaOH के साथ एक साथ प्राप्त किया जाता है, जिसका व्यापक रूप से भारी कार्बनिक संश्लेषण उद्योग और उद्योग के अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जो बताता है त्वरित विकास NaOH का विद्युत रासायनिक उत्पादन।

आज, कास्टिक सोडा का उत्पादन या तो सोडियम क्लोराइड (NaCl) के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा सोडियम हाइड्रॉक्साइड और क्लोरीन बनाने के लिए किया जाता है, या, आमतौर पर, बुझे हुए चूने के साथ सोडा ऐश के घोल की प्रतिक्रिया पर आधारित एक पुरानी विधि द्वारा किया जाता है। दुनिया में उत्पादित सोडा ऐश की एक बड़ी मात्रा का उपयोग कास्टिक सोडा के उत्पादन के लिए किया जाता है।

बुझे हुए चूने के साथ सोडा ऐश घोल की परस्पर क्रिया। कास्टिक सोडा का उत्पादन सोडा राख से एक बैच या निरंतर स्थापना में किया जाता है। यह प्रक्रिया आमतौर पर स्टिरर से सुसज्जित रिएक्टरों में मध्यम तापमान पर की जाती है। कास्टिक सोडा बनाने की प्रतिक्रिया सोडियम कार्बोनेट और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के बीच एक विनिमय प्रतिक्रिया है:
Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + 2NaOH
कैल्शियम कार्बोनेट अवक्षेपित होता है और सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल को कलेक्टर में छोड़ दिया जाता है।

इलेक्ट्रोलिसिस के तरीके. में औद्योगिक पैमानेसोडियम हाइड्रॉक्साइड हाइड्रोजन और क्लोरीन के एक साथ उत्पादन के साथ हैलाइट (सेंधा नमक NaCl) के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है:
2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH

जब सोडियम क्लोराइड के एक संकेंद्रित घोल को इलेक्ट्रोलाइज किया जाता है, तो क्लोरीन और सोडियम हाइड्रॉक्साइड बनते हैं, लेकिन वे एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करके सोडियम हाइपोक्लोराइट, एक ब्लीच बनाते हैं। बदले में, यह उत्पाद, विशेष रूप से ऊंचे तापमान पर अम्लीय समाधानों में, इलेक्ट्रोलिसिस कक्ष में सोडियम परक्लोरेट में ऑक्सीकृत हो जाता है। इन अवांछनीय प्रतिक्रियाओं से बचने के लिए, इलेक्ट्रोलिसिस क्लोरीन को सोडियम हाइड्रॉक्साइड से स्थानिक रूप से अलग किया जाना चाहिए।

अधिकांश औद्योगिक संयंत्रों में इलेक्ट्रोलिसिस कास्टिक सोडा का उत्पादन किया जाता है, यह एक डायाफ्राम का उपयोग करके किया जाता है ( डायाफ्राम विधि), एनोड के पास रखा जाता है जिस पर क्लोरीन बनता है। इंस्टॉलेशन दो प्रकार के होते हैं: डूबे हुए या गैर-डूबे हुए डायाफ्राम के साथ। जलमग्न डायाफ्राम वाला इंस्टॉलेशन कक्ष पूरी तरह से इलेक्ट्रोलाइट से भरा होता है। नमकीन घोल एनोड डिब्बे में बहता है, जहां से क्लोरीन निकलता है, और कास्टिक सोडा घोल कैथोड डिब्बे में भर जाता है। एक डूबे हुए डायाफ्राम के साथ एक इंस्टॉलेशन में, कास्टिक सोडा समाधान को कैथोड डिब्बे से हटा दिया जाता है, ताकि कक्ष खाली हो। कुछ गैर-डूबे हुए डायाफ्राम प्रतिष्ठानों में, कास्टिक हटाने और तापमान बढ़ाने की सुविधा के लिए भाप को खाली कैथोड डिब्बे में पेश किया जाता है।

डायाफ्राम इकाइयाँ कास्टिक सोडा और नमक दोनों युक्त घोल का उत्पादन करती हैं। जब घोल में कास्टिक सोडा की सांद्रता 50% के मानक मान पर लाई जाती है तो अधिकांश नमक क्रिस्टलीकृत हो जाता है। इस "मानक" इलेक्ट्रोलिसिस समाधान में 1% सोडियम क्लोराइड होता है। इलेक्ट्रोलिसिस उत्पाद कई अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जैसे साबुन और सफाई उत्पादों का उत्पादन। हालाँकि, कृत्रिम रेशों और फिल्मों के उत्पादन के लिए 1% से कम सोडियम क्लोराइड (नमक) युक्त अत्यधिक शुद्ध कास्टिक सोडा की आवश्यकता होती है। "मानक" तरल कास्टिक को क्रिस्टलीकरण और अवक्षेपण विधियों द्वारा उचित रूप से शुद्ध किया जा सकता है।

झिल्ली विधि- डायाफ्राम के समान, लेकिन एनोड और कैथोड रिक्त स्थान एक धनायन विनिमय झिल्ली द्वारा अलग किए जाते हैं। मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोलिसिस शुद्धतम कास्टिक सोडा का उत्पादन सुनिश्चित करता है।

पारा कैथोड वाले संयंत्र में क्लोरीन और कास्टिक सोडा का निरंतर पृथक्करण भी किया जा सकता है ( पारा इलेक्ट्रोलिसिस). धात्विक सोडियम पारे के साथ एक मिश्रण बनाता है, जिसे दूसरे कक्ष में छोड़ा जाता है, जहां सोडियम निकलता है और पानी के साथ प्रतिक्रिया करके कास्टिक और हाइड्रोजन बनाता है। यद्यपि नमकीन घोल की सांद्रता और शुद्धता डायाफ्राम संयंत्र की तुलना में पारा कैथोड संयंत्र के लिए अधिक महत्वपूर्ण है, पूर्व रेयान फाइबर के उत्पादन के लिए उपयुक्त कास्टिक सोडा का उत्पादन करता है। घोल में इसकी सांद्रता 50-70% है। पारा कैथोड के साथ स्थापना की उच्च लागत प्राप्त लाभों से उचित है।

साहित्य:
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परिचय .

सोडियम हाइड्रॉक्साइड या सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH), क्लोरीन, हाइड्रोक्लोरिक एसिड HC1 और हाइड्रोजन वर्तमान में सोडियम क्लोराइड समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा औद्योगिक रूप से उत्पादित किए जाते हैं।

कास्टिक सोडा या सोडियम हाइड्रॉक्साइड - एक मजबूत क्षार, जिसे आमतौर पर कास्टिक सोडा कहा जाता है, का उपयोग साबुन बनाने में, एल्यूमिना के उत्पादन में किया जाता है - एल्यूमीनियम धातु के उत्पादन के लिए एक मध्यवर्ती उत्पाद, पेंट और वार्निश उद्योग, तेल शोधन उद्योग में। कार्बनिक संश्लेषण उद्योग और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के अन्य क्षेत्रों में रेयान का उत्पादन।

क्लोरीन, हाइड्रोजन क्लोराइड, हाइड्रोक्लोरिक एसिड और कास्टिक सोडा के साथ काम करते समय, सुरक्षा नियमों का सख्ती से पालन करना आवश्यक है: क्लोरीन के साँस लेने से तेज खांसी और घुटन होती है, श्वसन पथ के श्लेष्म झिल्ली की सूजन, फुफ्फुसीय एडिमा और उसके बाद का गठन होता है। फेफड़ों में सूजन का केंद्र।

हवा में निम्न स्तर पर भी हाइड्रोजन क्लोराइड, नाक और स्वरयंत्र में जलन, छाती में झुनझुनी, आवाज बैठना और दम घुटने का कारण बनता है। कम सांद्रता वाली पुरानी विषाक्तता के मामले में, दांत विशेष रूप से प्रभावित होते हैं, जिनका इनेमल जल्दी नष्ट हो जाता है।

हाइड्रोक्लोरिक एसिड विषाक्तता बहुत समान है साथक्लोरीन विषाक्तता.

सोडियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन की रासायनिक विधियाँ।

को रासायनिक तरीकेसोडियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन में कैलकेरियस और फेरिटिक शामिल हैं।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए चूना विधि में लगभग 80°C के तापमान पर चूने के दूध के साथ सोडा के घोल की प्रतिक्रिया शामिल होती है। इस प्रक्रिया को दाहीकरण कहा जाता है; इसे प्रतिक्रिया द्वारा वर्णित किया गया है

Na 2 C0 3 + Ca (OH) 2 = 2NaOH + CaC0 3 (1)

समाधान अवक्षेप

प्रतिक्रिया (1) से सोडियम हाइड्रॉक्साइड का घोल और कैल्शियम कार्बोनेट का अवक्षेप उत्पन्न होता है। कैल्शियम कार्बोनेट को घोल से अलग किया जाता है, जिसे लगभग 92% NaOH युक्त पिघला हुआ उत्पाद बनाने के लिए वाष्पित किया जाता है। पिघला हुआ NaOH लोहे के ड्रमों में डाला जाता है जहां यह जम जाता है।

फेरिटिक विधि को दो प्रतिक्रियाओं द्वारा वर्णित किया गया है:

Na 2 C0 3 + Fe 2 0 3 = Na 2 0 Fe 2 0 3 + C0 2 (2)

सोडियम फेराइट

Na 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 = 2 NaOH + Fe 2 O 3 (3)

समाधान अवक्षेप

प्रतिक्रिया (2) 1100-1200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर आयरन ऑक्साइड के साथ सोडा ऐश को सिंटर करने की प्रक्रिया को दर्शाती है। इस मामले में, सिंटेड सोडियम फेराइट बनता है और कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है। इसके बाद, प्रतिक्रिया (3) के अनुसार केक को पानी से उपचारित (लीच) किया जाता है; सोडियम हाइड्रॉक्साइड का एक घोल और Fe 2 O 3 का एक अवक्षेप प्राप्त होता है, जिसे घोल से अलग करने के बाद प्रक्रिया में वापस कर दिया जाता है। घोल में लगभग 400 ग्राम/लीटर NaOH होता है। लगभग 92% NaOH युक्त उत्पाद प्राप्त करने के लिए इसे वाष्पित किया जाता है।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए रासायनिक तरीकों के महत्वपूर्ण नुकसान हैं: बड़ी मात्रा में ईंधन की खपत होती है, परिणामी कास्टिक सोडा अशुद्धियों से दूषित होता है, उपकरणों का रखरखाव श्रम-गहन होता है, आदि। वर्तमान में, इन तरीकों को लगभग पूरी तरह से विद्युत रासायनिक उत्पादन द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया है। तरीका।

इलेक्ट्रोलिसिस और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं की अवधारणा।

इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाएं जलीय घोल में होने वाली रासायनिक प्रक्रियाएं हैं या प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह के प्रभाव में पिघलती हैं।

विलयन और पिघले हुए लवण, अम्ल और क्षार के विलयन, जिन्हें इलेक्ट्रोलाइट्स कहा जाता है, दूसरे प्रकार के कंडक्टरों से संबंधित हैं जिनमें विद्युत धारा का स्थानांतरण आयनों द्वारा किया जाता है। (पहली तरह के कंडक्टरों में, उदाहरण के लिए धातुओं में, करंट इलेक्ट्रॉनों द्वारा ले जाया जाता है।) जब विद्युत धारा इलेक्ट्रोलाइट से गुजरती है, तो आयन इलेक्ट्रोड पर डिस्चार्ज हो जाते हैं और संबंधित पदार्थ निकल जाते हैं। इस प्रक्रिया को इलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है। जिस उपकरण में इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है उसे इलेक्ट्रोलाइज़र या इलेक्ट्रोलाइटिक बाथ कहा जाता है।

इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग कई रासायनिक उत्पादों - क्लोरीन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, क्षार आदि के उत्पादन के लिए किया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इलेक्ट्रोलिसिस उच्च स्तर की शुद्धता के रासायनिक उत्पादों का उत्पादन करता है, जो कुछ मामलों में उनके उत्पादन के रासायनिक तरीकों का उपयोग करके अप्राप्य है।

इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं के नुकसान में शामिल हैं उच्च खपतइलेक्ट्रोलिसिस के दौरान ऊर्जा, जिससे परिणामी उत्पादों की लागत बढ़ जाती है। इस संबंध में, सस्ती विद्युत ऊर्जा के आधार पर ही विद्युत रासायनिक प्रक्रियाएं करने की सलाह दी जाती है।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए कच्चा माल।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड, क्लोरीन और हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए, टेबल नमक के घोल का उपयोग किया जाता है, जिसे इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन किया जाता है, टेबल नमक प्रकृति में सेंधा नमक के भूमिगत भंडार के रूप में, झीलों और समुद्रों के पानी में पाया जाता है। प्राकृतिक नमकीन या घोल का रूप। सेंधा नमक के भंडार डोनबास, उरल्स, साइबेरिया, ट्रांसकेशिया और अन्य क्षेत्रों में स्थित हैं। हमारे देश में भी कुछ झीलें नमक से भरपूर हैं।

में गर्मी का समयझीलों की सतह से पानी वाष्पित हो जाता है और टेबल नमक क्रिस्टल के रूप में अवक्षेपित हो जाता है। इस प्रकार के नमक को स्व-निपटने वाला नमक कहा जाता है। में समुद्र का पानीइसमें 35 ग्राम/लीटर तक सोडियम क्लोराइड होता है। गर्म जलवायु वाले स्थानों में, जहाँ पानी का तीव्र वाष्पीकरण होता है, सोडियम क्लोराइड के सांद्रित घोल बनते हैं, जिससे यह क्रिस्टलीकृत हो जाता है। पृथ्वी की गहराई में, नमक की परतों में, भूमिगत जल बहता है, जो NaCl को घोलता है और भूमिगत नमकीन पानी बनाता है जो बोरहोल के माध्यम से सतह पर निकलता है।

टेबल नमक के घोल में, उनकी तैयारी के मार्ग की परवाह किए बिना, कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण की अशुद्धियाँ होती हैं और इलेक्ट्रोलिसिस कार्यशाला में स्थानांतरित होने से पहले, इन लवणों से शुद्ध किया जाता है। सफाई आवश्यक है क्योंकि इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया के दौरान खराब घुलनशील कैल्शियम और मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड बन सकते हैं, जो इलेक्ट्रोलिसिस के सामान्य पाठ्यक्रम को बाधित करते हैं।

नमकीन पानी की सफाई सोडा और नींबू के दूध के घोल से की जाती है। अलावा रासायनिक सफाई, समाधानों को निपटान और निस्पंदन द्वारा यांत्रिक अशुद्धियों से मुक्त किया जाता है।

टेबल नमक के घोल का इलेक्ट्रोलिसिस ठोस लौह (स्टील) कैथोड और डायाफ्राम के साथ स्नान में और तरल पारा कैथोड के साथ स्नान में किया जाता है। किसी भी स्थिति में, आधुनिक बड़ी क्लोरीन दुकानों को सुसज्जित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले औद्योगिक इलेक्ट्रोलाइज़र अवश्य होने चाहिए उच्च प्रदर्शन, सरल संरचना, कॉम्पैक्ट होना, विश्वसनीय और स्थिर रूप से काम करना।

स्टील कैथोड और ग्रेफाइट एनोड के साथ स्नान में सोडियम क्लोराइड समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस .

एक उपकरण (इलेक्ट्रोलाइज़र) में सोडियम हाइड्रॉक्साइड, क्लोरीन और हाइड्रोजन का उत्पादन संभव बनाता है। जब प्रत्यक्ष विद्युत धारा सोडियम क्लोराइड के जलीय घोल से गुजरती है, तो कोई क्लोरीन के निकलने की उम्मीद कर सकता है:

2सीआई - - 2इÞ सी1 2 (ए)

साथ ही ऑक्सीजन:

20एन - - 2इÞ 1/2O 2 + H 2 O(बी)

एच 2 0-2eÞ1/2О 2 + 2H +

OH-आयनों के निर्वहन के लिए सामान्य इलेक्ट्रोड क्षमता + 0.41 है वी,और क्लोरीन आयनों के निर्वहन के लिए सामान्य इलेक्ट्रोड क्षमता + 1.36 है वीसोडियम क्लोराइड के एक तटस्थ संतृप्त घोल में, हाइड्रॉक्सिल आयनों की सांद्रता लगभग 1 · 10 - 7 है जी-ईक्यू/एल. 25°C पर, हाइड्रॉक्सिल आयनों की संतुलन निर्वहन क्षमता होगी

4.6 के घोल में NaCl सांद्रता पर संतुलन निर्वहन क्षमता, क्लोरीन आयन जी-ईक्यू/एलके बराबर होती है

नतीजतन, ऑक्सीजन को पहले कम ओवरवोल्टेज के साथ एनोड पर छोड़ा जाना चाहिए।

हालाँकि, ग्रेफाइट एनोड पर ऑक्सीजन ओवरवोल्टेज क्लोरीन ओवरपोटेंशियल की तुलना में बहुत अधिक है और इसलिए मुख्य रूप से सी 1 आयनों का निर्वहन उन पर होगा - प्रतिक्रिया (ए) के अनुसार क्लोरीन गैस की रिहाई के साथ।

संतुलन क्षमता के मूल्य में कमी के कारण समाधान में NaCI की सांद्रता में वृद्धि से क्लोरीन की रिहाई की सुविधा होती है। 310-315 युक्त सोडियम क्लोराइड के सांद्रित घोल का उपयोग करने का यह एक कारण है जी/एल.

क्षारीय घोल में कैथोड पर, पानी के अणुओं को समीकरण के अनुसार छुट्टी दे दी जाती है

एच 2 0 + ई = एच + ओएच - (सी)

पुनर्संयोजन के बाद हाइड्रोजन परमाणु आणविक हाइड्रोजन के रूप में मुक्त हो जाते हैं

2Н Þ Н 2 (जी)

हाइड्रोजन की तुलना में उनकी उच्च डिस्चार्ज क्षमता के कारण ठोस कैथोड पर जलीय घोल से सोडियम आयनों का निर्वहन असंभव है। इसलिए, घोल में बचे हाइड्रॉक्साइड आयन सोडियम आयनों के साथ एक क्षार घोल बनाते हैं।

NaCl की अपघटन प्रक्रिया को निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं द्वारा इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

यानी एनोड पर क्लोरीन बनता है और कैथोड पर हाइड्रोजन और सोडियम हाइड्रॉक्साइड बनता है।

इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, वर्णित मुख्य प्रक्रियाओं के साथ, साइड प्रक्रियाएं भी हो सकती हैं, जिनमें से एक को समीकरण (बी) द्वारा वर्णित किया गया है। इसके अलावा, एनोड पर छोड़ा गया क्लोरीन आंशिक रूप से इलेक्ट्रोलाइट में घुल जाता है और प्रतिक्रिया के अनुसार हाइड्रोलाइज्ड हो जाता है

एनोड में क्षार (ओएच-आयनों) के प्रसार या कैथोड और एनोडिक उत्पादों के विस्थापन के मामले में, हाइपोक्लोरस और हाइड्रोक्लोरिक एसिडहाइपोक्लोराइट और सोडियम क्लोराइड बनाने के लिए क्षार के साथ बेअसर:

HOC1 + NaOH = NaOCl + H 2 0

HC1 + NaOH = NaCl + H 2 0

एनोड पर सीएलओ - आयन आसानी से सीएलओ 3 - में ऑक्सीकृत हो जाते हैं। इसलिए, इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान साइड प्रक्रियाओं के कारण, सोडियम हाइपोक्लोराइट, क्लोराइड और सोडियम क्लोरेट का निर्माण होगा, जिससे वर्तमान दक्षता और ऊर्जा दक्षता में कमी आएगी। क्षारीय वातावरण में, एनोड पर ऑक्सीजन की रिहाई की सुविधा होती है, जिससे इलेक्ट्रोलिसिस प्रदर्शन भी खराब हो जाएगा।

साइड प्रतिक्रियाओं की घटना को कम करने के लिए, ऐसी स्थितियाँ बनाई जानी चाहिए जो कैथोडिक और एनोडिक उत्पादों के मिश्रण को रोकें। इनमें एक डायाफ्राम द्वारा कैथोड और एनोड रिक्त स्थान को अलग करना और एनोड में ओएच - आयनों की गति के विपरीत दिशा में डायाफ्राम के माध्यम से इलेक्ट्रोलाइट का निस्पंदन शामिल है। ऐसे डायाफ्राम को फिल्टर डायाफ्राम कहा जाता है और ये एस्बेस्टस से बने होते हैं।