XVI СПЛАВЫ 4 страница

Na₂0₂ + 2Na = 2Na₂0

Оксид натрия бурно реагирует с водой с образованием гидрок­сида натрия и выделением большого количества теплотыi

Na₂0 + Н₂0 = 2NaOH

Пероксид натрия Na₂0₂ образуется при сжигании натрия на воздухе или в кислороде. В заводских условиях пероксид натрия готовят нагреванием расплавленного натрия в токе воздуха, осво­божденного от С0₂. Получающийся продукт имеет слабо-желтова­тую окраску, обусловленную примесью соединения Na0₂, называе­мого надперекисью, или супероксидом, натрия.

Пероксид натрия — очень сильный окислитель. Многие органи­ческие вещества при соприкосновении с ним воспламеняются.

При осторожном растворении пероксида натрия в холодной воде получается раствор, содержащий гидроксид натрия и пер­оксид водорода. Взаимодействие пероксида натрия с водой пред­ставляет собой гидролиз соли, образованной слабой кислотой — пероксидом водорода — и сильным основанием — NaOH:

Na₂0₂ + 2H₂0 Н₂0₂ + 2NaOH

ИЛИ

0₂" + 2Н₂0 Н₂0₂ + 20Н"

Если нагревать полученный раствор, то вследствие разложения пероксида водорода из него выделяется кислород.

При действии на пероксид натрия разбавленных кислот также получается пероксид водорода, например:

Na₂0₂ + H₂S0₄ = Н₂0₂ + Na₂S0₄

или

ОГ + 2Н⁺ = Н₂0₂

Пероксид натрия применяется для отбелки тканей, шерсти, шелка и т. п. Важное значение имеет реакция взаимодействия пероксида натрия с диоксидом углерода:

2Na₂0₂ + 2С0₂ = 2Na₂C0₃ + 0₃

На этой реакции основано применение пероксида натрия для регенерации воздуха в изолированных помещениях.

Гидроксид натрия NaOH образует твердые белые, очень гигро­скопичные кристаллы, плавящиеся при 322 °С. Ввиду сильного разъедающего действия на ткани, кожу, бумагу и другие органи­ческие вещества он называется также едким натром («натр» — старое название оксида натрия). В технике гидроксид натрия ча­сто называют каустической содой.

В воде гидроксид натрия растворяется с выделением большого количества теплоты вследствие образования различных гидратов.

Гидроксид натрия следует хранить в хорошо закупоренных со­судах, так как он легко поглощает из воздуха диоксид углерода, постепенно превращаясь в карбонат натрия.

Основным способом получения гидроксида натрия является электролиз водного раствора хлорида натрия. В ходе электролиза на катоде разряжаются ионы водорода и одновременно вблизи

Рис. 154. Схема электролизера с вертикальной диафрагмой:

1 — диафрагма; 2 катод; 3 — анодное прост­ранство; 4 — катодное пространство; 5 — аноды.

катода накапливаются ионы натрия и гидроксид-ионы, т. е. получается гидроксид натрия; на аноде выде­ляется хлор. Очень важно, чтобы продукты электролиза не смешива­лись, так как гидроксид натрия лег­ко взаимодействует с хлором; в ре­зультате образуются хлорид и гипо- хлорит натрия: 2NaOH + С1₂ = NaCl + NaOCl + Н₂0

Для того чтобы воспрепятствовать про­никновению хлора в раствор гидроксида натрия, чаще всего применяют диафраг­ме н н ы й способ, при котором анод­ное и катодное пространства отделены друг от друга перегородкой (диафрагмой) из асбеста или другого пористого материала. В электролизерах, служащих для получе­ния гидроксида натрия по этому способу (рис. 154), вертикально установленная диафрагма 1, плотно прилегающая к стальному дырчатому катоду 2, отделяет анодное пространство 3 от катодного 4 и препятствует смешиванию продуктов электролиза. Анодами служат графитовые стержни 5. В процессе электролиза в анодное пространство непрерывно поступает раствор хлорида натрия, а из ка­тодного вытекает раствор, содержащий смесь хлорида и гидоксида натрия. При его выпаривании выкристаллизовывается хлорид натрия и остается почтя чистый раствор щелочи. Последний отделяют от хлорида натрия и выпаривают до полного удаления воды. Полученный NaOH сплавляют и отливают в формы. Побочными продуктами при получении гидроксида натрия являются хлор и во­дород.

Несколько иначе протекает электролиз раствора хлорида натрия, если ка­тодом служит металлическая ртуть. Перенапряжение выделения водорода на ртути очень велико. Поэтому здесь у катода разряжаются не ионы водорода, а ионы натрия. Выделяющийся натрий растворяется в ртути, образуя амаль­гаму натрия. Амальгаму разлагают горячей водой, причем получается гидроксид натрия, выделяется водород и освобождается ртуть. Таким образом, пользуясь в качестве катода ртутью, можно получать чистый гидроксид натрия, не содер­жащий в виде примеси хлорид натрия.

Кроме электролитического способа получения гидроксида нат­рия, иногда еще применяют более старый способ — кипячение рас­твора соды с гашеной известью:

Na₂C0₃ + Са(ОН)₂ = СаС0₃| + 2NaOH

По окончании реакции раствор сливают с осадка карбоната кальция и, выпарив воду, сплавляют полученный гидроксид натрия.

Раствор NaCl

Гидроксид натрия — один из важнейших продуктов основ­ной химической промышленности, В больших количествах он
потребляется для очистки продуктов переработки нефти; гидроксид натрия широко применяется в мыловаренной, бумажной, текстиль­ной и других отраслях промышленности, а также при производстве искусственного волокна.

Только в СССР в 1985 г. было произведено 3,1 млн. т NaOH

Натрий образует соли со всеми известными кислотами. Важ­нейшие из них были описаны при рассмотрении свойств соответ­ствующих кислот. Многие соли натрия образуют кристаллогид­раты с довольно большим содержанием кристаллизационной воды (например, Na₂S₂0₃-5H₂0, Na₂C0₃-ЮН₂0, Na₂S0₄-ЮН₂0).

В организме человека натрий в виде его растворимых солей, главным образом хлорида, фосфата и бикарбоната, содержится в основном во внеклеточных жидкостях — плазме крови, лимфе, пищеварительных соках. Осмотическое давление плазмы крови поддерживается на необходимом уровне прежде всего за счет хло­рида натрия.

199. Калий (Kalium). По внешнему виду, а также по физиче­ским и химическим свойствам калий очень похож на натрий, но обладает еще большей активностью. Подобно натрию он имеет серебристо-белый цвет, быстро окисляется на воздухе и бурно реа­гирует с водой с выделением водорода.

Гидроксид калия, или едкое кали, КОН получается аналогично гидроксиду натрия — электрелизом раствора хлорида калия. Хотя действие его такое же, как и гидроксида натрия, но применяется он гораздо реже, ввиду его более высокой стоимости.

Соли калия очень сходны с солями натрия, но обычно выде­ляются из растворов без кристаллизационной воды.

Калий принадлежит к числу элементов, необходимых в значи­тельном количестве для питания растений. Хотя в почве находится довольно много солей калия, но и уносится его с некоторыми куль­турными растениями также очень много. Особенно много калия уносят лен, конопля и табак.

Калий отлагается в растениях главным образом в стеблях, поэтому удобрение земли навозом, содержащим солому, отчасти пополняет убыль калия. Но так как стебли перечисленных выше растений используются для промышленных целей, то в конце кон­цов большая часть калия уходит из почвы, и для пополнения его убыли необходимо вносить в почву калийные удобрения.

Источником получения калийных удобрений служат естествен­ные отложения калийных солей. В СССР такие отложения нахо­дятся в районе Соликамска. Пласты соли, состоящие главным образом из минералов карналлита KCl-MgCl₂-6H₂0 и сильвинита KCl-NaCl, залегают на большой площади между верховьями Камы и предгорьями Урала. В пределах СССР калийные месторождения имеются также в Саратовской области и в Западной Украине. По запасам калийных солей наша страна занимает первое место в мире.

В качестве калийных удобрений применяют как природные ве­щества, так и продукты их переработки. Из природных веществ используется главным образом сильвинит. Продуктами перера­ботки, находящими наибольшее применение, являются хлорид и сульфат калия. Иногда применяется также растительная зола, со­держащая калий главным образом в виде карбоната.

Подобно натрию, калий образует соли со всеми кислотами. Важнейшие из них были рассмотрены при описании свойств соот­ветствующих кислот.

Как и натрий, калий содержится во всех тканях организма че­ловека. Но, в отличие от натрия, калий в преобладающем количе­стве находится внутри клеток. Ион калия играет важную роль в некоторых физиологических и биохимических процессах, напри­мер, он участвует в проведении нервных импульсов. Определенная концентрация калия в крови необходима для нормальной работы сердца. В организм калий поступает главным образом с расти­тельной пищей; суточная потребность взрослого человека в нем составляет 2—3 г.

Дата добавления: 2015-08-21