Witaj! Przygotuj się do egzaminu z reakcji otrzymywania wodorotlenku sodu! Postaram się wszystko wytłumaczyć krok po kroku, żebyś czuł się pewnie.
Metody otrzymywania wodorotlenku sodu (NaOH)
Istnieją różne metody otrzymywania NaOH. Przyjrzyjmy się tym najważniejszym.
Elektroliza roztworu chlorku sodu (NaCl)
To chyba najpopularniejsza metoda.
Potrzebujesz roztworu chlorku sodu, czyli po prostu soli kuchennej rozpuszczonej w wodzie (solanka).
Przepuszczasz prąd elektryczny przez ten roztwór.
Zachodzi reakcja elektrolizy.
Równanie reakcji (uproszczone):
2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g)
NaCl (chlorek sodu) i H2O (woda) dają NaOH (wodorotlenek sodu), Cl2 (chlor) i H2 (wodór).
Jak widzisz, oprócz NaOH powstają też chlor i wodór. To ważne produkty uboczne!
Ważne! Trzeba uważać, żeby chlor i wodór się nie zmieszały, bo tworzą mieszaninę wybuchową.
Anoda (+): Wydziela się chlor (Cl2).
Katoda (-): Wydziela się wodór (H2), a w jej okolicy gromadzi się wodorotlenek sodu (NaOH).
W praktyce stosuje się różne typy elektrolizerów, żeby oddzielić produkty. Najczęściej używa się elektrolizerów rtęciowych, membranowych i diafragmowych.
Metoda rtęciowa
W tej metodzie, na katodzie rtęciowej powstaje amalgamat sodu (Na/Hg).
Następnie amalgamat reaguje z wodą, tworząc wodorotlenek sodu i rtęć, która wraca do obiegu.
Reakcja:
2 Na/Hg + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + 2 Hg
Zaletą jest wysoka czystość uzyskiwanego NaOH. Niestety, rtęć jest toksyczna, więc ta metoda jest coraz rzadziej stosowana.
Metoda membranowa
Używa specjalnej membrany jonowymiennej, która przepuszcza tylko jony sodu (Na+).
Dzięki temu, NaOH powstaje po stronie katody bez zanieczyszczeń chlorkami.
Jest to obecnie najpopularniejsza i najbezpieczniejsza metoda.
Metoda diafragmowa
Stosuje porowatą diafragmę, która oddziela przestrzeń anodową od katodowej.
NaOH powstaje po stronie katody, ale jest zanieczyszczony chlorkiem sodu (NaCl).
Trzeba go później oczyścić.
Reakcja sodu z wodą
Można też otrzymać NaOH reagując metaliczny sód z wodą.
Reakcja jest bardzo gwałtowna i egzotermiczna (wydziela dużo ciepła!).
Równanie reakcji:
2 Na(s) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) + H2(g)
Na (sód) reaguje z H2O (wodą) tworząc NaOH (wodorotlenek sodu) i H2 (wodór).
Wydzielający się wodór może się zapalić, a nawet wybuchnąć!
Z tego powodu, ta metoda nie jest stosowana na skalę przemysłową do produkcji NaOH.
Ale w laboratorium, ostrożnie przeprowadzona, pozwala na demonstrację reaktywności sodu.
Reakcja węglanu sodu z wodorotlenkiem wapnia (Metoda Soda-Lime)
Jest to starsza metoda, rzadziej używana obecnie.
Reakcja węglanu sodu (Na2CO3) z wodorotlenkiem wapnia (Ca(OH)2) prowadzi do powstania wodorotlenku sodu (NaOH) i węglanu wapnia (CaCO3).
Równanie reakcji:
Na2CO3(aq) + Ca(OH)2(aq) → 2 NaOH(aq) + CaCO3(s)
CaCO3 jest nierozpuszczalny i wytrąca się z roztworu, co ułatwia oddzielenie NaOH.
Metoda ta jest tańsza od elektrolizy, ale daje NaOH o niższej czystości.
Podsumowanie
Oto najważniejsze punkty, które musisz zapamiętać:
- Elektroliza roztworu chlorku sodu (NaCl) jest najpopularniejszą metodą otrzymywania NaOH.
- Istnieją różne typy elektrolizerów: rtęciowe (toksyczne), membranowe (najlepsze) i diafragmowe.
- Reakcja sodu z wodą jest bardzo gwałtowna i niebezpieczna.
- Reakcja węglanu sodu z wodorotlenkiem wapnia to starsza, tańsza metoda.
Pamiętaj o równaniach reakcji! Powodzenia na egzaminie! Jesteś na dobrej drodze, żeby zdać go świetnie!
