Estado de oxidación +1.
Los compuestos de sodio se conocen desde la antigüedad. El cloruro de sodio es un componente esencial de la alimentación humana.
C se lee que el hombre comenzó a usarlo en el Neolítico, es decir, hace unos 5-7 mil años.El Antiguo Testamento menciona cierta sustancia llamada "neter". Esta sustancia se utilizó como detergente. Lo más probable es que el neter sea soda, carbonato de sodio, que se formó en los lagos salados de Egipto con orillas calcáreas. Los autores griegos Aristóteles y Dioscórides escribieron más tarde sobre la misma sustancia, pero con el nombre de "nitrón", y el historiador romano antiguo Plinio el Viejo, refiriéndose a la misma sustancia, la llamó "nitrum".
En el siglo 18. Los químicos ya conocían muchos compuestos de sodio diferentes. Las sales de sodio se utilizaron ampliamente en la medicina, el aderezo de cuero y el teñido de telas.
El sodio metálico fue obtenido por primera vez por el químico y físico inglés Humphrey Davy mediante electrólisis de hidróxido de sodio fundido (utilizando una columna voltaica de 250 pares de placas de cobre y zinc). Nombre "
sodio "La elección de Davy por este elemento refleja su origen en los refrescos Na 2 CO 3. Los nombres en latín y ruso del elemento se derivan del árabe natrun (refresco natural).Distribución de sodio en la naturaleza y su extracción industrial. El sodio es el séptimo elemento más abundante y el quinto metal más abundante (después del aluminio, hierro, calcio y magnesio). Su contenido en la corteza terrestre es del 2,27%. La mayor parte del sodio se encuentra en varios aluminosilicatos.Existen enormes depósitos de sales de sodio en forma relativamente pura en todos los continentes. Son el resultado de la evaporación de mares antiguos. Este proceso todavía está en curso en Salt Lake, Utah, el Mar Muerto y otros lugares. El sodio se presenta como cloruro
NaCl (halita, sal de roca), así como carbonato Na 2 CO 3 NaHCO 3 2 H 2 O (trono), nitrato NaNO 3 (salitre), sulfato Na 2 SO 4 10 H 2 O (mirabilita), tetraborato Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O (bórax) y Na 2 B 4 O 7 4 H 2 O (kernita) y otras sales.Las reservas inagotables de cloruro de sodio se encuentran en las salmueras naturales y las aguas del océano (alrededor de 30 kg m –3). Se estima que la sal de roca en una cantidad equivalente al contenido de cloruro de sodio en el Océano Mundial ocuparía un volumen de 19 millones de metros cúbicos. km (50% más que el volumen total del continente norteamericano sobre el nivel del mar). Un prisma de este volumen con un área de base de 1 sq. km puede llegar a la luna 47 veces.
Ahora, la producción total de cloruro de sodio a partir del agua de mar ha alcanzado entre 6 y 7 millones de toneladas por año, lo que representa aproximadamente un tercio de la producción mundial total.
La materia viva contiene una media de 0,02% de sodio; en los animales es más que en las plantas.
Caracterización de una sustancia simple y producción industrial de sodio metálico. El sodio es un metal blanco plateado, en capas delgadas con un tinte violeta, plástico, incluso suave (se corta fácilmente con un cuchillo), un corte fresco de sodio reluce. La conductividad eléctrica y la conductividad térmica del sodio son bastante altas, la densidad es 0.96842 g / cm 3 (a 19.7 ° C), el punto de fusión es 97.86 ° C y el punto de ebullición es 883.15 ° C.La aleación ternaria, que contiene 12% de sodio, 47% de potasio y 41% de cesio, tiene el punto de fusión más bajo para los sistemas metálicos, igual a -78 ° C.
El sodio y sus compuestos tiñen la llama de color amarillo brillante. La línea doble en el espectro de sodio corresponde a la transición 3
s 1-3 pags 1 en los átomos del elemento.La reactividad del sodio es alta. En el aire, rápidamente se cubre con una película de una mezcla de peróxido, hidróxido y carbonato. El sodio se quema en oxígeno, flúor y cloro. Cuando el metal se quema en el aire, se forma peróxido.
Na 2 O 2 (con una mezcla de óxido Na 2 O ).El sodio reacciona con el azufre cuando se frota en un mortero y reduce el ácido sulfúrico a azufre o incluso a sulfuro. El dióxido de carbono sólido ("hielo seco") explota al entrar en contacto con el sodio (¡los extintores de dióxido de carbono no se pueden utilizar para extinguir el sodio ardiente!). Con nitrógeno, la reacción tiene lugar solo en una descarga eléctrica. El sodio no interactúa solo con los gases inertes.
El sodio reacciona activamente con el agua:
Na + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2El calor generado durante la reacción es suficiente para fundir el metal. Por lo tanto, si un pequeño trozo de sodio se arroja al agua, debido al efecto de calor de la reacción, se derrite y una gota de metal, que es más liviana que el agua, "corre" por la superficie del agua, impulsada por el reactivo. fuerza del hidrógeno liberado. El sodio interactúa con los alcoholes de manera mucho más tranquila que con el agua:
Na + 2 C 2 H 5 OH = 2 C 2 H 5 ONa + H 2El sodio se disuelve fácilmente en amoníaco líquido para formar soluciones metaestables de color azul brillante con propiedades inusuales. A –33,8 ° C, se disuelven hasta 246 g de sodio metálico en 1000 g de amoniaco. Las soluciones diluidas son azules, las soluciones concentradas son de bronce. Se pueden almacenar durante aproximadamente una semana. Se encontró que el sodio se ioniza en amoníaco líquido:
Na Na + + e La constante de equilibrio de esta reacción es 9,9 · 10 –3. El electrón saliente es solvatado por moléculas de amoníaco y forma un complejo [
e (NH 3) norte ] -. Las soluciones resultantes tienen conductividad eléctrica metálica. Cuando el amoníaco se evapora, el metal original permanece. Con el almacenamiento a largo plazo de la solución, se decolora gradualmente debido a la reacción del metal con el amoníaco con la formación de amida. NaNH 2 o imida Na 2 NH y la evolución de hidrógeno.El sodio se almacena bajo una capa de líquido deshidratado (queroseno, aceite mineral), transportado solo en recipientes metálicos sellados.
En 1890 se desarrolló un método electrolítico para la producción industrial de sodio. El hidróxido de sodio fundido se sometió a electrólisis, como en los experimentos de Davy, pero utilizando fuentes de energía más avanzadas que un polo de voltaje. En este proceso, junto con el sodio, se libera oxígeno:
cátodo (hierro):
Na + + e - = Naánodo (níquel): 4
OH - - 4 e - = O 2 + 2 H 2 O .En la electrólisis del cloruro de sodio puro, surgen serios problemas asociados, en primer lugar, con los puntos de fusión cercanos del cloruro de sodio y el punto de ebullición del sodio y, en segundo lugar, con la alta solubilidad del sodio en el cloruro de sodio líquido. La adición de cloruro de potasio, fluoruro de sodio, cloruro de calcio al cloruro de sodio permite reducir la temperatura de fusión a 600 ° C.Producción de sodio por electrólisis de una mezcla eutéctica fundida (una aleación de dos sustancias con el punto de fusión más bajo) 40%
NaCl y 60% CaCl 2 a ~ 580 ° C en una celda desarrollada por el ingeniero estadounidense H. Downes fue lanzada en 1921 por DuPont cerca de la central eléctrica cerca de las Cataratas del Niágara.Los siguientes procesos tienen lugar en los electrodos:
cátodo (hierro):
Na + + e - = Na Ca 2+ + 2 e - = Caánodo (grafito): 2
Cl - - 2 e - = Cl 2 .El sodio y el calcio metálicos se forman en un cátodo de acero cilíndrico y se elevan mediante un tubo enfriado en el que el calcio se solidifica y vuelve a caer en la masa fundida. El cloro generado en el ánodo de grafito central se recoge bajo la cúpula de níquel y luego se purifica.
Ahora el volumen de producción de sodio metálico es de varios miles de toneladas por año.
El uso industrial del sodio metálico se debe a sus fuertes propiedades reductoras. Durante mucho tiempo, la mayor parte del metal producido se utilizó para obtener tetraetilo de plomo.
PbEt 4 y tetrametil plomo PbMe 4 (agentes antidetonantes para gasolina) por reacción de cloruros de alquilo con una aleación de sodio y plomo a alta presión. Ahora esta producción está disminuyendo rápidamente debido a la contaminación ambiental.Otro campo de aplicación es la producción de titanio, circonio y otros metales por reducción de sus cloruros. Se utilizan cantidades más pequeñas de sodio para fabricar compuestos como hidruro, peróxido y alcoholatos.
El sodio disperso es un valioso catalizador en la producción de caucho y elastómeros.
Está creciendo el uso de sodio fundido como fluido de intercambio de calor en reactores nucleares rápidos. El bajo punto de fusión del sodio, la baja viscosidad y la pequeña sección transversal de absorción de neutrones, combinados con una capacidad calorífica y una conductividad térmica extremadamente altas, lo convierten (y sus aleaciones con potasio) en un material insustituible para estos fines.
El sodio elimina de manera confiable los rastros de agua de los aceites de transformadores, éteres y otras sustancias orgánicas, y con la ayuda de la amalgama de sodio, puede determinar rápidamente el contenido de humedad de muchos compuestos.
Compuestos de sodio. El sodio forma un conjunto completo de compuestos con todos los aniones comunes. Se cree que en tales compuestos existe una separación casi completa de la carga entre las partes catiónica y aniónica de la red cristalina.Óxido de sodio
Na 2 O sintetizado por reacción Na 2 O 2, NaOH , y más preferiblemente NaNO 2, con sodio metálico:Na 2 O 2 + 2Na = 2Na 2 O2NaOH + 2Na = 2Na 2 O + H 2
2 NaNO 2 + 6 Na = 4 Na 2 O + N 2En la última reacción, el sodio se puede reemplazar con azida de sodio.
NaN 3: NaN 3 + NaNO 2 = 3 Na 2 O + 8 N 2El óxido de sodio se almacena mejor en gasolina anhidra. Sirve como reactivo para diversas síntesis.
Peróxido de sodio
Na 2 O 2 en forma de un polvo de color amarillo pálido se forma por oxidación del sodio. En este caso, en condiciones de un suministro limitado de oxígeno seco (aire), primero se forma un óxido Na 2 O que luego se convierte en peróxido Na 2 O 2. En ausencia de oxígeno, el peróxido de sodio es térmicamente estable hasta ~ 675 ° C .El peróxido de sodio se usa ampliamente en la industria como agente blanqueador para fibras, pulpa de papel, lana, etc. Es un agente oxidante fuerte: explota en una mezcla con polvo de aluminio o carbón vegetal, reacciona con el azufre (mientras se calienta), enciende muchos líquidos orgánicos. El peróxido de sodio reacciona con el monóxido de carbono para formar carbonato. El oxígeno se libera en la reacción del peróxido de sodio con el dióxido de carbono:
Na 2 O 2 + 2 CO 2 = 2 Na 2 CO 3 + O 2Esta reacción tiene importantes aplicaciones prácticas en aparatos respiratorios para buzos y bomberos.
Superóxido de sodio
NaO 2 se obtiene calentando lentamente peróxido de sodio a 200–450 ° C bajo una presión de oxígeno de 10–15 MPa. Evidencia de educación NaO 2 se obtuvieron por primera vez en la reacción de oxígeno con sodio disuelto en amoníaco líquido.La acción del agua sobre el superóxido de sodio conduce a la liberación de oxígeno incluso en el frío:
NaO 2 + H 2 O = NaOH + NaHO 2 + O 2A medida que aumenta la temperatura, aumenta la cantidad de oxígeno liberado, ya que el hidroperóxido de sodio resultante se descompone:
NaO 2 + 2 H 2 O = 4 NaOH + 3 O 2El superóxido de sodio es un componente de los sistemas de regeneración del aire interior.
Ozonuro de sodio
N / A О 3 se forma por la acción del ozono sobre el polvo de hidróxido de sodio anhidro a baja temperatura, seguido de la extracción de rojo N / A Aproximadamente 3 amoniaco líquido.Hidróxido de sodio
NaOH a menudo llamada soda cáustica o soda cáustica. Es una base fuerte y está clasificada como un álcali típico. Se han obtenido numerosos hidratos a partir de soluciones acuosas de hidróxido de sodio. NaOH nH 2 O, donde norte = 1, 2, 2.5, 3.5, 4, 5.25 y 7.El hidróxido de sodio es muy corrosivo. Destruye el vidrio y la porcelana al interactuar con el dióxido de silicio que contienen:
NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 OEl nombre "sosa cáustica" refleja el efecto corrosivo del hidróxido de sodio en los tejidos vivos. Es especialmente peligroso que esta sustancia entre en contacto con los ojos.
Médico del duque de Orleans Nicolas LeBlanc (
Nicolás Leblanc ) (1742-1806) en 1787 desarrolló un proceso conveniente para obtener hidróxido de sodio de NaCl (patente 1791). Este primer proceso químico industrial a gran escala fue un gran avance tecnológico en Europa en el siglo XIX. Más tarde, el proceso de Leblanc fue reemplazado por el proceso electrolítico. En 1874 la producción mundial de hidróxido de sodio era de 525 mil toneladas, de las cuales 495 mil toneladas se obtuvieron por el método Leblanc; para 1902, la producción de hidróxido de sodio había alcanzado las 1800 mil toneladas, pero sólo se obtuvieron 150 mil toneladas por el método Leblanc.El hidróxido de sodio es el álcali más importante de la industria actual. La producción anual en los EE. UU. Supera los 10 millones de toneladas y se obtiene en grandes cantidades por electrólisis de salmueras. Durante la electrólisis de una solución de cloruro de sodio, se forma hidróxido de sodio y se libera cloro:
cátodo (hierro) 2
H 2 O + 2 e - = H 2 + 2 OH ánodo (grafito) 2
Cl - - 2 e - = Cl 2La electrólisis va acompañada de la concentración de álcali en enormes evaporadores. El más grande del mundo (en la fábrica
PPG Inductries "Lake Charles ) tiene una altura de 41 my un diámetro de 12 m. Aproximadamente la mitad del hidróxido de sodio producido se utiliza directamente en la industria química para obtener diversas sustancias orgánicas e inorgánicas: fenol, resorcinol, B -naftol, sales de sodio (hipoclorito, fosfato, sulfuro, aluminatos). Además, el hidróxido de sodio se utiliza en la producción de papel y pulpa, jabón y detergentes, aceites, textiles. También se requiere en el procesamiento de bauxita. Un área importante de aplicación del hidróxido de sodio es la neutralización de ácidos.Cloruro de sodio
NaCl conocido con los nombres de sal de mesa, sal de roca. Forma cristales cúbicos incoloros, ligeramente higroscópicos. El cloruro de sodio se funde a 801 ° C, hierve a 1413 ° C.Su solubilidad en agua depende poco de la temperatura: 35,87 g se disuelven en 100 g de agua a 20 ° C NaCl ya 80 ° C - 38,12 g.El cloruro de sodio es un condimento alimentario necesario e insustituible. En el pasado lejano, el precio de la sal se equiparaba al del oro. En la antigua Roma, a los legionarios a menudo se les pagaba los salarios no en dinero, sino en sal, de ahí la palabra soldado.
En Kievan Rus, utilizaron sal de la región de los Cárpatos, de lagos salados y estuarios en los mares Negro y Azov. Era tan caro que en las fiestas solemnes se servía en las mesas de los invitados nobles, mientras que los demás se dispersaban "infelices".
Después de la anexión del Territorio de Astracán al Estado de Moscú, los lagos del Caspio se convirtieron en importantes fuentes de sal, y todavía no era suficiente, era caro, por lo que hubo descontento entre los segmentos más pobres de la población, que se convirtió en un levantamiento conocido. como Salt Riot (1648)
En 1711, Pedro I emitió un decreto sobre la introducción del monopolio de la sal. El comercio de sal se ha convertido en un derecho exclusivo del estado. El monopolio de la sal existió durante más de 150 años y fue abolido en 1862.
Hoy en día, el cloruro de sodio es un producto barato. Junto al carbón, la piedra caliza y el azufre, se incluye en las denominadas materias primas minerales de los "cuatro grandes", las más imprescindibles para la industria química.
La mayor parte del cloruro de sodio se produce en Europa (39%), América del Norte (34%) y Asia (20%), mientras que América del Sur y Oceanía solo representan el 3% y África el 1%. La sal de roca forma vastos depósitos subterráneos (a menudo de cientos de metros de espesor), que contienen más del 90%
NaCl ... El depósito de sal típico de Cheshire (la principal fuente de cloruro de sodio en el Reino Unido) cubre un área de 60ґ 24 km y tiene un espesor de capa de sal de unos 400 M. Este campo solo se estima en más de 10 11 toneladas.El volumen mundial de producción de sal a principios del siglo XXI. alcanzó 200 millones de toneladas, el 60% de las cuales es consumido por la industria química (para la producción de cloro e hidróxido de sodio, así como pulpa de papel, textiles, metales, cauchos y aceites), 30% - alimentos, 10% - en otros áreas de actividad. El cloruro de sodio se utiliza, por ejemplo, como un agente descongelante barato.
Carbonato de sodio
Na 2 CO 3 a menudo se llama carbonato de sodio o simplemente carbonato de sodio. Ocurre naturalmente en forma de salmueras molidas, salmueras en lagos y minerales de natrón. Na 2 CO 3 10 H 2 O, termosatrito Na 2 CO 3 H 2 O, tronos Na 2 CO 3 NaHCO 3 2 H 2 O ... El sodio forma una variedad de otros carbonatos hidratados, bicarbonatos, carbonatos mixtos y dobles, por ejemplo Na 2 CO 3 7 H 2 O, Na 2 CO 3 3 NaHCO 3, aKCO 3 nH 2 O, K 2 CO 3 NaHCO 3 2 H 2 O .Entre las sales de elementos alcalinos obtenidas en la industria, el carbonato de sodio es el de mayor importancia. Muy a menudo, para su producción, se utiliza el método desarrollado por el químico y tecnólogo belga Ernst Solve en 1863.
Una solución acuosa concentrada de cloruro de sodio y amoníaco se satura con dióxido de carbono a baja presión. En este caso, se forma un precipitado de bicarbonato de sodio relativamente poco soluble (solubilidad
NaHCO 3 es 9,6 g por 100 g de agua a 20 ° C):NaCl + NH 3 + H 2 O + CO 2 = NaHCO 3Ї + NH 4 Cl Para obtener soda, se calcina bicarbonato de sodio: NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 OEl dióxido de carbono emitido se devuelve al primer proceso. Se obtiene una cantidad adicional de dióxido de carbono calcinando carbonato de calcio (piedra caliza):
CaCO 3 = CaO + CO 2El segundo producto de esta reacción, el óxido de calcio (cal), se utiliza para regenerar el amoníaco a partir del cloruro de amonio:
CaO + 2 NH 4 Cl = CaCl 2 + 2 NH 3 + H 2 OPor lo tanto, el único subproducto de la producción de refrescos de Solvay es el cloruro de calcio.
La ecuación general del proceso:
NaCl + CaCO 3 = Na 2 CO 3 + CaCl 2Evidentemente, en condiciones normales, la reacción inversa tiene lugar en una solución acuosa, ya que el equilibrio en este sistema se desplaza completamente de derecha a izquierda debido a la insolubilidad del carbonato de calcio.
La ceniza de sosa, obtenida a partir de materias primas naturales (ceniza de sosa natural), tiene una mejor calidad en comparación con la ceniza de sosa obtenida por el método del amoníaco (contenido de cloruro inferior al 0,2%). Además, las inversiones de capital específicas y el costo de los refrescos a partir de materias primas naturales son entre un 40% y un 45% más bajos que los obtenidos sintéticamente. Aproximadamente un tercio de la producción mundial de refrescos se debe ahora a depósitos naturales.
Producción mundial
Na 2 CO 3 en 1999 se distribuyó de la siguiente manera:| Total | |
| Norte. America | |
| Asia / Oceanía | |
| Borrar. Europa | |
| este Europa | |
| África | |
| Lat. America |
A diferencia de Estados Unidos, la mayoría de los países del mundo dependen casi por completo de la producción de carbonato de sodio sintético. China es el segundo mayor productor de carbonato de sodio después de Estados Unidos. La producción de este producto químico en la República Popular China en 1999 alcanzó alrededor de 7,2 millones de toneladas, mientras que la producción de carbonato de sodio en Rusia en el mismo año fue de alrededor de 1,9 millones de toneladas.
En muchos casos, el carbonato de sodio es intercambiable con el hidróxido de sodio (por ejemplo, al fabricar pulpa de papel, jabón, agentes de limpieza). Aproximadamente la mitad del carbonato de sodio se utiliza en la industria del vidrio. Una de las áreas de aplicación en crecimiento es la eliminación de contaminantes de azufre en las emisiones de gas de las centrales eléctricas y hornos potentes. Se añade polvo de carbonato de sodio al combustible, que reacciona con dióxido de azufre para formar productos sólidos, en particular sulfito de sodio, que se pueden filtrar o precipitar.
Anteriormente, el carbonato de sodio se usaba ampliamente como "sosa de lavado", pero esta área de aplicación ha desaparecido ahora debido al uso de otros detergentes en el hogar.
Bicarbonato de sodio
NaHCO 3 (bicarbonato de sodio), se utiliza principalmente como fuente de dióxido de carbono para hornear pan, hacer repostería, producir bebidas carbonatadas y aguas minerales artificiales, como componente de composiciones extintoras y como medicamento. Esto se debe a la facilidad de su descomposición a 50-100° CON.Sulfato de sodio
Na 2 SO 4 se presenta en la naturaleza en forma anhidra (tenardita) y en forma de decahidrato (mirabilita, sal de Glauber). Es parte de la astrakhonita. Na 2 Mg (SO 4) 2 4 H 2 O, vantofita Na 2 Mg (SO 4) 2, glauberita Na 2 Ca (SO 4) 2. Las mayores reservas de sulfato de sodio se encuentran en los países de la CEI, así como en los EE. UU., Chile, España. La mirabilita, aislada de depósitos naturales o salmuera de lagos salados, se deshidrata a 100 ° C.El sulfato de sodio también es un subproducto de la producción de cloruro de hidrógeno utilizando ácido sulfúrico, así como el producto final de cientos de industrias industriales que utilizan neutralización del ácido sulfúrico con hidróxido de sodio.No se publican datos sobre la producción de sulfato de sodio, pero se estima que la producción mundial de materias primas naturales es de alrededor de 4 millones de toneladas por año. La extracción de sulfato de sodio como subproducto se estima en todo el mundo en 1,5–2,0 millones de toneladas.
Durante mucho tiempo, se utilizó poco sulfato de sodio. Ahora bien, esta sustancia es la base de la industria del papel, ya que
Na 2 SO 4 es el principal reactivo en la fabricación de pasta kraft para preparar papel de envolver marrón y cartón ondulado. Las virutas de madera o el aserrín se procesan en una solución alcalina caliente de sulfato de sodio. Disuelve la lignina (el componente que aglutina las fibras de la madera) y libera fibras de celulosa, que luego se envían a las máquinas de fabricación de papel. La solución restante se evapora hasta que tiene la capacidad de quemarse, proporcionando vapor para la planta y calor para la evaporación. El sulfato de sodio y el hidróxido de sodio fundidos son resistentes al fuego y se pueden reutilizar.Se utiliza una menor proporción de sulfato de sodio en la fabricación de vidrio y detergentes. Forma hidratada
Na 2 SO 4 10 H 2 O (Sal de Glauber) es un laxante. Se usa menos ahora de lo que solía ser.Nitrato de sodio
NaNO 3 se llama sodio o nitrato chileno. Los grandes depósitos de nitrato de sodio que se encuentran en Chile parecen haberse formado a partir de la descomposición bioquímica de desechos orgánicos. El amoníaco liberado al principio probablemente se oxidó a ácidos nitroso y nítrico, que luego reaccionaron con cloruro de sodio disuelto.El nitrato de sodio se obtiene por absorción de gases nitrosos (mezcla de óxidos de nitrógeno) con una solución de carbonato o hidróxido de sodio, o por interacción de intercambio de nitrato de calcio con sulfato de sodio.
El nitrato de sodio se utiliza como fertilizante. Es un componente de refrigerantes de sal líquida, baños de enfriamiento en la industria metalúrgica, compuestos de almacenamiento de calor. Triple mezcla de 40%
NaNO 2, 7% NaNO 3 y 53% KNO 3 se puede usar desde el punto de fusión (142 ° C) hasta ~ 600 ° C. El nitrato de sodio se usa como agente oxidante en explosivos, combustibles para cohetes y composiciones pirotécnicas. Se utiliza en la producción de sales de vidrio y sodio, incluido el nitrito, un conservante de alimentos.Nitrito de sodio
NaNO 2 se puede obtener por descomposición térmica del nitrato de sodio o su reducción: NaNO 3 + Pb = NaNO 2 + PbOPara la producción industrial de nitrito de sodio, los óxidos de nitrógeno se absorben con una solución acuosa de carbonato de sodio.
Nitrito de sodio
NaNO 2, además de utilizarse con nitratos como fundidos conductores de calor, se utiliza ampliamente en la producción de colorantes azoicos, para inhibir la corrosión y conservar la carne.Elena
Savinkina LITERATURA Biblioteca popular de elementos químicos. M., Ciencia, 1977Greenwood N.N., Earnshaw A. Química de los elementos, Oxford: Butterworth, 1997
El agua es una sustancia única con una estructura molecular compleja que aún no se ha estudiado por completo. Independientemente del estado de agregación, las moléculas de H2O están estrechamente unidas entre sí, lo que determina muchas propiedades físicas del agua y sus soluciones. Averigüemos si el agua corriente tiene conductividad térmica y eléctrica.
Las principales propiedades físicas del H2O son:
- densidad;
- transparencia;
- color;
- oler;
- sabor;
- temperatura;
- compresibilidad;
- radioactividad;
- Calor y conductividad eléctrica.
Las últimas características de conductividad térmica y conductividad eléctrica del agua son muy inestables y dependen de muchos factores. Considérelos con más detalle.
Conductividad eléctrica
La corriente eléctrica es un movimiento unidireccional de partículas cargadas negativamente: electrones. Algunas sustancias pueden transportar estas partículas y otras no. Esta capacidad se expresa en forma numérica y representa el valor de la conductividad eléctrica.
Todavía existe un debate sobre si el agua pura es conductora de electricidad; puede conducir corriente, pero muy mal. La conductividad eléctrica del destilado se explica por el hecho de que las moléculas de H2O se descomponen parcialmente en iones H + y OH-. Las electropartículas son impulsadas por iones de hidrógeno cargados positivamente, que pueden moverse a través de la columna de agua.
¿Qué determina la conductividad eléctrica de un líquido?
La conductividad del H2 O depende de factores como:
- la presencia y concentración de impurezas iónicas (mineralización);
- la naturaleza de los iones;
- temperatura del fluido;
- viscosidad del agua.
Los dos primeros factores son decisivos. Por tanto, calculando el valor de la conductividad eléctrica del líquido, podemos juzgar el grado de su mineralización.
El agua pura no existe en la naturaleza. Incluso el agua de manantial es una especie de solución de sales, metales y otras impurezas electrolíticas. Estos son principalmente iones Na +, K +, Ca2 +, Cl-, SO4 2-, HCO3 -. Además, puede contener electrolitos débiles, que no pueden cambiar en gran medida la propiedad de conducir la corriente. Estos incluyen Fe3 +, Fe2 +, Mn2 +, Al3 +, NO3 -, HPO4 - y otros. Pueden tener un fuerte efecto sobre la conductividad eléctrica solo en el caso de una alta concentración, como ocurre, por ejemplo, en las aguas residuales con residuos industriales. Curiosamente, la presencia de impurezas en el agua, que se encuentra en estado de hielo, no afecta su capacidad para conducir electricidad.
Conductividad eléctrica del agua de mar.
El agua de mar es más capaz de conducir la electricidad que el agua dulce. Esto se debe a la presencia de una sal de NaCl disuelta, que es un buen electrolito. El mecanismo para aumentar la conductividad se puede describir de la siguiente manera:
- El cloruro de sodio, cuando se disuelve en agua, se descompone en iones Na + y Cl-, que tienen cargas diferentes.
- Los iones Na + atraen electrones porque tienen cargas opuestas.
- El movimiento de los iones de sodio en la columna de agua conduce al movimiento de electrones, que, a su vez, conduce a la aparición de una corriente eléctrica.
Por lo tanto, la conductividad eléctrica del agua está determinada por la presencia de sales y otras impurezas en ella. Cuanto menos haya, menor será la capacidad de conducir corriente eléctrica. Para el agua destilada, es prácticamente cero.
Medida de conductividad eléctrica.
La medición de la conductividad eléctrica de las soluciones se realiza mediante conductómetros. Estos son dispositivos especiales, cuyo principio se basa en el análisis de la relación de conductividad eléctrica y concentración de impurezas-electrolitos. Hoy en día, existen muchos modelos que pueden medir la conductividad no solo de soluciones altamente concentradas, sino también de agua destilada pura.
Conductividad térmica
La conductividad térmica es la capacidad de una sustancia física para conducir el calor de las partes calientes a las más frías. El agua, como otras sustancias, tiene esta propiedad. La transferencia de calor se produce de molécula a molécula H2 O, que es un tipo molecular de conductividad térmica, o cuando los flujos de fluido se mueven, un tipo turbulento.
La conductividad térmica del agua es varias veces mayor que la de otras sustancias líquidas, con la excepción de los metales fundidos; tienen este indicador aún más alto.
La capacidad del agua para conducir calor depende de dos factores: presión y temperatura. A medida que aumenta la presión, el índice de conductividad aumenta, a medida que la temperatura aumenta a 150 ° C, aumenta y luego comienza a disminuir.
¿Por qué el agua de la piscina nos parece fría?
La conductividad térmica del agua es varias decenas de veces mayor que la del aire. Cuando una persona se sumerge en agua o simplemente se rocía con ella, la pérdida de calor aumenta, por lo que se vuelve mucho más frío para él que en aire de la misma temperatura. Esto se puede ver en los ejemplos que se dan en la tabla:
Los hechos más interesantes sobre el agua: Video.
Rozanov Evgeniy
La soda es una sustancia multifacética, su uso es diferente. La soda se utiliza desde la industria alimentaria hasta la metalurgia. Me interesé por estas sustancias que todo el mundo tiene en la casa y decidí estudiar cómo se manifiestan las diversas propiedades de una solución acuosa de refresco en función de la temperatura y concentración de la solución.
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Leyendas de diapositivas:
Completado por: Evgeniy Rozanov. Supervisora académica: Khabarova Olga Nikolaevna
El lago de soda Doroninskoe es un monumento natural hidrológico, el lago de soda más grande del este de Siberia. El área del embalse en diferentes estaciones y años varía de 3,7 a 4,8 km2. La profundidad media del agua es de unos 4 m, la mayor es de 6,5 M. En el lago se encuentra el depósito de refresco auto-precipitado más famoso de Transbaikalia.
Dioscórides Pedanius Griego de origen, médico, farmacólogo y naturalista, uno de los fundadores de la botánica, Dioscórides Pedanius nació en Anazarba, Cilicia, Asia Menor (actual Nazarva). Dioscórides viajó mucho con el ejército romano bajo el emperador Nerón, practicando la medicina militar, recolectando e identificando plantas. El trabajo principal de Dioscórides - "De materia medica" ("Sobre sustancias medicinales") contiene una descripción de 600 plantas, 1000 preparaciones medicinales diferentes. En la Edad Media, la "De materia médica" se consideraba la principal fuente de conocimiento en botánica y farmacología.
Henri Louis Duhamel du Monceau Pedro el Grande
LeBlanc Estudió medicina, asistió a las conferencias de química impartidas por G. Ruel en el Jardín Botánico de París. En 1791, Nicola Leblanc recibió una patente por "Un método para convertir la sal de Glauber en soda". LeBlanc ofreció su tecnología para producir refrescos al duque Felipe de Orleans, de quien era médico personal. En 1789, el duque firmó un acuerdo con LeBlanc y le asignó doscientas mil libras de plata para la construcción de la planta. Una planta de refrescos en los suburbios de Paris Saint-Genis se llamaba "Franciade - Leblanc Soda" y producía diariamente entre 100 y 120 kg de refresco. Durante la Revolución Francesa de 1793, el duque de Orleans fue ejecutado, su propiedad confiscada y la fábrica de refrescos y la propia patente de Leblanc fueron nacionalizadas. Solo siete años después, LeBlanc fue devuelto a la planta en ruinas, que no había podido restaurar.
Propósito: Investigar la dependencia de la conductividad eléctrica de una solución acuosa de bicarbonato de sodio con la temperatura y concentración de la solución acuosa.
Objetivos: Estudiar la literatura sobre el tema de investigación. Realice una encuesta de conocimientos sobre los diversos usos del bicarbonato de sodio. Aprenda a preparar una solución de bicarbonato de sodio de varias concentraciones. Investigar la dependencia de la conductividad eléctrica de la concentración de la solución y la temperatura.
Relevancia de la investigación La soda es una sustancia multifacética, su aplicación es diferente. La soda se utiliza desde la industria alimentaria hasta la metalurgia. Conocer sus propiedades siempre es relevante.
La soda es una sustancia multifacética.
Ámbito de aplicación del bicarbonato de sodio química industria ligera industria textil industria alimentaria industria médica metalurgia
Industria química En la industria química: para la producción de tintes, espumas y otros productos orgánicos, reactivos de fluoruro, productos químicos domésticos.
Metalurgia En metalurgia - en la precipitación de metales de tierras raras y flotación de minerales.
Industria textil y textil ligera (acabado de tejidos de seda y algodón). industria ligera: en la producción de suela de caucho y cuero artificial, curtido (curtido y neutralización del cuero).
Industria alimentaria En la industria alimentaria: panadería, confitería, preparación de bebidas.
Industria médica En la industria médica: para la preparación de soluciones inyectables, medicamentos antituberculosos y antibióticos.
Cuestionario ¿En qué áreas de la industria cree que se utiliza el bicarbonato de sodio? Industria alimentaria Medicina Metalurgia Industria química Industria ligera En casa
Resultados de la Encuesta
Conclusión de la encuesta La mayoría de los encuestados respondió que los refrescos se utilizan con mayor frecuencia en la vida cotidiana, en la industria alimentaria y en la industria química.
Hipótesis Si aumenta la concentración de una solución acuosa de bicarbonato de sodio, aumentará su conductividad eléctrica.
Experiencia N ° 1 "Preparación de una solución acuosa de bicarbonato de sodio" Objetivo: aprender a preparar una solución acuosa de bicarbonato de sodio de diversas concentraciones. Equipo: 3 vasos de precipitados, bicarbonato de sodio, agua filtrada, balanza, pesas.
No. Masa de refresco (g) Masa de agua (ml) Concentración de refresco (%) 1 4 96 4 2 8 92 8 3 12 88 12
Conclusión: Experimentalmente aprendí a preparar una solución acuosa de bicarbonato de sodio de varias concentraciones.
Experimento nº 2 "Investigación de la conductividad eléctrica de una solución de bicarbonato de sodio" Objetivo: demostrar que con un aumento en la concentración de una solución de bicarbonato de sodio aumenta su conductividad eléctrica. Equipo: Fuente de alimentación, 2 electrodos, 3 vasos con solución de soda de varias concentraciones, amperímetro, voltímetro, cables de conexión, llave.
Diagrama de instalación
Tabla No. Concentración de sosa I (A) U (B) R (Ohm) λ = 1 / R (1 / Ohm = Cm) 1 4 1.0 6 6 0.17 2 8 1.4 6 4.9 0.23 3 12 1.7 6 3.53 0.28
Fórmulas para calcular R = U / I (Ohm = V / A) λ = 1 / R (1 / Ohm = Cm) (Siemens)
Conclusión: Experimentalmente aprendí a determinar la conductividad eléctrica del bicarbonato de sodio y estaba convencido de que cuanto mayor era la concentración de la solución, mayor era la conductividad eléctrica de la solución de bicarbonato de sodio. Y la resistencia de la solución, al aumentar la concentración, disminuye.
Experimento nº 3 "Investigación de la dependencia de la conductividad eléctrica de la temperatura de la solución" Objetivo: Asegurarse de que la conductividad eléctrica de la solución depende de la temperatura. Equipo: Termómetro, Fuente de alimentación, 2 electrodos, 3 vasos con solución de soda de varias concentraciones, amperímetro, voltímetro, cables de conexión, llave, elemento calefactor.
Tabla de% de solución t о С solución I (A) U (B) R (Ohm) λ (Cm) 4 18 1 6 6 0.17 19 1.03 6 5.83 0.172 20 1.05 6 5.71 0.175 21 1.08 6 5.56 0.180 22 1.1 6 5.45 0.183
Gráfico 1. Dependencia de la resistencia de la solución a la temperatura
Gráfico 2. Dependencia de la conductividad eléctrica de la temperatura
Conclusión: es obvio por experiencia que la conductividad eléctrica aumenta con el aumento de temperatura. Cuando se calienta, la velocidad de los iones aumenta, acelerando así la transferencia de cargas de un punto a otro, de un electrodo a otro.
Conclusión: Después de estudiar la literatura sobre el tema de investigación, realizando un relevamiento sociológico, llegamos a la conclusión: La sosa es una sustancia multifacética con diferentes propiedades, la resistencia de una solución de soda depende de su concentración. La conductividad de una solución también depende de la concentración. La conductividad eléctrica aumenta al aumentar la temperatura.
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Avance:
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"Estudio de la conductividad eléctrica de una solución acuosa de bicarbonato de sodio"
Introducción
La soda era conocida por el hombre desde aproximadamente un año y medio hasta dos mil años antes de Cristo, y tal vez incluso antes. Se extrajo de los lagos de soda y se extrajo de algunos depósitos en forma de minerales. La primera información sobre la obtención de refrescos mediante la evaporación del agua de los lagos de refrescos se remonta al año 64 d.C. Los alquimistas de todos los países, hasta el siglo XVIII, parecían ser una especie de sustancia que chisporroteaba con la liberación de algún tipo de gas bajo la acción de los ácidos conocidos en esa época: acético y sulfúrico. En la época del médico romano Dioscórides Pedania, nadie tenía ni idea de la composición de la soda. En 1736, el químico, médico y botánico francés Henri Louis Duhamel de Monceau pudo obtener por primera vez soda muy pura del agua de los lagos de soda. Pudo establecer que la soda contiene el elemento químico "Natr". En Rusia, incluso en la época de Pedro el Grande, la gaseosa se llamaba "zoda" o "picazón" y hasta 1860 se importaba del extranjero. En 1864, apareció en Rusia la primera planta de refrescos basada en la tecnología del francés Leblanc. Fue gracias a la aparición de sus propias fábricas que la gaseosa se hizo más accesible y comenzó su camino victorioso como químico, culinario e incluso medicinal.
En la industria, el comercio y en la vida cotidiana, varios productos se encuentran bajo el nombre de sosa: carbonato de sodio - carbonato de sodio anhidro Na 2 CO 3 , bicarbonato de sodio - bicarbonato de sodio NaHCO 3
, a menudo llamado bicarbonato de sodio, sodio cristalino Na 2 CO 3 10H 2 O y Na 2 CO 3 H 2 O y soda cáustica, o soda cáustica, NaOH.
El bicarbonato de sodio moderno es un producto industrial típico
Actualmente, el mundo produce varios millones de toneladas de refrescos al año para diversos usos.
La soda es una sustancia multifacética, su uso es diferente. La soda se utiliza desde la industria alimentaria hasta la metalurgia. Me interesé por estas sustancias que todo el mundo tiene en la casa y decidí estudiar cómo se manifiestan las diversas propiedades de una solución acuosa de refresco en función de la temperatura y concentración de la solución.
Entonces, teníamos una meta:
Investigar la dependencia de la conductividad eléctrica de una solución acuosa de bicarbonato de sodio de la temperatura y concentración de la solución acuosa.
Tareas:
- Examine la literatura sobre el tema de investigación.
- Realice una encuesta de conocimientos sobre los diversos usos del bicarbonato de sodio.
- Aprenda a preparar una solución de bicarbonato de sodio de varias concentraciones.
- Investigar la dependencia de la conductividad eléctrica de la concentración de la solución y la temperatura.
La relevancia de la investigación:
La soda es una sustancia multifacética, su uso es diferente. La soda se utiliza desde la industria alimentaria hasta la metalurgia. Conocer sus propiedades siempre es relevante.
La diapositiva muestra los principales usos del bicarbonato de sodio.
- industria química
- industria de la luz
- industria textil
- industria de alimentos
- industria médica
- metalurgia
Entonces, en la industria química, para la producción de tintes, espumas y otros productos orgánicos, reactivos de fluoruro, productos químicos domésticos.
- En metalurgia: durante la precipitación de metales de tierras raras y la flotación de minerales.
- En la industria textil (acabado de tejidos de seda y algodón).
- En la industria ligera: en la producción de suela de caucho y cuero artificial, curtido (curtido y neutralización del cuero).
- En la industria alimentaria: panadería, confitería, preparación de bebidas.
- En la industria médica: para la preparación de soluciones inyectables, medicamentos antituberculosos y antibióticos.
Después de estudiar material teórico, decidí preguntarles a mis compañeros si saben en qué áreas de la industriase usa bicarbonato de sodio:
- En casa
- Industria de alimentos
- La medicina
- Industria química
- Metalurgia
- Industria de la luz
Estos son los resultados de la encuesta: la mayor cantidad de encuestados respondió:
- En casa -63%
- Industria alimentaria-71%
- Industria química: 57%, el menor número de encuestados indicó el uso de refrescos en la metalurgia y la industria ligera.
Para seguir investigando, fue necesario que preparara una solución acuosa de varias concentraciones.
Hipótesis
Entonces, si aumenta la concentración de una solución acuosa de bicarbonato de sodio, aumentará su conductividad eléctrica.
II. parte experimental
"Estudio de la conductividad eléctrica de una solución acuosa de bicarbonato de sodio"
Objetivo: asegúrese de que haya portadores de electricidad en una solución acuosa de sosa: iones que conduzcan una corriente eléctrica.
Equipo: bicarbonato de sodio, vasos químicos de vidrio resistente al calor, electrodos, cables de conexión, fuente de alimentación, amperímetro, voltímetro, llave, balanzas de laboratorio, pesas, termómetro, cocina eléctrica.
Experiencia 1. "Preparación de una solución acuosa de bicarbonato de sodio"
Objetivo: Aprenda a preparar una solución acuosa de bicarbonato de sodio de varias concentraciones.
Equipo: Vasos químicos hechos de vidrio resistente al calor, agua filtrada, balanzas, pesas, bicarbonato de sodio.
Ejecución de experiencia:
- Cuelga 4 g de bicarbonato de sodio en la balanza;
- Vierta 96 ml en un vaso de precipitados. agua filtrada;
- Vierta la soda en un vaso de agua y mezcle bien;
- Repita el experimento para preparar una solución de 8% y 12%
Peso de la soda (g) | Cantidad de agua (ml) | concentración de refresco en (%) |
|
Conclusión: Experimentalmente, aprendí a preparar una solución acuosa de bicarbonato de sodio de varias concentraciones.
Experiencia 2. "Estudio de la conductividad eléctrica de una solución de bicarbonato de sodio"
Objetivo: Demuestre que con un aumento en la concentración de la solución de soda, su conductividad eléctrica aumenta.
Equipo: tres vasos con una solución de bicarbonato de sodio de varias concentraciones, una fuente de alimentación, un amperímetro, un voltímetro, cables de conexión, una llave inglesa, electrodos.
La resistividad es un valor escalar numéricamente igual a la resistencia de un conductor cilíndrico homogéneo de unidad de longitud y unidad de área... Cuanto mayor sea la resistencia específica del material conductor, mayor será su resistencia eléctrica.
La unidad de resistividad es el ohmímetro (1 ohmio).
Ejecución de experiencia:
- Montar el circuito eléctrico de acuerdo con el diagrama;
- Coloque los electrodos en un vaso de precipitados con una concentración de solución de bicarbonato de sodio al 4%, 8% y 12%;
- Mida las lecturas del amperímetro y voltímetro;
- Calcule la resistencia de la solución;
- Calcule la conductividad de la solución.
Tabla 2.
Concentración de refresco | I A) | U (B) | R (ohmios) | λ = 1 R (1Ω = cm) |
|
0,17 |
|||||
0,23 |
|||||
3,53 | 0,28 |
Para el experimento, se ensambló un circuito eléctrico de acuerdo con el esquema. Al cambiar la concentración de la solución acuosa, registramos las lecturas del amperímetro y del voltímetro.
Las mediciones se realizaron a una temperatura de 18 0 C y presión atmosférica 757 mm Hg.
Conclusión: Experimentalmente, aprendí a determinar la conductividad eléctrica del bicarbonato de sodio y estaba convencido de que cuanto mayor era la concentración de la solución, mayor era la conductividad eléctrica de la solución de bicarbonato de sodio. Y la resistencia de la solución, al aumentar la concentración, disminuye. En consecuencia, con una solución de bicarbonato de sodio al 12%, la conductividad será más alta y la resistencia la más baja.
Experiencia 3. "Estudio de la dependencia de la conductividad eléctrica de la temperatura de la solución"
Objetivo: Compruebe que la conductividad cambie con la temperatura.
Equipo: tres vasos con una solución de bicarbonato de sodio de varias concentraciones, una fuente de energía, un amperímetro, un voltímetro, cables de conexión, una llave, electrodos, un termómetro, una estufa eléctrica.
Ejecución de experiencia:
- Montar la instalación de acuerdo con el esquema;
- Ponga una solución de bicarbonato de sodio al 4% en el azulejo;
- Encienda los mosaicos;
- Registre la temperatura de la solución;
- Mida las lecturas del amperímetro y voltímetro a través de cada grado de la solución;
- Calcule la resistencia y la conductividad eléctrica usando las fórmulas.
1,05
5,71
0,175
1,08
5,56
0,180
5,45
0,183
λ = 1R (1Ω = cm)
Conclusión: Es obvio por experiencia que la conductividad eléctrica aumenta con la temperatura. Cuando se calienta, la velocidad de los iones aumenta, acelerando así la transferencia de cargas de un punto a otro.
Gráfica 1. La dependencia de la resistencia de la solución a la temperatura.
Gráfico 2. Dependencia de la conductividad eléctrica de la temperatura.
Conclusión
Habiendo estudiado la literatura sobre las propiedades del bicarbonato de sodio, su uso en medicina, industria alimentaria, vida cotidiana, después de realizar una serie de experimentos, nos convencimos de que:
- La soda es una sustancia multifacética con diferentes propiedades.
- La resistencia de la solución de soda depende de su concentración.
- La conductividad de una solución también depende de la concentración.
- La conductividad eléctrica aumenta al aumentar la temperatura.
Literatura
- Tecnología química general. Ed. I.P. Mukhlenova. Libro de texto para las especialidades químico-tecnológicas de las universidades. - M.: Escuela superior.
- Fundamentos de química general, vol. 3, B.V. Nekrasov. - M.: Química, 1970.
- Tecnología química general. Furmer I.E., Zaitsev V.N. - M.: Escuela superior, 1978.
- Tecnología química general, ed. I. Volfkovich, vol. 1, Soda M. - L., 1953, pág. 512-54;
- Benkovsky V., Technology of sodoproducts, M, 1972;
- Shokin I. N., Krasheninnikov soda A., Soda Technology, M., 1975.
