В данной статье рассматривается химическая реакция между гидридом натрия (NaH) и водой (H2O), а также свойства и применение получаемых веществ.
Уравнение реакции
При взаимодействии гидрида натрия с водой происходит обмен атомами водорода между реагентами с образованием гидроксида натрия (NaOH) и молекулярного водорода (H2):
NaH + H2O → NaOH + H2
Данная реакция является окислительно-восстановительной, так как изменяются степени окисления атомов водорода. В исходных веществах степень окисления водорода составляет -1 (в NaH) и +1 (в H2O), а в конечном продукте H2 она равна 0.
Свойства продуктов реакции
Гидроксид натрия (NaOH):
- Белое твердое гигроскопичное вещество
- Хорошо растворимо в воде с большим выделением тепла
- Является сильным основанием и электролитом
- Широко используется в промышленности для производства мыла, бумаги, искусственных волокон и др.
Водород (H2):
- Бесцветный горючий газ без запаха
- Очень легкий, в 14 раз легче воздуха
- Практически нерастворим в воде
- Применяется для производства аммиака, метанола, получения водородного топлива
Получение гидрида натрия
В лабораторных условиях гидрид натрия можно получить по следующим реакциям:
- Взаимодействие металлического натрия с газообразным водородом при 300-500°С:
2Na + H2 → 2NaH
- Пропускание газообразного водорода через расплавленный натрий:
2Na(ж) + H2(г) → 2NaH(ж)
- Реакция гидрида лития LiH с хлоридом натрия NaCl при 350°C:
2LiH + 2NaCl → 2NaH + 2LiCl
В промышленности чаще всего используется первый метод - прямое взаимодействие натрия с водородом. Реакция проводится в специальных реакторах под давлением водорода при температуре около 400°C.
Таким образом, в результате окислительно-восстановительной реакции гидрида натрия NaH с водой H2O образуется гидроксид натрия NaOH и водород H2. Данные вещества находят широкое применение в промышленности и научных исследованиях.
Применение гидроксида натрия
Гидроксид натрия находит широкое применение в различных отраслях промышленности:
- Производство мыла и синтетических моющих средств
- Отбеливание целлюлозы в целлюлозно-бумажной промышленности
- Получение текстильных волокон (вискозы, ацетатного шелка)
- Нефтепереработка и нефтехимия
- Производство растворителей, красителей и других органических веществ
Также гидроксид натрия используется в качестве электролита в никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторах. При взаимодействии с оксидом алюминия он образует алюминат натрия:
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O
Применение водорода
В промышленности водород широко используется для синтеза аммиака по реакции Габера-Боша:
N2 + 3H2 → 2NH3
Получаемый аммиак затем применяется как сырье для производства азотных удобрений, пластмасс, взрывчатых веществ.
Кроме того, из водорода и оксида углерода(IV) синтезируют метанол:
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O
Метанол используется для получения формальдегида, уксусной кислоты и других органических соединений. Также на его основе производят высококачественное топливо.
Получение бромида натрия
При взаимодействии гидросульфида натрия NaHS с бромом Br2 в водном растворе образуется бромид натрия в соответствии с реакцией:
NaHS + Br2 + H2O → NaBr + SO2 + 2HBr
Бромид натрия используется как компонент сверхпроводящих сплавов, а также применяется в производстве фармацевтических субстанций и фотоматериалов.
Разложение карбоната натрия
Под действием температуры более 850°C карбонат натрия Na2CO3 разлагается с образованием оксида натрия Na2O:
Na2CO3 → Na2O + CO2↑
Получаемый оксид натрия используется для производства стекла, мыла, синтетических моющих средств.
Безопасность при работе с гидридом натрия
Гидрид натрия относится к пирофорным и взрывоопасным веществам. При контакте с воздухом или влагой он может самовоспламеняться и реагировать бурно с выделением водорода. Поэтому при работе с NaH необходимо:
- Проводить реакции в вытяжном шкафу
- Исключить попадание воздуха и влаги
- Использовать инертную атмосферу
- Применять средства индивидуальной защиты
Соблюдение мер безопасности позволит предотвратить воспламенение и взрыв реагентов.
