氢氧化钠和盐酸有什么区别?
盐水解
在欧洲,直到19年底,烧碱是由草木灰、纯碱和氢氧化钙作用制得的。
1773年,瑞典化学家舍勒用氧化铅加热盐溶液,得到氢氧化钠溶液和黄色氯氧化铅颜料,使氢氧化钠转化为碳酸钠。
亚铁盐法出现在1882的德国。这是将干燥的碳酸钠与粉碎的氧化铁以1: 3的比例混合。将混合物放入炉中煅烧,生成熔融的铁酸钠。热水作用于铁酸钠时,分解成氢氧化钠溶液和氧化铁。
1800年意大利物理学家伏特发明电池后,化学家克鲁克申克用它来电解盐,在阴极检测到氢氧化钠。
直到19的60年代末电机出现,才通过电解廉价的盐溶液得到氢氧化钠。
电解盐溶液在阴极产生氢气,在阳极产生氯气。氢氧化钠保留在溶液中。
然而,产生的氯会与氢氧化钠反应。氯化钠和次氯酸钠再次产生。
为了解决这个问题,科学家和技术人员寻求解决方案。他们在两极之间设置隔离层,将电解槽分成两部分,一部分是阴极室,一部分是阳极室,防止电解产物相互作用。隔离层也要让离子自由通过,电解才能正常进行。
1890年Grisi化工厂与March Weber公司联合开发水泥隔膜电解槽。1903年,胡克电化学公司研制出石棉隔膜电解槽。于是,各种隔膜投入生产。
就这样,在19年末,20世纪初,电解水的隔膜槽中制备了大量的氢氧化钠。
由于盐在隔膜槽中不能完全分解,配制的氢氧化钠溶液中含有一定量的盐,必须蒸发浓缩使盐结晶出来,才能得到纯净的氢氧化钠。
汞溶液法
1892年,旅居英国的美国化学技师卡斯特勒提出用汞作阴极电解盐水制备氢氧化钠,并获得专利。
钠离子(Na+)在汞电极上比氢离子(H+)更容易放电,获得电子后生成金属钠。它与汞形成钠汞齐。将合金引入钠溶解室以产生氢氧化钠和氢气。
这样,在电解池中不需要隔膜层,并且获得的氢氧化钠溶液具有高浓度。
然而,奥地利化学工程师Kirli率先采用了这种方法。他在卡斯特勒之前用这种方法获得了专利。这两位化学家愿意合作,并且不打算提起诉讼。1895年,卡斯特勒-柯里制碱公司成立,分别于1896和1897在美国尼亚加拉瀑布和英国英格兰柴郡朗科恩城建厂投产。尼亚加拉瀑布有大量的电力供应。朗科恩北部靠近爱尔兰海,盐的供应丰富。到1898,龙岗市工厂每天将生产20吨氢氧化钠和40吨漂白粉(漂白粉是从熟石灰中吸收氯气制成的)。
全氟磺酸电解
汞电极制备的氢氧化钠浓度高,含盐量少,无需蒸发浓缩,可直接用于对氢氧化钠要求较高的化工行业。但在汞电极电解生产过程中,汞蒸气逸出,对操作人员的健康危害很大,汞渣的排放污染环境,运行成本高。20世纪60年代,美国杜邦公司开发了全氟磺酸离子膜。
这种膜具有选择性,只允许少量带Na+带的水分子透过,Cl-被阻挡,使阴极产物氢氧化钠溶液中NaCl含量低,成为第三种电解方法。
盐酸的制备
由于石墨电极不耐侵蚀,美国厂商采用一种新的电极,即钛电极,外层为铂、钌或铱。
电解得到的氯气最初用于制造漂白粉等。直到1912年,卡斯特勒-柯里碱业公司才开始用氯气在氢气中点燃生成氯化氢气体,氯化氢气体溶于水生成盐酸。
盐酸是1浓硝酸和3浓盐酸的混合物,虽然是7、8世纪阿拉伯炼金术士制造的。当时是在蒸馏绿矾(硫酸亚铁)得到的硫酸中加入硝石(硝酸钾)和天然氯化铵制成的。然而,作为一种单独的盐酸,它最早是在17世纪由比利时医生赫尔蒙加热盐和干粘土得到的。1658年,德国化学家glauber通过氧化钠和硫酸反应制造了它。18年底,在路伯伦制碱过程中,副产盐酸。除了氧化钠,电解盐水还可以得到盐酸,可谓“电”两用。
关于氢气和氯气直接合成氯化氢气体,法国化学教授Gautier和Hailie在1897发表研究报告指出,这两种气体混合物在黑暗中放置15~16个月后没有变化,在一般光照下慢慢化合。在强光下,反应迅速加速,而在阳光下,会发生爆炸。1902年,英国化学家米勒和罗素发现,这两种气体事先干燥,在阳光下混合后不会爆炸。因此,由氢气和氯气直接合成氯化氢气体必须预先干燥。
燃烧器由两根同心管组成。干燥的氯气从下部内管进入。干燥的氢气通过外管进入。如果外管充氯气,内管充氢气,燃烧后有氯气残留,影响工人健康,对工厂附近的居民和农作物有害。氢气和氯气合成时,产生大量的热量。产生的氯化氢气体被冷却并用水收集以获得盐酸。
中国企业家吴(1891~1953)于1999年在上海创办天元电化厂。最早在我国,用隔膜法电解盐水生产氢氧化钠,用副产氯气和氢气合成盐酸制造味精,氯气还用于制造漂白粉、氯酸钾和火柴。