Щелок — понятие, виды и применение¶
Щелок — это водный раствор щёлочей (гидроксидов щелочных и щёлочноземельных металлов), получаемый при их растворении в воде либо как побочный продукт ряда химических производств. Термин также обозначает раствор, образующийся при омылении жиров щелочью. Щелоки относятся к числу сильных коррозионно-активных веществ и широко применяются в промышленности, сельском хозяйстве и бытовой химии.
¶Химическая природа
Щелочи — класс неорганических соединений, в растворе диссоциирующих с образованием гидроксид-иона OH⁻. Именно высокая концентрация гидроксид-ионов определяет основные свойства щелоков: способность нейтрализовать кислоты, омылять жиры, растворять некоторые оксиды и гидролизовать органические вещества.
Основные щелочи, используемые для приготовления щелоков:
- Гидроксид натрия (NaOH) — едкий натр, наиболее распространённый компонент бытовых и промышленных щелоков;
- Гидроксид калия (KOH) — едкое кали, применяется в производстве мягких мыл;
- Гидроксид лития (LiOH) — используется в специальных составах;
- Гидроксиды щёлочноземельных металлов — гидроксид кальция Ca(OH)₂ (пушонка), гидроксид бария Ba(OH)₂.
Показатель pH щелочных растворов, как правило, превышает 7 и может достигать 14 при высоких концентрациях.
¶Виды щелоков
По происхождению различают:
- Синтетические щелоки — получают растворением технических щелочей в воде. Наиболее известный пример — раствор едкого натра, применяемый для прочистки засорившихся канализационных труб.
- Жидкие щелоки при омылении — побочный продукт производства мыла, содержащий глицерин, соли жирных кислот и избыток щёлочи.
- Зольный щелок — исторический продукт, получаемый вымачиванием (вымачиванием) древесной золы. Зола лиственных пород содержит до 50 % карбоната калия K₂CO₃, из которого вода извлекает растворимые соли. Зольный щелок использовался для стирки белья и приготовления мыла с античных времён.
- Промышленные щелочные отходы — образуются в целлюлозно-бумажной промышленности (щелочные отходы при варке целлюлозы), в металлургии и при дублении кож.
¶Производство
Основной промышленный способ получения щелочей — электролиз растворов хлорида натрия (мембранный и диафрагменный методы), в результате которого получают гидроксид натрия, хлор и водород. Щёлочь также производят карбонатным методом (метод Сольвэя), а гидроксид калия — из карбоната калия, получаемого из полевых шпатов.
¶Применение
¶В промышленности
Щелоки применяются при производстве бумаги и целлюлозы (в щелочном способе варки древесины), в текстильной промышленности для отбеливания и мерсеризации хлопчатобумажных тканей, в нефтепереработке для нейтрализации кислых компонентов сырья. Гидроксид натрия используется в производстве мыла, синтетических моющих средств, в химической промышленности как сырьё для синтеза различных соединений.
¶В быту
Щелочные растворы применяются для прочистки канализации, обезжиривания поверхностей, удаления органических загрязнений. Средства бытовой химии на основе гидроксида натрия входят в состав средств для чистки труб, духовок и жарочных поверхностей.
¶В сельском хозяйстве
Растворы щелочей используются для дезинфекции помещений, обработки семян, а также в качестве компонентов удобрений. Известкование кислых почв проводят гидроксидом или оксидом кальция.
¶В пищевой промышленности
Щелочные растворы применяются при производстве щёлочного (мочёного) какао, при обработке оливок, в качестве регулятора кислотности (обозначается как пищевая добавка Е524 — гидроксид натрия, Е525 — гидроксид калия). Тесто для некоторых видов лапши (например, рамена) обрабатывается щелочью, что придаёт ему характерную текстуру.
¶Опасность и меры предосторожности
Щелоки относятся к веществам 1-го и 2-го классов опасности. Гидроксид натрия и гидроксид калия вызывают тяжёлые химические ожоги кожи и слизистых оболочек, повреждают ткани глаз. При смешивании с кислотами происходит бурная экзотермическая реакция; при контакте с алюминием выделяется взрывоопасный водород.
Работа с щелоками требует использования средств индивидуальной защиты: перчаток, защитных очков, фартуков. При попадании на кожу необходимо промыть место большим количеством воды; при попадании в глаза — немедленно обратиться к врачу.
¶Экологические аспекты
Сброс щелочных стоков в водоёмы без нейтрализации приводит к повышению pH воды, гибели водных организмов и нарушению экосистем. На промышленных предприятиях щелочные отходы нейтрализуют кислотами или осаждают известью перед сбросом в очистные сооружения.
¶Исторический очерк
Древнейшим способом получения щелока было вымачивание древесной золы. Зольный щелок применялся в Древнем Египте, Греции и Риме для стирки и производства мыла. В России традиционное мыловарение также основывалось на зольном щелоке. С развитием химической промышленности в XIX веке появились промышленные методы получения едкого натра, вытеснившие зольную технологию.
Источники:
- Хомченко Г. П. Химия для поступающих в вузы
- Реми Г. Курс общей химии
- Кузнецов В. И. Общая химия
- Фадеев Г. Н. Курс общей химии для вузов
- Справочник химика: в 2 т. — Л.: Химия