Влияние температуры на процесс каустификации неоднозначно. Повышение температуры снижает константу равновесия и равновесную степень каустификации вследствие увеличения растворимости карбоната кальция; с другой стороны, повышение температуры увеличивает скорость реакции (5), а также скорость отстаивания шлама карбоната кальция. Поэтому каустификацию ведут при повышенной температуре 80-1000 С в реакторах – каустицерах, обогреваемых острым паром или при помощи змеевиков, по которым циркулирует пар. /1/

Влияние технологических параметров на степень каустификации подробнее представлено в приложении 1.

3. Исходный уровень знаний

Для выполнения лабораторной работы студент должен знать:

1) правила работы в химической лаборатории;

2) химические и физические свойства используемых соединений;

3) понятие о концентрации растворов: процентная (массовая доля), молярная, нормальность;

4) определение грамм-эквивалента вещества для различных соединений: кислот, солей, оснований;

5) метод кислотно-основного титрования, метод весового анализа, правила приготовления растворов, фильтрование (простое и под вакуумом), способы определения плотности растворов;

6) закон эквивалентов и методы расчета концентрации раствора и содержание вещества;

7) понятие о гетерогенных системах.

Для выполнения лабораторной работы студент должен уметь:

1) правильно пользоваться химической посудой и лабораторным оборудованием;

2) взвешивать необходимое количество вещества;

3) приготавливать растворы требуемой концентрации;

4) проводить титрование и фильтрование.

4. Цель самоподготовки

Для проведения лабораторной работы «Каустификация содового раствора» студент должен самостоятельно изучить следующие вопросы:

1) правила техники безопасности при выполнении данной работы;

2) теоретические основы производства гидроксида натрия известковым методом;

3) влияние температуры и соотношения исходных реагентов в загрузке на равновесную степень каустификации;

4) методику выполнения лабораторной работы;

5) методы обработки экспериментальных данных.

5. Инструкция по технике безопасности

В лабораторной работе используются вредные вещества: гидроксид натрия, оксид кальция, карбонат натрия. Водные растворы этих веществ имеют щелочные свойства. Все сильные основания при высоких концентрациях вызывают тяжелые ожоги кожи и слизистых оболочек. /3, 4, 8/.

Первая помощь при ожогах кислотами и щелочами

В лабораторной работе «Каустификация содового раствора» используются вредные вещества: гидроксид натрия, оксид кальция, карбонат натрия, соляная кислота. Все сильные основания и кислоты при высоких концентрация вызывают тяжелые ожоги кожи и слизистых оболочек.

При проливе крепких кислот или растворов сильных щелочей необходимо немедленно отключить все нагревательные приборы, пролитый продукт засыпать песком или собрать тряпкой, песок (тряпку) удалить из лаборатории, рабочее место промыть водой после чего дополнительно обработать слабым раствором щелочи (кислоты) соответственно и снова – водой. В случае необходимости проветрить комнату.

При ожоге гидроксидом натрия необходимо хорошо и обильно промыть пораженное место проточной водой, затем 2 % - ным раствором уксусной кислоты (или 3 % - ным раствором борной кислоты) и снова водой. Попадание даже очень маленьких кусочков или капель концентрированного раствора едкого натра в глаза может вызвать ожоги с полной потерей зрения. Поэтому необходимо срочно снять кусочки со слизистых глаз (вымыть водой). После удаления кусочков и капель обильно смыть водой, нейтрализовать так же раствором борной кислоты и повторно промыть водой.

Оксид кальция при попадании на кожу вызывает глубокие ожоги (язвы) и тяжелые ожоги глаз. Так как оксид кальция широко растворим в воде, то с кожи его можно удалить растительным или машинным маслом. Глаза промыть водой в течение 10-15 минут и затем 5 % - ным раствором хлорида аммония.

При ожоге соляной кислоты необходимо сразу же (в течение 5-10 минут) промыть пораженное место под сильной струей воды; обработать раствором 3 %-ной соды.

Примечание: во всех случаях поражения глаз щелочами и кислотами необходимо после оказания первой помощи обратиться к врачу – офтальмологу. /6, 7/

Карбонат натрия (кальцинированная сода) представляет собой бесцветные кристаллы с высокой степенью гигроскопичности. Растворимость в воде 16, 69 % по массе, поглощают углекислый газ из воздуха. Растворы имеют сильно щелочную реакцию. Температура плавления + 8530 С.

Гидроксид натрия (едкий натр, каустическая сода) представляет собой белые непрозрачные кристаллы. Сильное основание, которое поглощает углекислый газ и воду из воздуха. Водные растворы имеют сильно щелочную реакцию, температура плавления + 3230 С. ПДК в воздухе – 0,5 мг/м3.

Оксид кальция (негашеная известь) представляет собой гироскопический, белый порошок, состоящий из бесцветных кристаллов. Энергично взаимодействует с водой, образуя гидроксид кальция – гашеную известь. Водные растворы имеют сильнощелочную реакцию. Температура плавления + 26300С.

Все работы с каустической содой и негашеной известью следует проводить в специальной одежде и в защитных очках. /3-5,7,8/

В лабораторной работе используется стеклянная химическая посуда: воронка Бюхнера, колба Бунзена, мензурки, коническая и мерные колбы, цилиндры, фарфоровый стакан и др.; оборудование: водяной термостат, насос Камовского, технические весы. При выполнении лабораторной работы необходимо руководствоваться общими требованиями по охране труда в химической лаборатории./7/

Дополнительно инструкция по технике безопасности к лабораторной работе «Каустификация содового раствора» включает следующие позиции:

1) при приготовлении растворов карбоната натрия, гидроксида кальция растворение вести в условиях охлаждения водой, используя водяную баню или кристаллизатор. Работу проводить в перчатках и защитных очках;

2) экспериментальная часть лабораторной работы проводится в вытяжном шкафу. За 30 минут до начала выполнения опытов необходимо включить вытяжку;

3) перед включением электроприборов проверить заземление мешалки и термостата;

4) отрегулировать работу перемешивающего устройства для обеспечения равномерности перемешивания без разбрызгивания жидкости;

5) взвешивание карбоната натрия и оксида кальция осуществлять в бюксах;

6) каустицер должен быть обязательно термостойким. Для этого используют специальную химическую посуду из стекла или фарфора (рекомендуется в качестве каустицера применять фарфоровый стакан емкостью 1000 мл);

7) отбор проб в реакционной смеси осуществлять с помощью пипетки и резиновой груши. Категорически запрещается засасывать жидкость в пипетку ртом;

8) при титровании негашеной извести в ступке быть предельно аккуратным и внимательным, так как при растирании пестиком комочков извести может произойти выплескивание содержимого;