Cách điều chế NaOH kèm phương trình và hiện tượng

Cách điều chế NaOH bằng các phương trình và hiện tượng. NaOH là hóa chất được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như xử lý nước, sản xuất giấy,… Tùy theo mục đích sử dụng và sản xuất mà NaOH có thể được điều chế bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong bài viết dưới đây, Vũ Hoàng tổng hợp 5 phương pháp điều chế NaOH trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm. Hãy theo dõi ngay bây giờ!

Cách điều chế NaOH có phương trình, hiện tượng

Một số thông tin về NaOH

NaOH hóa học là gì?

Natri hydroxit (NaOH), còn được gọi là xút hoặc xút, là một bazơ mạnh. Có công thức hóa học đơn giản bao gồm một nguyên tử natri (Na), một nguyên tử oxy (O2) và một nguyên tử hydro (H). NaOH tồn tại ở dạng rắn, thường xuất hiện dưới dạng viên, hạt hoặc vảy màu trắng. Khi hòa tan vào nước, NaOH tạo ra dung dịch kiềm mạnh, tỏa nhiều nhiệt.

Đặc tính nổi bật của NaOH là dễ hút ẩm và phản ứng nhanh với nước, axit và chất béo. Đây là hóa chất quan trọng trong nhiều lĩnh vực: sản xuất xà phòng, xử lý nước, chế biến thực phẩm,…

Nguồn gốc của NaOH

Có thể bạn đã biết, NaOH là một loại hóa chất cực kỳ phổ biến với vô số ứng dụng trong sản xuất và đời sống. Tuy nhiên, NaOH tinh khiết hoặc ở nồng độ cao không tồn tại trong tự nhiên. Điều này có nghĩa là 100% sản lượng NaOH trên thế giới phải được sản xuất nhân tạo.

Nguyên nhân là do NaOH có tính hút ẩm mạnh, dễ hấp thụ hơi nước và CO₂ để tạo thành natri cacbonat. Đồng thời có tính kiềm mạnh nên dễ phản ứng với các chất tự nhiên. Tạo thành các hợp chất khác.

Trong khi đó, các nguyên tố giàu natri (Na) – thành phần cấu tạo nên NaOH – lại rất được ưa chuộng như những hợp chất ổn định. Chẳng hạn như natri clorua (NaCl) trong nước biển hoặc các mỏ khoáng sản. Chính nguồn nguyên liệu dồi dào này đã mở ra những điều kiện thuận lợi. Chuẩn bị NaOH phục vụ nhu cầu ngày càng tăng.

Năm 2022, sản lượng Natri Hydroxide toàn cầu ước tính đạt 83 triệu tấn (dạng khô). Trong khi nhu cầu đạt khoảng 51 triệu tấn, tăng mạnh so với 45 triệu tấn năm 1998. Sự tăng trưởng này cho thấy tầm quan trọng của việc liên tục điều chế NaOH để đáp ứng nhu cầu thị trường.

Cách điều chế NaOH Natri Hydroxit

NaOH là một hóa chất có mặt trong nhiều quy trình sản xuất công nghiệp cũng như trong phòng thí nghiệm và nghiên cứu. Dưới đây là 5 phương pháp sản xuất Natri Hydroxide phổ biến nhất hiện nay:

Cách điều chế NaOH trong công nghiệp bằng điện phân dung dịch NaCl

Trong công nghiệp, NaOH được sản xuất bằng cách điện phân dung dịch muối ăn (NaCl) bằng màng. Còn được gọi là công nghệ Soda-Chlorine. Đây là chế phẩm hóa học quy mô lớn phổ biến nhất của Natri Hydroxide hiện nay. Bởi nó có hiệu suất chuyển đổi cao và thân thiện với môi trường.

Quá trình điện phân dung dịch NaCl có màng để điều chế NaOH:

Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu là dung dịch muối NaCl bão hòa

Muối ăn tinh khiết được hòa tan trong nước tạo thành dung dịch NaCl bão hòa. Sau đó lọc để loại bỏ các tạp chất như Ca2⁺, Mg2⁺.

Xem thêm: >>> Caustic soda (NaOH) Hóa chất điều chỉnh pH 99% – Giải pháp hiệu quả cho công nghiệp

Bước 2: Đưa dung dịch vào bình điện phân có rào cản ion

Ngăn dương và ngăn âm, được ngăn cách bằng màng trao đổi ion, cho phép các ion Na⁺ đi qua nhưng chặn Cl⁻ và OH⁻.

Bước 3: Tiến hành điện phân

2Cl− → Cl2​↑ + 2e−

→ Khí clo sinh ra

2H2​O + 2e− → 2OH− + H2​↑

→ tạo ra khí hydro và ion H-

Bước 4: Di chuyển các ion và tạo thành NaOH

Ion Na+ từ dung dịch muối di chuyển qua màng tới cực âm. Và kết hợp với OH- tạo thành dung dịch NaOH loãng.

Bước 5: Thu hồi sản phẩm

• Khí Cl2 được dẫn ra ngoài sử dụng trong công nghiệp hóa chất (sản xuất PVC, HCl,…)
• Khí H2 thu hồi được sử dụng làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu hóa học
• Dung dịch NaOH loãng được cô đặc bằng cách bay hơi để thu được 30-50% NaOH. Có thể tập trung hơn nữa để tạo thành chất rắn.

Phương trình điều chế NaOH trong công nghiệp như sau:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2

Điện phân dung dịch bằng màng là cách được sử dụng phổ biến để tạo ra NaOH trên toàn cầu. Phương pháp này có một số ưu điểm và nhược điểm như sau:

Lợi thế:

• Quá trình có hiệu suất chuyển đổi cao, thích hợp để sản xuất NaOH với khối lượng lớn.
• NaOH thu được có độ tinh khiết cao, đáp ứng yêu cầu của nhiều ngành công nghiệp.
• Đây là phương pháp tiết kiệm và hiệu quả nhất cho quy mô công nghiệp lớn.
• Khí clo và hydro là những sản phẩm phụ quan trọng có thể được thu hồi và bán. Hoặc sử dụng trong các ngành công nghiệp khác, làm tăng lợi ích kinh tế.

Nhược điểm:

• Quá trình điện phân tiêu tốn một lượng lớn năng lượng điện.
• Cần có công nghệ và thiết bị chuyên dụng (màng chắn) để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Xem thêm: >>> Bột Soda (NaOH): Tính chất, ứng dụng, sử dụng an toàn

Cách điều chế NaOH trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, NaOH là một hóa chất rất quan trọng. Nó được sử dụng để chuẩn độ axit và điều chỉnh pH. Làm khô không khí và tham gia nhiều phản ứng hóa học. Tạo ra natri hydroxit trong nghiên cứu và giảng dạy. Người ta thường sử dụng một trong 4 phương pháp dưới đây:

Cho kim loại natri tác dụng với nước

Đây là một trong những cách đơn giản nhưng cực kỳ hiệu quả để điều chế NaOH từ kim loại kiềm.

• Nguyên liệu sản xuất NaOH: Natri kim loại (Na) và Nước (H2O).
• Hiện tượng: Kim loại natri phản ứng mãnh liệt với nước tạo ra khí không màu (H2) và dung dịch NaOH. Phản ứng tỏa rất nhiều nhiệt, có thể làm tan chảy natri. Thậm chí gây cháy nổ khí H2.
• Phương trình phản ứng:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

• Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện để minh họa tính chất hóa học của kim loại.
• Nhược điểm: Cực kỳ nguy hiểm, phản ứng rất mạnh có thể gây cháy nổ. Không thích hợp cho sản xuất quy mô lớn.

Cho natri oxit tác dụng với nước

Điều chế NaOH trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp

Phương pháp này điều chế NaOH bằng cách cho oxit bazơ hòa tan của natri phản ứng với nước.

• Nguyên liệu sản xuất NaOH: Natri Oxit (Na2O) và nước (H2O)
• Hiện tượng: Natri Oxit là bazơ tan trong nước, phản ứng tạo dung dịch NaOH. Phản ứng tỏa nhiệt.
• Phương trình phản ứng:

Na2O + H2O → 2NaOH

• Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện, ít nguy hiểm hơn so với việc dùng natri phản ứng trực tiếp với nước.
• Nhược điểm: Natri Oxit (Na2O) là hóa chất đắt tiền và khó bảo quản (dễ phản ứng với không khí ẩm). Không thích hợp cho sản xuất công nghiệp.

Cho Na2CO3 soda phản ứng với vôi tôi

Đây là phương pháp cũ, được sử dụng để điều chế NaOH trước khi điện phân trở nên phổ biến.

• Nguyên liệu sản xuất NaOH: Natri cacbonat (Na2CO3 – Soda) và canxi hydroxit (Ca(OH)2 – Vôi tôi).
• Hiện tượng: Hai chất này phản ứng với nhau trong dung dịch tạo thành NaOH tan và kết tủa trắng Canxi cacbonat (CaCO3).
• Phương trình hóa học:

Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2NaOH

• Ưu điểm: Sử dụng nguyên liệu tương đối rẻ và dễ tìm.
• Nhược điểm: NaOH thu được cần phải lọc và tách ra khỏi kết tủa CaCO3. Dung dịch NaOH thường loãng và có thể chứa tạp chất (do Ca(OH)2 ít tan). Đây là phương pháp cũ, ít được sử dụng trong công nghiệp hiện đại.

Cho Natri Hidro (NaH) phản ứng với nước

Phương pháp này điều chế NaOH từ hợp chất hiđrua kim loại. Thường được sử dụng để minh họa tính chất hóa học của NaH.

• Nguyên liệu sản xuất NaOH: Natri Hydro (NaH) và nước (H2O).
• Hiện tượng: Natri Hidro là chất khử mạnh, phản ứng mãnh liệt với nước tạo thành NaOH và khí hiđro (H2). Phản ứng tỏa nhiệt.
• Phương trình phản ứng:

NaH + H2O → NaOH + H2

• Ưu điểm: Đơn giản để minh họa phản ứng.
• Nhược điểm: Natri Hydrogen (NaH) là hóa chất rất đắt tiền, cực kỳ dễ cháy nổ khi tiếp xúc với nước. Và không phù hợp cho sản xuất quy mô lớn.

Mua NaOH công nghiệp ở đâu chất lượng?

Nếu bạn đang loay hoay không biết mua soda NaOH ở đâu. Vậy thì Vũ Hoàng chính là nơi đáng tin cậy dành cho bạn. Vũ Hoàng chuyên cung cấp NaOH nguyên chất 99%, có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Để biết thêm chi tiết về sản phẩm vui lòng liên hệ ngay với Vũ Hoàng qua số HOTLINE . Vũ Hoàng luôn sẵn sàng cung cấp thông tin và hỗ trợ bạn tìm được sản phẩm phù hợp với giá tốt nhất.