Kaustifikacija

Kaustifikacija je industrijski proces dobijanja natrijum-hidroksida delovanjem natrijum-karbonata na kalcijum-hidroksid.

Opis procesa

Ovaj proces se izvodi u velikim gvozdenim tankovima snabdevenim aparatom za mešanje i cevima za dovod pare. U tankove se sipa rastvor natrijum-karbonata i u njega se stavlja poseban metalni „kavez“ u kome je kalcijum-hidroksid. Tada se vrši automatsko mešanje, kome doprinosi i vodena para, koja se propušta kroz rastvor kako bi se zagrejao. Nastaje smeša koja sadrži i natrijum-hidroksid. Ranije se ta smeša smeštala u sudove za taloženje, kako bi se slegao kalcijum-karbonat, a sam rastvor u kome je natrijum-hidroksid bi se koncentrovao. Međutim, određeni procenat hidroksida bi ostao u talogu, što je predstavljalo gubitak. Taj gubitak se kasnije smanjio primenom ceđenja rastvora pod smanjenim pritiskom. Potom se rastvor isparava u višestepenim vakuum-isparivačima koji se zagrevaju vodenom parom. Zagrevanje se nastavlja u kazanima od livenog gvožđa koji su postavljeni na zidanom postolju. Tada je zagrevanje direktno, a ne uz pomoć pare i vrši se sve dok se ne odstrani sva voda i ostane istopljeni natrijum-hidroksid.

Reakcija

Hemijska reakcija koja prati ovaj proces se može izraziti hemijskom jednačinom:

$\mathrm {Na_{2}CO_{3}+Ca(OH)_{2}\longrightarrow 2\;NaOH+CaCO_{3}}$

Reakcija je reverzibilna i nikada ne ide do kraja. Međutim, ravnoteža se pomera više udesno kako je rastvor razblaženiji. U početku rastvor sadrži jone kalcijuma i natrijuma, kao i karbonatne i hidroksidne jone:

$\mathrm {Na_{2}CO_{3}\longrightarrow 2\;Na^{*}+CO_{3}^{II}}$

$\mathrm {Ca(OH)_{2}\longrightarrow \;Ca^{**}+2OH^{I}}$

Proizvod rastvorljivosti kalcijum-karbonata je veoma mali, te će se on taložiti sve dok je kalcijumovih jona u višku. Međutim, koncentracija ovih jona zavisi i od proizvoda rastvorljivosti kalcijum-hidroksida, a samim tim i od koncentracije hidroksidnih jona koja postaje sve veća kako se reakcija vrši. To utiče da se smanji koncentracija jona kalcijuma i ona će u jednom momentu dostići vrednost koja odgovara proizvodu rastvorljivosti kalcijum-karbonata. Time će se postići ravnoteža i reakcija će prestati. S obzirom da se u jednačini za izračunavanje proizvoda rastvorljivosti:

${\frac {[Ca][OH]^{2}}{[Ca(OH)_{2}]}}=k$

koncentracija hidroksidnog jona izražava u stepenu na kvadrat, dok koncentracija kalcijumovog jona ne, to je razlog zašto se sa razblaživanjem rastvora ravnoteža pomera u smeru stvaranja kalcijum-karbonata.

Isplativost

Razblaženiji rastvor će dati čistiji proizvod, ali će isparavanje biti skuplje, dok će koncentrovaniji rastvor pojeftiniti proces isparavanja, ali će proizvod sadržavati i karbonat. U praksi se najčešće upotrebljavao 10% rastvor, a postizala se kaustifikacija od 92%.

Spoljašnje veze

• Petar Krolo: Vježbe iz tehnoloških procesa anorganske industrije. Strana 202: „Kaustifikacija sode i dobivanje NaOH“. Kemijsko - tehnološki fakultet u Splitu Sveučilišta u Splitu. Zavod za anorgansku tehnologiju i metalurgiju. Split 2000. Arhivirano 2012-01-31 na Wayback Machine-u