My chemistry

วิธีการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์และก๊าซคลอรีน

โซเดียมคลอไรด์ใช้ในการปรุงอาหาร ถนอมอาหาร ทำสบู่ และย้อมผ้า
ส่วนในวงการแพทย์ใช้น้ำเกลือสำหรับคนป่วย และฆ่าเชื้อโรค

เมื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าตรงลงในสารละลายโซเดียมคลอไรด์อิ่มตัว จะเกิดปฏิกิริยาเคมี ดังนี้

แคโทด ( ขั้วลบ) เกิดปฏิกิริยารีดักชัน โดยมีน้ำถูกรีดิวซ์เป็นก๊าซ H 2

2H2O (l) + 2e - ----------> 2OH - (aq) + H2 (g)

แอโนด ( ขั้วบวก) เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยมี Cl - ถูกออกซิไดส์เป็น Cl 2

2Cl - (aq) -----------> Cl 2 (g) + 2e -

ปฏิกิริยาสุทธิ ; 2H2O (l) + 2Cl - (aq) -----------> 2OH - (aq) + H2 (g) + Cl2 (g)

เขียนเป็นสมการโมเลกุลดังนี้

2H2O (l) + 2NaCl (aq) -----------> 2NaOH (aq) + H2 (g) + Cl 2 (g)

จากสมการของปฏิกิริยาผลิตภัณฑ์เกิดก๊าซ H 2 และก๊าซ Cl 2 ส่วนสารละลายประกอบด้วย NaOH เกิดขึ้นปนกับ NaCl ที่เหลือ เมื่อนำสารละลายนี้ไปแยก NaOH ออกด้วยการตกผลึก สารเหล่านี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์อุตสาหกรรมดังนี้

ก๊าซไฮโดรเจน ใช้เตรียมกรดเกลือ แอมโมเนีย และปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน น้ำมันพืช

ก๊าซคลอรีน ใช้ฆ่าเชื้อโรคในกระบวนการทำน้ำประปา ใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรม เช่น พลาสติก PVC ยาฆ่าแมลง DDT นอกจากนั้นยังใช้เป็นตัวทำละลาย เช่น คาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl 4) ก๊าซคลอรีนใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารเคมีหลายชนิด

ในด้านอุตสาหกรรมเคมีใช้เกลือ NaCl เป็นวัตถุดิบ ในการผลิตสารเคมีหลายชนิด เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) โซเดียมคาร์บอเนต (Na 2CO 3) โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (NaHCO 3) โซเดียมซัลเฟต (Na 2SO 4) โลหะโซเดียม (Na) และก๊าซคลอรีน (Cl 2)

โซเดียมไฮดรอกไซด์ ( หรือโซดาแผดเผาหรือ Cuastic soda) มีสูตรเป็น NaOH เป็นสารประกอบไอออนิกในรูปผลึกของแข็งสีขาว ดูดน้ำจากอากาศได้ จุดหลอมเหลว 318.4 องศาเซลเซียส ละลายน้ำได้ดี ให้สารละลายมีสมบัติเป็นเบสโซเดียมไฮดรอกไซด์ ใช้ในอุตสาหกรรมทำสบู่ ผลิตผงชูรส ทำกระดาษ การย้อมสี และในการกลั่นปิโตรเลียม นอกจากนั้นยังใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นวัตถุดิบสำคัญในอุตสาหกรรมอื่นได้ เช่น ผสมสารเคมี ผงซักฟอก สิ่งทอ และในการทำแร่บอกไซด์ให้บริสุทธิ์สำหรับการผลิตโลหะอะลูมิเนียม

อุตสาหกรรมปุ๋ยเคมี

ปุ๋ยยูเรีย

ปุ๋ยยูเรีย หรือ ปุ๋ยคาร์บาไบต์ สูตรเคมี ( NH2) 2CO

วัตถุดิบที่ใช้ผลิตคือ ก๊าซแอมโมเนีย (NH 3) กับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ซึ่งได้จากกระบวนการเตรียมปุ๋ยแอมโมเนียมซัลเฟต

ปฏิกิริยาเคมี เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างก๊าซแอมโมเนีย (NH 3) กับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) ดังสมการนี้

2NH 3(g) + CO 2 (g) -----------> ( NH2) 2CO (s) + H 2O (l)

ปุ๋ยฟอสเฟต

ปุ๋ยฟอสเฟต เป็นปุ๋ยที่มีธาตุฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบ ซึ่งเป็นสารอาหารของพืช แหล่งที่พบในประเทศไทย จะเป็นพวกหินฟอสเฟตที่ละลายน้ำได้น้อยมาก ที่อำเภอแม่ทา จังหวัดลำพูน อำเภอเกาะคา จังหวัดลำปาง และอำเภอเมือง จังหวัดราชบุรี

วัตถุดิบที่ใช้ผลิตคือ หินฟอสเฟต (CaF 2.3Ca 3(PO 4) 2)

ขั้นตอนในการผลิตปุ๋ยฟอสเฟต

ขั้นที่ 1 หินฟอสเฟต (CaF 2.3Ca 3(PO 4) 2) ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 4 – 5 mol/dm 3 จะเกิดปฏิกิริยารวดเร็วดังนี้

CaF 2.3Ca 3(PO 4) 2 + 10H 2SO 4 ----------> 6H 3PO 4 + 10CaSO 4 + 2HF

ขั้นที่ 2 นำ H 3PO 4 ไปทำปฏิกิรยากับหินฟอสเฟตที่เหลือได้มอนอแคลเซียมฟอสเฟต ( ปุ๋ยซุปเปอร์ฟอสเฟต Ca(H 2PO 4) 2) ซึ่งละลายน้ำได้ดี ปฏิกิริยาจะเกิดช้า ๆ ใช้เวลาประมาณ 6 – 25 วันดังสมการ

CaF 2.3Ca 3(PO 4) 2 + 14H 3PO 4 ---------------> 10Ca(H 2PO 4) 2 + 2HF

นอกจากนี้ Ca(H 2PO 4) 2 สามารถเตรียมได้จากหินฟอสเฟต ทำปฏิกิริยากันกับกรดซัลฟิวริก (H 2SO 4) ดังสมการ

CaF 2.3Ca 3(PO 4) 2 + 7H 2SO 4 --------------> 3Ca(H 2PO 4) 2 + 7CaSO 4 + 2HF

จากปฏิกิริยาข้างต้นจะพบว่าการผลิตปุ๋ยฟอสเฟตเกิด HF ซึ่งจะกลายเป็นไอได้ง่ายและเป็นพิษได้ กรด HF บางส่วนจะทำปฏิกิริยากับทราย (SiO 2) ที่ปนอยู่กับหินฟอสเฟต เกิดก๊าซ SF 4 ซึ่งรวมกับน้ำทันทีเป็น H 2SiF 6 แต่ส่วนใหญ่จะระเหยออกเป็นไอ

ดังนั้นในการผลิตจึงควรมีการเก็บ HF ที่เกิดขึ้นผ่านลงไปในน้ำ ได้สารละลายมีสภาพเป็นกรด ซึ่งทำให้เป็นกลางด้วยการทำปฏิกิริยากับโซดาแอช (Na 2CO 3) หรือหินปูน เกิดปฏิกิริยาดังนี้

2HF + Na 2CO 3 -----------> 2NaF + H 2O + CO 2

2HF + CaCO 3 -------------> CaF 2 + H 2O + CO 2

การทำลาย HF ทั้งโดยการทำปฏิกิริยากับ SiO 2 ได้ H 2SiF 6 ซึ่งทำปฏิกิริยาต่อไปกับ MgO ได้แมกนีเซียมซิลิโกฟลูออไรด์ ( MgSiF 6 ) ซึ่งใช้เป็นยาฆ่าแมลง

6HF + SiO2 -------------> H2SiF6 + 2H2O

H2SiF 6 + MgO -------------> MgSiF 6 + H2O