KN: - 33 C EN: - 78 C

ENDÜSTRİYEL BAZLAR

Kireç, NH3 ve NaOH endüstriyel önemi en çok olan bazlardır.

KİREÇ

Kimya sektöründe en ucuz baz kaynağı kireçtir.

CaO kireç (sönmemiş) Ca(OH)2 sönmüş kireç

Kirecin hammaddeleri: Kalsiyum,magnezyum karbonatlar,kireç taşı,mermer,tebeşir,dolamittir.

CaCO

CaO

CO

Söndürme:

CaO +H

O Ca(OH)

+ Q

egzotermik

Ca(OH)

Ca

+ 2 OH

Bu çözelti doygundur.süspansiyon halindedir.OH^- kullanılırsa denge 1 yönüne ilerler.

*KULLANIM ALANLARI*

*En eski kullanım alan; inşaat sektörü (sıva,harç hazırlanmasında,kum- kireç tuğlaları üretimde.

*Tıbbi amaçlar ve böcek öldürücü yapımında(kalsiyum arsenat)

*Hayvan yemlerine katılır.

*Gaz absorpsiyonu (CO2 ve asidik gazlar)

*Dehidrasyon; sönmemiş kireç ağırlığının % 24ü kadar nem çeker.

*Çöktürme baziklendirme,

*Kağıt yapımında,çmento üretiminde

*Suların sertliğinin giderilmesinde

*Sabun kauçuk,vernik,refraktör madde yapımında

*Derilerin kıllarının giderilmesinde

*Boksitten alümina yapımında

*Magnezyum üretim proseslerinde

*Metalik kalsiyum üretiminde(CaO nun kok ile indirgenmesi)

*Çeşitli kalsiyumlu tuzların üretiminde

*Şeker end.de ham şeker çözeltisindeki safsızlıkların çöktürülerek uzaklaştırılması için

AMONYAK

Birçok ülkede H2SO4 den sonra üretim miktarı bakımından 2. sırada yer alır.

KN: - 33 °C EN: - 78 °C

Suda çok çözünür: 90gr/100gr su O °C

52gr/100 gr su 20 °C

Çözeltilerin yoğunluğu suyun yoğunluğundan düşüktür.

% 20l,k çözelti 22 °Be 0,925 g/ml

% 34lük çözelti 29 °Be 0,884 g/ml Derişim arttıkça yoğunluk azalır.

20 100

100 80 20 0

0 20 NH₃ 80 100

H₂O

SEKIL=NH₃-H₂0 sisteminin kaynama diyagrami

ENDÜSTRiYEL ÖNEMi

En büyük kullanım alanı gübre endüstrisidir.NH3 ve HNO3 NH4NO3 gübresi yapımında iki temel maddedir. HNO3 de NH3 ün yükseltgenmesi ile üretildiğinden NH4NO₃ için esas temel madde NH₃ tür diyebilirz.

NH₃ ayrıca; Ca(NO3)_2,MgNO₃ ve amonyaklandırılmış süperfosfatlar üretiminde kullanılır.MAP,DAP üretiminde kullanılır.

NH₃ + H3P0₄ → (NH₄)₂HPO₄ NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

Üre; NH3 CO2 nin reaksiyonu ile elde edilir.Bu nedenle üre yapım tesisleri NH3

tesislerinin yanında kurulur.

Amonyak,nitrogliserin,trinitrotoluen,nitro selüloz ve patlayıcı maddeler yapımında kullanılan diğer azotlu bileşiklerin üretimi için başlangıç maddesidir.

Amonyak ayrıca,

*Absorpsiyon sistemlerinde(asidik gazlar için)

*Kağın endüstrisinde

*Metal endüstrisinde

*petrol rafineri veya doğalgaz tesislerinde korozyon inhibitörü ve nötralleştirici olarak.

*kauçuk endüstrisinde

*Yiyecek ve içecek endüstrisinde

*Deri ve ilaç endüstrisinde

*Deterjan ve temizleyiciler yapımında

*Endüstri ve şehir suyu kaynaklarının arttırılmasında klor ile birlikte.

*Solway yöntemi ile soda üretimde

*Siyanür amidler, aminler,nitriller ve ara maddeler gibi çok sayıdaki organik ve anorganik kimyasalların yapımında kullanılır.

NH

+H

O

↔NH

+OH

NH3 çözüldükçe çözeltinin yoğunluğu azalır.(derişim arttıkça yğğunluk azalır.

Be d(g/ml) %NH3

15 0,968 2,8

20 0,936 16,8

25 0,904 27

29 0,894 34

NH3;Susuz amonyak(gaz veya sıvı) ve amonyak çözeltisi olarak kullanılır.

Ticari açıdan NH3 çözeltisine genellikle %28 NH₃ bulunur.

Susuz NH₃ özel tankerler ve çelik silindirler içinde bulundurulur.

NH

ÜRETİMİ

SU

KOK KANALI

KATRAN NH₃ lü çözelti kok gazi

Az miktarda NH3 …… Demir-Çelik fabrikalarının kok fabrikalarında üretilen NH3 (NH4)2SO4 yapımında kullanılabilmektedir.

Kok kamarasına taş kömürü konulur. Dışarıdan 850ºC ye kadar ısıtılır. Kömür çeperlerden başlayarak içeriye doğru bozunur.oksijen olmadığından kömür

yanmaz.Bozunma sonucu bazı gazlar açığa çıkar.Bu sıcak gazların üzerine su püskürtülürse 3 farklı durum ortay çıkar:

-Katran-suda çözünmeyen K.N su yüksek kısım - NH3 lü kısım-suda çözünen kısım

-Kok gazı-suda çözünmeyen uçucu gazlar

Buradan elde edilen NH3 lü çözelti kireçleme kolonuna gönderilir.

NH

+H

O

↔NH

+OH

Kireç sütü eklenirse OH^-konsantrasyonu artar ve reaksiyon sağ tarafa kayar.

süzgeç

taze H₂SO₄ (NH₄)₂SO₄

H₂SO₄ lü çözelti NH₃ lü

sulu çözelti

kireç sütü

2NH_3(g) + H₂SO_4(ç) → (NH₄)₂SO_4(k) destilasyon

kulesi

su buhari

Kok fabrikaları bünyesinde üreyilen sulu NH3 ün değerlendirilmedir^.

2- SENTETİK NH

ÜRETİMİ

N2+3H2↔2NH3(g)+Q -22 kcal

Bu üretimi ilk 1909 yılında Haber adlı bir kimyacı uygulamıştır.

Basınç yüksek tutulmalıdır.(4 mol- 2 mol).optimum sıcaklıkta katalizör kullanılmalıdır.

Sentez gazını ülkeler kendi imkanlarına göre farklı yöntemlerle üretirler.Bu üretim şekillerine göre 3 farklı yöntem kullanılır.

Haber üretim metodu

Haber üretim metodunda N2 e H2 gazları kömürden (kok) elde edilir.Kömürden çıkılarak su gazı ve jenaratör gazı üretilir ve bunların uygun karışımlarından sentez gazı elde edilir.

C(k)+4N2+O2→2CO+4N²+Q -58 kcal C(k)+H2O(g)↔CO(g)+H2(g)-Q +28,8 kcal

Su gazı ve jenaratör gazı ayrı ayrı gazojenlerde üretilebileceği gibi aynı gazojende sıra ile hava ve su buharı göndererek elde edilebilir.

Sentez gazı üretimi içi;s gazı ve j.gazının su gazı/j.gazı=2/1 (hacimce) oranlarda karıştırılır.

Su gazı J.gazı su gazı/j.gazı 2/1

karışımı

% 51 H2 % 30 CO % 34 H2

% CO % 3 CO₂ % 37 CO

% CO2 % 67 N2 %4 CO2

% N2 % 25 N2

Karışım gazına inversiyon uydulanır ve su ile absorbsiyon uygulanırsa,

CO + H₂O → H₂ + CO₂

CO₂ + H₂O → H₂CO_3(s)

% 24-25 N2

%72-75 H2

% 1,5-3 CO

% 0,75-1,5 CO₂

CO ve CO2 uygun yöntemlerle saflaştırıldığında; %25 + % 75 H2 içeren bir sentez gazı elde edilmiş olur.Bu setez gazı kataliz safhasına gönderilir.

2- KATALİZ

↑ ↑ ↑ ↑ ↑

↑ Dönüstürücü

isi degistiricisi katalizör

N₂+H₂ sentez gazi

350-400 °C

%NH₃

%94(N₂+H₂)

Basınç 200 atm sıcaklık 550ºC dönüşüm oranı:%6 katalizör olarak Pt Os

Kullanılır.CO,CO2 H2S,H2O gibi katalizör zehirlerine karşı saf demir karartır.BU nedenle aktifleştirilerek kullanılır.

Haber kataliz cihazı

Demire aktivitesini arttıran Al2O3,K2O,CaO gibi katkı maddeleri katılır. (%4-6 oranında)

DO=%6 olan gazlar haber kataliz cihazını 350-400ºC de terk eder. Bu gazlar bir buhar kazanından geçirilir ve ısısından faydalanır ve gazlar soğutulmuş olur.Sonraki absorpsiyon şartlarında NH3 ün absorpsiyon verimi arttırır.

Buhar Kazani

Su Buhari

Soguk Gazlar Sicak

Gazlar 350-400°C

Gaz karışımı 200 atm basınçta borular sistemine gelir. Basınçlı gazlar yukarıya doğru çıkarken okzotermik reaksıyonda açığa çıkan ısı DO az olmasından dolayı az olduğu için borular sistemi elektirikli ısıtıcılarda ısıtılır.

NH

’ün Absorpsiyonu

Su

N₂, H₂

N₂, H₂ NH₃

% 20 lik NH₃ Çözelti

NH₃ + H₂O NH4⁺ + OH⁻

Basınç artarsa denge sağa kayar. Sıcaklık düşük olmalı.

Basınçlı bir ortamda su gaz karışımındaki NH3 ü çözer ve reaks. 1 yöünde gelişir. Bir denge reaksiyonu şeklinde NH4OH(ç) oluşur.çıkan N2 ve H2 tekrar kataliz cihazına gönderilir.

CASALE NH3 ÜRETİM METODU

Bu metot İtalyada uygulanır. Diğer metottan farklılığı sentez gazının hazırlanmasındadır. Kömür yatakları olmayan ülkelerde H2 suyun elektrolizi ile elde edilir. N2 ise havanın sıvılaştırılması ve rektifikasyonu ile elde edilir.

Ancak N2 elde edilmeden de H2 nin hava ile kısmi yanması sağlanarak sentez gazı üretilebilir.

14 H_2(g) + (4N2 + O2) → 12 H2 + 4 N2(g) + 2 H2O + Q

Bu karışımdan H2O derişik H2HO4 ile tutulur. Geriye % 25 N2 + % 75 H2 lik sentez gazı kalır.

Bu metotta sıcaklık 500 C , basınç 750 atm dir. Basınç yüksek olduğundan DO % 40 a ulaşır. DO yüksek olduğundan fazla enerji açığa çıkar ve kataliz cihazının elektrikli ısıtıcıyla ısıtılmasına gerek kalmaz.

Katalizörün C içermemesi gerekir. Yüksek basınçta :

C + 2 H₂ → CH4

Oluşumu patlamalara sebep olabilir.

Bu metotta kataliz cihazından çıkan gazlar çok sıcaktır. Elde edilen su buharı verimi yüksektir.

Basınç 750 atm olduğundan ele geçen NH3 sıvıdır. Bu nedenle absorpsiyon kulesine gerek kalmaz. Sıvı amonyak kataliz cihazından alttan sıvı olarak alınır. Dönüşmeyen H2 ve N2 tekrar kataliz girişine gönderilir.

CLAUDE METODU

Fransada demir –çelik endüstrisi çok ileridir ve çok sayıda kok fabrikası vardır.

Bu nedenle Fransa da kok gazından kısmi sıvılaştırmayla H2 elde edilir. H2 kısmen yakılarak

SODYUM HİDROKSİT

E.N =322 ⁰C d =2.13 g/cm³

Nem çekicidir. Su ile çeşitli hidratlar verir.

NaOH.H₂O (E.N: 64.3 ⁰C ) NaOH.2H₂O (E.N:125 ⁰C )

Nem çekici olduğundan, asitleri ayarlamak için kullanılmaz. (Na2CO3 kullanılır) Birincil standart madde değildir.

Havadaki CO2 etkisiyle karbonatlaşır:

2NaOH + CO₂

→

Nem CO2 e karşı iyi kaplı kaplarda korunmalıdır.

ENDÜSTRiYEL ÖNEMi

• Sabun, deterjan ve selüloz endüstrisinde

• Kağıt endüstrisinde

• Metalik alüminyum üretiminde

Metalik aliminyum ana bileşeni Al2O3 olan boksit cevherinden elde edilir.Cevherde Al2O3 ün panp dan ayrılması amacıyla bol miktarda NaOH kullanılır.Burada Al ün amfoter özelliğinden faydalanılır.

Gang + Al₂O₃ + 6NaOH → ^{2Na3AlO3(s) + 3H2O + Gang}

Süzülür ve Na3AlO3 çözeltisi CO2 gazı geçirilerek asitlendirilirse Al(OH)3

çökmeye başlar.

2Na3AlO3(ç) + 3CO2 + 3H2O → 3Na2CO3(ç) + 2Al(OH)3

Al(OH)₃ süzülerek ayrılır ve ısıtılırsa ; 2Al(OH)3 → ^{Al2O3 + 3H2O(g)}

Böylece cevherden Al2O3 saf olarak elde edilmiş olur

Bir su numunesinde Al⁺³ iyonu varsa gelişmiş Al(OH)3 oluşur(çöker).Başka hidroksitlerde çökebilir.Bu (çözelti + çökelek) üzerine NaOH ilave edilirse çöken Al(OH)₃ ise Al(OH)₄ şeklinde çözünürleşir.

NaOH ÜRETiMi

1- Sodadan Üretim

Na2CO3 çözeltisiyle kireç sütü karıştırılırsa NaOH elde edilir.

Na₂CO_3(ç) + Ca(OH)₂ → CaCO3 + 2NaOH

(%10-12 çözelti)

Reaksiyon tersinir verim seyreltik çözeltilerde çalışılarak artar.

CaCO3 ün çözünürlüğü CaOH2 den az olduğundan reaksiyon 1 yönünde gerçekleşir.

Kçç Ca 4,7.10-9 CaCO₃ 1,3.10-6 Ca(OH)2

2-3 saat karıştırmadan sonra durultulur ve çöken CaCO3 süzülür.%10 NaOH içeren süzüntü buharlaştırılırsa erimiş NaOH elde edilir ve soğutulur.

Çökelek CaCO₃ yıkanır(NaOH kaybını önlemek için) CaCO3 ten tekrar CaO ve Ca(OH)2 elde edilebilir.

% 10-12 Na₂CO₃

Ca(OH)_2(süsp.

)

CaCO3

NaOH_(S)

Dorr Kabı

2-

a)Diyaframlı elektroliz hücreleriyle

Bu yöntem klor-alkalifolorikolorında gerçekleştirilir. Elektroliz sonucu NaOH, Cl2, H2 ve ayrıca HCl ve NaOCl üretilir.

Diyafram olarak gözenekli porselen veya ince delikli mika kullanılır.

Diyafram NaOH ile (katottaki) Cl2 gazının (anotta) etkilşemesini engeller.

NaCl Çözeltisinin Saflaştırılması

Daha saf bir NaOH elde etmek ve diyaframın tıkanmasını önlemek için NaCl çözeltisindeki Ca , Fe , Mg gibi iyonların uzaklaştırılması gerekir. Aksi halde bu iyonlarda bazik pH larda hidroksitleri halinde çökerler.

Grafit veya Ti Anot

Temiz doygun NaCl çözeltisi

CI₂

+ Çelik katot

%16 NaCI

%12 NaOH H₂

Diyafram

Na⁺ H⁺

Çözelti elektroliz cihazına verilmeden önce bu iyonları uzaklaştırmak için Na2CO3 ve NaOH kullanılır. SO4 iyonları da BaCl2 çözeltisiyle BaSO4 şeklinde çöktürülerek uzaklaştırılır.

Berrak L2 çözeltisi HCl ile nötralleştirilir ve elektroliz hücresinin azot bölmesine gönderilir.

Azotta klor gazı açığa çıkar ve Cl2 gazı bir çıkış borusu ile üniteden çekilir.

Azot bölümündeki tuz çözeltisi düzeyi katot bölümündeki çözelti düzeyinden daha yüksek tutulur. Böylece anot bölümündeki çözeltisinin katot bölümüne sızarak akması sağlanır.

Diyaframın içinden olan akışın hızı OH^- iyonlarının anoda doğru geri göçüne engel olacak şekilde ayarlanır. Bu nedenle gönderilen NaCl ün ancak yarısı elektroliz olabilir. ( OH anoda geçerse OH + Cl2 → OCl^- reaksiyonu gerçekleşir. (NaOH ve Cl2 kaybı olur )

Katot bölmesinde Na⁺ ve OH^- iyonları ile reaksiyona girmesiyle Na⁺ ve Cl^- iyonları birlikte birikir.

Sonuçta elde edilen çözeltide (ünite çözeltisi) yaklaşık % 12 NaOH ve % 16 NaCl bulunur.

Derişiklendirme ; % 10-12 NaOH içeren çözelti %50 NaOH ‘ e kadar buharlaştırılır. % NaOH içeren çözelti soğutulursa (% 1 NaCl çözünür ). NaCl çökelir ve ayrılır. Süspansiyon halindeki adi tuz durultma, soğutma ve kan süzme işlemleriyle tamamen uzaklaştrılır.

%50 veya %73 lük derişik çözelti demir potalarda bütün suyu buharlaştırılıncaya kadar kaynatılır. Sıvı haldeki susuz NaOH soğutulur ve kütle katılaşır. Pul halinde de üretim yapılabilir.

Burada elde edilen NaOH da % 1-2 NaCl bulunabilir.

NaOH Çözeltisinin Daha Fazla Saflaştırılması :

% 50 lik NaOH çözeltisindeki safsızlıklar : kolloidal demir, NaCl ve NaClO3

dür.

Fe : CaCO3 ilavesi ile vallez süzgecinden süzerek uzaklaştırılır.

Na₂SO₄ katılarak NaOH . Na2SO₄ şeklinde üçlü tuz oluşturularak NaCl bağlanır. Çöken bu üçlü tuz süzülerek uzaklaştırılır.

b ) Civa katotlu elektroliz hücresi

Ana elektroliz kabında ortalama sıcaklık 65⁰C NaCl konsantrasyonu 290 g/lt dir. Diyaframa ihtiyaç yoktur.

Bozundurucu:

(Civa-Na ) Anot : Hg + 2Na_(k) →Hg⁰(s) + 2Na⁺ + 2e^- ( Grafit ) Katot : H2O + 2e^- → H2(g) + 2OH^-(ç)

Hg – 2Na(s) + 2H2O →2Na⁺ + 2OH^- + H2(g) + Hg(s) (NaOH(ç))

Ana elektroliz kabı NaCI

H₂O

+

Cl_2(g)

65⁰C NaCI Ana

H₂O

(Eğimli) Haraket

65⁰C

Hg-(Hg-Na)

Bozundurucuda elektroliz kabıdır. Elektroliz kabının altı hafif eğimli ve dökülen civa eğrisinden dolayı aşağı doğru akıyor. Tüm yüzey Hg kaplanır ve bu yüzey katot olarak davranır.

Doygun NaCl çözeltisi Hg nin üzerinden veriliyor ve Hg tabakası üzerinden de NaCl çözeltisi akıyor.

Anotta Cl₂ gazı açığa çıkar. Katotta Na+ , Hg tabakası üzerinde indirgenir. Bu şekilde Hg- Na malgaması oluşur. Malgama Hg üzerinde çok ince bir tabaka olarak akar ve bozundurucuya gelir.

Bozundurucuda Hg tekrar serbest hale geçer ve Hg ana elektroliz kabına tekrar verilir.

Bozundurucuda Hg tekrar serbest hale geçer ve Hg ana elektroliz kabına tekrar verilir.

Bozundurucudan NaOH konsantrasyonu % 40- 50 olarak alınır. 350 ye kadar ısıtılır. Eriyen NaOH levha veya çubuk şeklinde dökülür.

Ana elektroliz kabı NaCI

H₂O

+

Cl_2(g)

65⁰C

Yöntemin amacı oldukça saf NaOH üretmektir. Bu yöntemde NaOH i saflaştırmaya gerek yoktur. Ancak % 15 fazla elektrik enerjisi harcanır.( iki elektroliz kabı ) . diğer bir dezavantajı zararlı Hg buharlarıdır.

Civa katotlu ve saf NaOH üretilir. Yüksek maliyet ( Almanya İtalya ) Diyaframlı ve tuz kaynakların bol olduğu yerlerde kullanılır. ( A.B.D ) nürlüğünün a