The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
Published by chanon.kruasa.2545, 2021-03-23 07:47:01

E-book-fm

E-book-fm

เคมีอตุ สาหกรรม

คำนำ

เคมอี ตุ สาหกรรม ผจู้ ดั ทาจดั ทาขนึ้ เพ่ือเป็ นสว่ นหนง่ึ ของการศึกษาเรื่องตา่ งๆของ เคมี
อตุ สาหกรรม
เชน่ นยิ ามเกย่ี วกบั เคมอี ตุ สาหกรรม อตุ สาหกรรม เเร่ ดบี กุ พลวง สงั กะสี เเคดเมยี ม
เเทนทาลมั เซอรโ์ คเนยี ม อตุ สาหกรรมเซรามกิ ส์ การผลติ เกลือสมทุ ร อตุ สาหกรรม
ป๋ ุยเคมี เป็ นตน้ เพื่อใหผ้ ทู้ ี่สนใจศึศึกษาคน้ ควา้ มีความรเู้ เละความเขา้ ใจเก่ียวกบั เคมี
อตุ สาหกรรมมากขนึ้

เคมีอตุ สาหกกรรม ครอบคลมุ ไปถึงกิจกรรมอตุ สาหกรรมมากมายหลายอย่าง
อตุ สาหกรรมทีท่ าเคร่ืองเคมีทงั้ หลายจะผลิตผลสาเร็จรปู เชน่ พลาสตกิ สี ยารกั ษาโรค
ผงซกั ฟอก วตั ถรุ ะเบิด ไยเทียม สยี อ้ มผา้ และยาฆา่ แมลง เป็ นตน้ ผจู้ ดั ทาจึงไดร้ วบรวม
ขอ้ มลู ตา่ งๆเกี่ยวกบั เคมอี ตุ สาหกรรมจากเเหลง่ ขอ้ มลู ทเี่ ก่ียวขอ้ งตา่ งๆของเคมี
อตุ สาหกรรม เขน่ อินเตอรเ์ น็ต เอกสาร เพื่อหวงั วา่ เคมีอตุ สาหกรรม ในหนงั สือออนไลน์
(e- book ) จะเป็ นเเหลง่ ความรเู้ เกผ่ ทู้ ส่ี นใจไมม่ ากก็นอ้ ย หากมขี อ้ ผิดพลาดประการใด
ทางผจู้ ดั ทาขอภยั มา ณ ทน่ี ด้ี ว้ ย

ผจู้ ดั ทา

สำรบญั

เรื่อง หนา้

อตุ สาหกรรมแร่ 1
ดบี กุ 2
พลวง (Sb) 3-4
สงั กะสี – แคดเมยี ม
แทนทาลมั (Ta) 5-7
เซอรโ์ คเนยี ม (Zr)
8
อตุ สาหกรรมเซรามกิ ส์ 9
การผลติ เกลือสมทุ ร
การผลิตเกลือสินเธาว์ 10
วิธีการผลติ โซเดยี มไฮดรอกไซดแ์ ละกา๊ ซคลอรีน 11-12
การผลิตโซเดยี มไฮดรอกไซด์ กา๊ ซคลอรีน 13
และกา๊ ซไฮโดรเจนในอตุ สาหกรรม 14-15
การผลติ โซเดยี มไฮดรอกไซดโ์ ดยใชเ้ ซลลป์ รอท 16
การผลิตโซเดยี มไฮดรอกไซดโ์ ดยใชเ้ ยื่อแลกเปล่ยี นไอออน
17
อตุ สาหกรรมป๋ ุยเคมี 18
ป๋ ุยยเู รีย
ป๋ ุยฟอสเฟต 20
20
21

1

• อตุ สำหกรรมแร่

แร่ คือ ธาตหุ รือสารประกอบทเ่ี กิดขน้ึ ตามธรรมชาติ มีโครงสรา้ งและส่วนประกอบ
แนน่ อน มสี มบตั ติ า่ ง ๆ เฉพาะตวั ตวั อย่างแร่ไดแ้ ก่ ดบี กุ พลวง ทงั สเตน แบไรต์
แมงกานสี เป็ นตน้
แร่อาจแบ่งออกเป็ นพวกใหญ่ ๆ ไดค้ ือ
1. แรป่ ระกอบหิน หมายถึง แรท่ ่ีเป็ นสว่ นประกอบของหิน สามารถใชร้ ะบชุ นดิ
ของหินได้ เชน่ หินแกรนติ ประกอบดว้ ย แรค่ วอรต์ ์ เฟลดส์ ปาร์ และไมกา หินปูน
ประกอบดว้ ย แร่แคลไซด์ เป็ นตน้
2. แรเ่ ศรษฐกจิ หรอื แรอ่ ตุ สำหกรรม หมายถึง แร่ท่ีมีคณุ ค่าทางเศรษฐกิจหรือ
ประโยชน์ ในทางอตุ สาหกรรมโดยตรง มที งั้ แรโ่ ลหะ เชน่ เงนิ ทองแดง ทองคา
ดบี กุ เป็ นตน้ และ แรอ่ โลหะ เชน่ ดนิ ขาว แกรไฟต์ ทราย ใยหิน แร่เชอ้ื เพลิง และนา้
บาดาล เป็ นตน้

2

ดีบกุ
ดบี กุ เป็ นโลหะสีขาวเป็ นเงาคลา้ ยเงนิ มีความถว่ งจาเพาะ 7.3 มีจดุ หลอมเหลว
232 องศาเซลเซียส เป็ นโลหะเนอ้ื อ่อน แตเ่ หนยี ว ท่อี ณุ หภมู ิ 100 องศาเซลเซียส
รีดเป็ นเสน้ ได้ แตท่ อ่ี ณุ หภมู ิ 200 องศาเซลเซียส ดบี กุ จะเปราะ ทบุ แตกงา่ ย ดบี กุ
มีรปู หลายแบบ เชน่ ดบี กุ สีเทา ดบี กุ รอมบิก และดบี กุ สขี าว
แหล่งทพี่ บแร่ดบี กุ โดยจะพบในแร่แคสซเทอไรต์ ( SnO 2 ) แร่ดบี กุ พบมากทาง
ภาคใต้ นอกจากนยี้ งั พบในภาคกลาง และภาคเหนอื แร่ดบี กุ พบปนอยกู่ บั กากแร่
อ่ืน ๆ เชน่ อิลเมไนต์ เซอรด์ อน โมนาไซด์ โคลมั ไบต์ และซิไลต์
- วิธีการถลงุ แร่ดบี กุ มขี น้ั ตอนดงั น้ี โดยนาสินแร่ดบี กุ ( SnO 2 ปนกบั ทราย
SiO 2 เป็ นสารปนเปื้ อน ) ผสมกบั ถ่านโคก้ และหินปูนดว้ ยอตั ราสว่ น 20 : 4 : 5
โดยมวล ใสใ่ นเตาถลงุ แบบนอน โดยใชน้ า้ มนั เตา หรือใชก้ ระแสไฟฟ้ าเป็ นแหลง่ ให้
ความรอ้ น
ปฏกิ ริ ยิ ำกำรแยกดีบกุ ออกจำกแร่ ดงั นี้
C ( s ) + O 2 ( g ) ------------> CO 2 ( g )
C ( s ) + CO 2 ( g ) -----------> 2CO ( g )
2CO ( g ) + SnO 2 ( s ) -----------> Sn ( l ) + 2CO 2 ( g )
ปฏิกริ ยิ ำกำรแยกสำรปนเป้ื อน ( SiO 2 ) ดว้ ยหินปูนออก ดงั นี้
CaCO 3 ( s ) -------------> CaO ( s ) + CO 2 ( g )
CaO ( s ) + SiO 2 ( l ) -----------> CaSiO 3 ( l ) ( ตะกรนั )
ดบี กุ ท่ีถลงุ ได้ ตอ้ งนาไปทาใหบ้ ริสทุ ธ์ิดว้ ยกระบวนการ Electrorefining สาหรบั ขี้
ตะกรนั ที่ได้ พบวา่ มีดบี กุ ปนอย่อู ีกมาก สามารถนาไปถลงุ เพ่ือแยกดบี กุ ออกไดอ้ ีก
การนาดบี กุ ไปใชป้ ระโยชน์ เม่ือนาดบี กุ ผสมกบั ตะกวั่ ทาตะกวั่ บดั กรี ดบี กุ ฉาบ
แผน่ เหล็กทากระป๋ องบรรจอุ าหาร ดบี กุ ผสมกบั โลหะอื่นๆ เป็ นโลหะผสม ( Alloy
) เชน่ ผสมทองแดงเป็ นทองสมั ฤทธ์ิ ผสมกบั ทองแดงและพลวงใชเ้ ป็ นโลหะผสม
ทาภาชนะตา่ งๆ สารประกอบดบี กุ เชน่ SnCl 4.5H 2O ใชใ้ นอตุ สาหกรรมเคร่ือง
เคลือบ เครื่องแกว้ ยอ้ มสไี หม กระดาษพิมพท์ ไี่ วตอ่ แสง เชน่ กระดาษพิมพเ์ ขยี ว

3

• พลวง (Sb)
• พลวงเงนิ จะพบในแร่สตบิ ไนต์ ( Sb 2O 3 ) และพลวงทอง จะพบในแรส่ ตบิ ิโคไนต์ ( Sb

2O 4 . nH 2O ) ซึ่งจะพบทกุ ภาคของประเทศไทย ยกเวน้ ภาคตะวนั ออกเฉียงเหนอื
เนอื่ งจากสนิ แร่พลวงสว่ นใหญ่ เป็ นสารประกอบซลั ไฟด์ จึงตอ้ งเปล่ยี นใหเ้ ป็ นออกไซด์
แลว้ จึงรีดวิ ซอ์ อกไซดใ์ หไ้ ดพ้ ลวงตอ่ ไป การถลงุ พลวงจะแตกตา่ งกนั ตามคณุ ภาพของ
แร่
• ขนั้ ตอนกำรถลงุ แร่ มีดงั น้ี
ขน้ั ที่ 1 ย่างแร่ คือ การนาแรพ่ ลวงท่ีเป็ นซัลไฟตม์ าทาใหเ้ ป็ นออกไซด์ ดว้ ยการนาแร่
สตบิ ไนตไ์ ปเผากบั กา๊ ซออกซิเจน เกดิ ปฏิกริ ิยาดงั น้ี
• 2Sb 2S 3 (s) + 9O 2 (g) ---------> 2Sb 2O 3 (s) + 6SO 2 (g)
• ขน้ั ท่ี 2 การแยกโลหะพลวงออกจากออกไซดพ์ ลวง ผสมออกไซดข์ องพลวง ถ่านหิน
และโซเดยี มคารบ์ อเนต ในอตั ราสว่ น 20 : 4 : 1 โดยมวล ใสใ่ นเตาถลงุ แบบนอนที่
อณุ หภมู ิประมาณ 800 – 900 องศาเซลเซียส โดยใชน้ า้ มนั เตาหรือลกิ ไนตเ์ ป็ น
เชอื้ เพลิง เกิดปฏิกิริยาดงั นี้
• 2C (s) + O 2 (g) ----------> 2CO (g)
• 2Sb 2O 3 (s) + 3CO (g) -----------> 2Sb (s) + 3CO 2 (g)
• โซเดยี มคารบ์ อเนตท่ีผสมใสล่ งไปถลงุ เพื่อแยกสารปนเปื้ อนตา่ ง ๆ ออกเป็ นกากตะกอน
ลอยอย่ผู วิ บนของโลหะหลอมเหลวท่ีถลงุ ได้ ธาตพุ ลวงเหลวลงสเู่ บา้ เหล็กหล่อเป็ นแทง่

4

• กำรนำพลวงไปใชป้ ระโยชน์
• โดยนาไปผสมกบั โลหะอนื่ เป็ นโลหะผสม เชน่ พลวงผสมกบั ตะกวั่ และ

ดบี กุ เป็ นโลหะผสมเพ่ือทาตวั พมิ พโ์ ลหะ พลวงผสมกบั ตะกวั่ เพ่ือทา
แผน่ ตะกวั่ ในแบตเตอร่ี
• พลวงเป็ นสว่ นผสมของหัวกระสนุ ปื นพลวงใชใ้ นอตุ สาหกรรมยาง
อตุ สาหกรรมสี และอตุ สาหกรรมเซรามกิ ส์

• สงั กะสี – แคดเมียม 5
• สงั กะสี พบในรปู สงั กะสีซิลิเกต เชน่ แร่เฮมิเมอรไ์ ฟต์ ( Zn 4(Si 2O 7)(OH) 2(H 2O))

แรส่ มิทซอไนต์ ( ZnCO 3) และแรซ่ ิงไคต์ ( ZnO) สาหรบั แรส่ งั กะสีท่ีพบมากท่ีสดุ ในโลก
คือ
แร่สฟาเลอไรต์ ( ZnS) แรส่ งั กะสีพบมากทอ่ี าเภอแมส่ อด จงั หวดั ตาก
การถลงุ แร่สงั กะสีที่อย่ใู นรปู สงั กะสีซลั ไฟด์ สงั กะสคี ารบ์ อเนต ตอ้ งทาใหเ้ ป็ นออกไซด์
กอ่ นแลว้ จึงนาไปรีดวิ ซ์
• กำรถลงุ สงั กะสี มีขนั้ ตอนดงั น้ี
ขน้ั ที่ 1 นาสนิ แรส่ งั กะสี เชน่ ZnS, ZnCO 3 มาทาใหเ้ ป็ นออกไซด์
• ZnS ทาปฏิกริ ิยา O 2 ดว้ ยการเผา 2ZnS(s) + 3O 2(g) -----> 2ZnO(s) + 2SO 2(g)
• ZnCO 3 เผาใหส้ ลายตวั ZnCO 3(s) ------> ZnO(s) + CO 2(g)
• ขน้ั ท่ี 2 นาสงั กะสีออกไซด์ (ZnO) มาแยก Zn ออกโดยทาปฏิกิริยากบั ถ่านโคก้ (C)
ดงั น้ี
• ZnO(s) + C (s) -------> Zn(s) + CO(g)
• แลว้ CO ทเ่ี กิดขน้ึ ทาปฏิกิริยากบั ZnO ตอ่ แยก Zn ไดด้ งั สมการ
• ZnO(s) + CO(g) --------> Zn(s) + CO 2(g)
• CO 2 ที่เกิดขน้ึ ทาปฏิกิริยากบั C ท่ีเหลอื เกิด CO ซึ่งสามารถนาไปใชแ้ ยก Zn ออกจาก
ZnO ตอ่ ไป ดงั สมการ
• C (s) + CO 2(g) ---------> 2 CO(g)
• การถลงุ Zn ตอ้ งทาที่อณุ หภมู ิ 1100 องศาเซลเซียส ได้ Zn เป็ นของเหลวที่มีสาร
ปนเปื้ อนผสมอยู่ สว่ นมากเป็ นแคดเมียม กบั ตะกวั่ ดงั นนั้ ตอ้ งแยกสารเหล่านอี้ อกดว้ ย
การนาของเหลวทมี่ ีสารผสมไปกลนั่ ลาดบั สว่ น
ในประเทศไทยมโี รงงานถลงุ แร่สงั กะสีอย่ทู จ่ี งั หวัดตาก แรท่ ใ่ี ชถ้ ลงุ อย่ใู นรปู ของซิลเิ กต
คารบ์ อเนต และออกไซดป์ นกนั วิธีถลงุ ทาไดโ้ ดยนาแรม่ าบดดว้ ยเครื่องบดเปี ยกจน
ละเอียดเป็ นผงแลว้ ทาปฏิกิริยากบั กรดซัลฟิ วริก ไดส้ ารละลายท่ีมี ZnSO 4 ละลายอยู่
ทาสารละลายที่ไดใ้ หเ้ ป็ นกลางดว้ ยหินปูนหรือปูนขาว และนาไปกรองเพ่ือแยก
สารละลายแร่และกากแร่ออกจากกนั กากแรจ่ ะถกู สง่ ไปยงั บ่อเก็บกากแร่ โดยการปรบั
สภาพใหเ้ ป็ นกลางดว้ ยปูนขาวเสยี กอ่ น สว่ นสารละลายทีก่ รองได้ จะมเี กลอื ของ
แคดเมียม พลวง ทองแดงละลายอยู่ ซ่ึงสามารถแยกออกโดยเตมิ ผงสงั กะสลี งไปใน
สารละลาย

6

• ปฏกิ ริ ยิ ำที่เกดิ ข้นึ เป็ นดงั น้ี
• Zn(s) + CdSO 4(aq) ----------> ZnSO 4(aq) + Cd(s)
• 3Zn(s) + Sb 2(SO 4) 3 (aq) ----------> 3ZnSO 4(aq) + 2Sb(s)
• Zn(s) + CuSO 4 (aq) ----------> ZnSO 4(aq) + Cu(s)
• แลว้ ทาการแยกตะกอนและสารละลายออกจากกนั โดยผา่ นเขา้ เคร่ืองกรอง

ตะกอนแบบอดั จะไดก้ ากแคดเมียม พลวง และทองแดง สว่ นสารละลายสงั กะสี
ซลั เฟตจะถกู สง่ ไปยงั โรงแยกสงั กะสดี ว้ ยไฟฟ้ า เม่ือผา่ นกระแสไฟฟ้ าลงไปใน
สารละลาย Zn 2+ จะไปรบั อิเล็กตรอนไดโ้ ลหะสงั กะสีเกาะอยทู่ แ่ี คโทด ดงั สมการ
• Zn 2+ (aq) + 2e - ---------> Zn (s)
• ท่ีแอโนด นา้ จะเกดิ ปฏิกริ ิยาออกซิเดชนั ไดด้ กี วา่ SO 4 2- จึงเกิดปฏิกิริยาดงั
สมการ
• H 2O (l) ----------> 1/2O 2 (g) + 2H + (aq) + 2e -
• ปฏิกริ ยิ ำรวมเป็ นดงั น้ี
• Zn 2+ (aq) + H 2O (l) ----------> Zn (s) + 2H + (aq) + 1/2O 2 (g

7

• กำรนำสงั กะสีไปใชป้ ระโยชน์
• สงั กะสใี ชใ้ นอตุ สาหกรรมถ่านไฟฉาย คือ Zn ใชท้ ากลอ่ งถา่ นไฟฉาย ใชส้ งั กะสีเคลือบ

แผน่ เหล็กทาสงั กะสมี งุ หลงั คา ใชส้ งั กะสผี สมโลหะทองแดงเป็ นโลหะผสมเรียกว่า
ทองเหลอื ง ซึ่งนาไปใชป้ ระโยชนม์ าก นอกจากนใ้ี นอตุ สาหกรรมสี ยา และอาหาร
สตั ว์ ใชส้ งั กะสใี นรปู ออกไซดข์ องสงั กะสี ( ZnO)
• การถลงุ โลหะแคดเมียม การผลิตสงั กะสีที่จงั หวดั ตากจะมีกากของเสียที่สาคญั มาก
คือ กาก Cd เป็ นสารพิษรา้ ยแรง นากาก Cd มาบดใหล้ ะเอียดแลว้ เตมิ กรด H 2SO
4 เพื่อทาใหล้ ะลายแลว้ ปรบั ใหเ้ ป็ นกลางดว้ ย CaCO 3 กรองตะกอนออก เตมิ สงั กะสี
ลงในสารละลายทก่ี รองไดจ้ ะเกิด Cd พรนุ ตกตะกอน แยกตะกอนพรนุ Cd ไปสกดั
ดว้ ยกรด H 2SO 4 อีกครงั้ หนง่ึ แลว้ ทาใหเ้ ป็ นกลางดว้ ย CaCO 3 กรองและนา
สารละลายไปแยกดว้ ยไฟฟ้ าจะได้ Cd เกาะทีแ่ คโทด นา Cd ไปหลอมหลอ่ เป็ นแทง่ หรือ
กอ้ นกลมได้
• การถลงุ พลวงและสงั กะสี จะเกิดกา๊ ซพิษคือกา๊ ซซลั เฟอรไ์ ดออกไซด์ ซึ่งอาจจะเกิด
จากการเผาสนิ แร่ หรือจากการใชถ้ ่านหินท่เี ป็ นเชอ้ื เพลงิ มกี ามะถนั ปนอยู่ หรือเกดิ
จากโรงงานผลติ กรดซัลฟิ วริก กา๊ ซซลั เฟอรไ์ ดออกไซดน์ เ้ี ป็ นกา๊ ซพิษ ทาใหเ้ กดิ
ปัญหาตอ่ สง่ิ แวดลอ้ มทงั้ พืชและสตั ว์ กา๊ ซซัลเฟอรไ์ ดออกไซดเ์ ขา้ สรู่ ะบบทางเดนิ
หายใจ ทาใหเ้ กดิ อาการแสบจมกู หลอดลมอกั เสบ ถา้ กา๊ ซนเ้ี ขา้ สรู่ า่ งกายนอ้ ยจะทา
ใหเ้ กดิ อาการปวดเมอ่ื ยเร้ือรงั เกดิ โรคโลหิตจาง แตถ่ า้ ไดร้ บั เขา้ มากจะเป็ นอนั ตราย
ตอ่ ปอดโดยตรง ทาใหป้ อดอกั เสบ หลอดลมตบี ตนั นอกจากนน้ั กา๊ ซซัลเฟอรไ์ ด
ออกไซดจ์ ะทาใหเ้ กิดผลเสียตอ่ สงิ่ กอ่ สรา้ งทีเ่ ป็ นหินปูน หินออ่ น และเหล็กทีเ่ ป็ น
โครงสรา้ งทาใหเ้ กดิ การผกุ ร่อน
• การกาจดั SO 2 โดยผา่ นลงไปในสารละลาย Ca(OH) 2 เกิดปฏิกิริยาดงั น้ี
• SO 2(g) + Ca(OH) 2 ----------> CaSO 3(s) + H 2O(l)
• การถลงุ แร่สงั กะสีนอกจากจะเกดิ SO 2 แลว้ ยงั ทาใหเ้ กิดฝ่ ุนโลหะปนเปื้ อนออกมา
ดว้ ย ซ่ึงเป็ นอนั ตรายตอ่ ส่งิ มีชวี ิตเชน่ กนั จึงตอ้ งระมดั ระวงั ตอ้ งกาจดั ฝ่ ุนออกกอ่ น
จะปลอ่ ยออก สสู่ ิง่ แวดลอ้ ม

• แทนทำลมั (Ta) 8

• แทนทาลมั (Ta) เป็ นโลหะสเี ทา มีความถว่ งจาเพาะ 16.6 จดุ หลอมเหลว 2996
องศาเซลเซียส เป็ นโลหะทนไฟ แข็งและมีความเหนยี วใกลเ้ คียงกบั เหล็กกลา้
แทนทาลมั จะไมพ่ บเกิดอิสระในธรรมชาติ แตเ่ กดิ ปนกบั ไนโอเบียม (Nb) ไทเทเนยี ม
(Ti) และดบี กุ (Sn) นอกจากนน้ั ยงั อาจจะเกดิ รวมกบั ยเู รเนยี ม (U) ทอเรียม (Th)
• การสกดั แทนทาลมั และไนโอเบียมออกจากแร่ ทาไดโ้ ดยนาตะกรนั ดบี กุ มาบด และ
ละลายดว้ ยสารละลายผสมของกรดไฮโดรฟลอู อริก (HF) กบั กรดซัลฟิ วริก แลว้
เตมิ เมธิลไอโซ บิวทิลคีโตน (MIBK) แทนทาลมั และไนโอเบียมจะละลายอย่ใู นชน้ั ของ
เมธิลไอโซบิวทิลคีโตน ซึ่งสามารถนาไปแยกแทนทาลมั และไนโอเบียมออกจากกนั ได้
โดยเตมิ กรดซลั ฟิ วริกเจือจางลงไป ไนโอเบียมจะลายอย่ใู นชน้ั ของกรด แยก
สารละลายกรดออกมา ปรบั สารละลายใหเ้ ป็ นกลางดว้ ยสารละลายแอมโมเนยี จะได้
ตะกอนซึ่งเมอ่ื นาไปเผาจะได้ Nb 2O 3

• สว่ นแทนทาลมั ท่อี ย่ใู นชนั้ ของสารละลายเมธิลไอโซบิวทลิ คีโตน แยกออกไดโ้ ดยผา่ น
ไอนา้ เขา้ ไป แทนทาลมั จะละลายอยใู่ นชนั้ ของนา้ ในรปู ของ H 2TaF 7 เม่อื เตมิ
สารละลายแอมโมเนยี จะไดต้ ะกอน ซึ่งเมือ่ นาไปเผาจะได้ Ta 2O 3 หรือเมื่อนา

แทนทาลมั ท่ีละลายอย่ใู นชนั้ ของนา้ มาเตมิ ดว้ ยสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ ทาให้
ตกผลึก จะได้ K 2TaF 7

• ในการสกดั แรแ่ ทนทาลมั และไนโอเบียม จะใชท้ งั้ สารละลายกรดและสารละลายเบส
ซ่ึงอาจปนเป้ื อนออกมากบั อากาศ นา้ หรือตะกอน จึงตอ้ งปรบั สภาพใหเ้ ป็ นกลาง
เสียกอ่ น นอกจากนวี้ ตั ถดุ บิ ที่ใชใ้ นกระบวนการผลติ คือ ตะกรนั ดบี กุ ซึ่งอาจมสี าร
กมั มนั ตรงั สี เชน่ ยเู รเนยี มและทอเรียมปนอย่ดู ว้ ย จึงเป็ นหนา้ ทีข่ องผทู้ ีเ่ กีย่ วขอ้ งที่
จะตอ้ งคอยตรวจสอบปรมิ าณ สารกมั มนั ตรงั สีไมใ่ หร้ วั่ ไหลออกมา และมมี ากเกิน
กวา่ คา่ มาตรฐาน

• การนาแทนทาลมั มาใชป้ ระโยชน์ โดยใชท้ าอปุ กรณอ์ ิเล็กโทรนกิ สใ์ นเคร่ือง
คอมพิวเตอร์ เครื่องมือส่อื สาร เครื่องสง่ สญั ญาณกนั ภยั เคร่ืองตง้ั เวลา ใชท้ าโลหะ
ผสมสาหรบั ทาเครื่องบิน จรวด ขปี นาวธุ อปุ กรณเ์ ตาปรมาณู แทนทาลมั ออกไซด์
ใชท้ าเลนส์ การนาไนโอเบียมมาใชป้ ระโยชนค์ ือ เป็ นสว่ นผสมในเหล็กกลา้ ท่ีใชผ้ ลติ

ทอ่ สง่ กา๊ ซ วสั ดกุ อ่ สรา้ งของโรงงานเคมภี ณั ฑแ์ ละใชท้ าเลนสต์ า่ ง ๆ

9

• เซอรโ์ คเนียม (Zr)
• เซอรโ์ คเนยี ม (Zr) เป็ นธาตทุ ี่มีความสาคญั มากชนดิ หนง่ึ มจี ดุ หลอมเหลว 1852 องศา

เซลเซียส และมจี ดุ เดอื ด 4377 องศาเซลเซียส พบในรปู ของแร่เซอรค์ อน (ZrSiO) ตาม
แหลง่ ดบี กุ บริเวณภาคใตข้ องประเทศไทย การผลติ เซอรโ์ คเนยี มนน้ั ทาไดโ้ ดย นาสนิ แร่
เซอรค์ อนมาหลอมรวมกบั โซเดยี มออกไซดท์ ีอ่ ณุ หภมู ิ 1000 องศาเซลเซียส จะได้
โซเดยี มเซอรโ์ คเนยี มซิลเิ กต (Na 2ZrSiO 3) สว่ นทรายทป่ี นเปื้ อนอย่กู ็จะเปลี่ยนเป็ น Na
2SiO 3 ท้งิ ไวใ้ หเ้ ย็นแลว้ สกดั ดว้ ยนา้ รอ้ นเพื่อละลาย Na 2SiO 3 ออก สว่ นโซเดยี ม
เซอรโ์ คเนยี มซิลเิ กต ซึ่งไมล่ ะลายนา้ จะตกตะกอน กรองและนาตะกอนท่ีไดไ้ ปละลายใน
สารละลายกรดซลั ฟิ วริกเจือจางทีร่ อ้ น จะไดส้ ารละลายโซเดยี มซลั เฟตและเซอรโ์ คเนยี ม
ซลั เฟต (Zr(SO 4) 2) ทาสารละลายทไี่ ดใ้ หเ้ ป็ นกลางดว้ ยสารละลายแอมโมเนยี มเขม้ ขน้
เซอรโ์ คเนยี มซลั เฟตจะเปล่ียนเป็ นเซอรโ์ คเนยี มไฮดรอกไซด์ (Zr(OH) 4) ซ่ึงไมล่ ะลายนา้
กรอง แลว้ นาตะกอนที่ไดไ้ ปเผาทอี่ ณุ หภมู ิ 900 องศาเซลเซียส จะไดเ้ ซอรโ์ คเนยี มได
ออกไซด์ (ZrO 2)
• เซอรโ์ คเนยี มไดออกไซดท์ ไ่ี ดจ้ ะมลี กั ษณะเป็ นผงสขี าว หนกั ไมม่ ีกล่ิน มีจดุ หลอมเหลว
ประมาณ 2680 องศาเซลเซียส ใชเ้ ป็ นวสั ดเุ คลือบสีสาหรบั เซรามิกส์ เมอ่ื เตมิ Y 2O 3
รอ้ ยละ 5 ลงไปในเซอรโ์ คเนยี มไดออกไซดจ์ ะไดว้ สั ดใุ หมท่ ีม่ ีชอ่ื วา่ PSZ (Partially
Stabilized Zirconia)
• PSZ ใชใ้ นอตุ สาหกรรมเซรามิกส์ ทาใหไ้ ดเ้ ซรามกิ สท์ ่มี คี ณุ สมบตั เิ ดน่ หลายประการคือ
ทนความรอ้ นไดถ้ ึง 2400 องศาเซลเซียส ไมน่ าไฟฟ้ า จึงใชเ้ ป็ นชน้ิ สว่ นเคร่ืองยนตไ์ อ
พน่ และจรวด ทาถว้ ยกระเบื้องทนไฟสาหรบั ใชใ้ นหอ้ งปฏิบตั กิ าร ทาอิฐทนไฟสาหรบั เตา
หลอมโลหะ ทาฉนวนกนั ไฟฟ้ าแรงสงู ทาชน้ิ สว่ นของหวั เทียนรถยนต์ และเป็ นชนิ้ สว่ น
ประกอบของอปุ กรณ์ อิเล็กโทรนกิ ส์ เป็ นตน้

10

อตุ สำหกรรมเซรำมิกส์
เซรำมิกส์ (Ceramics) คือ ผลิตภณั ฑท์ ่ีทาจากดนิ และผา่ นการเผามาแลว้
ปัจจบุ นั เซรามกิ สเ์ ป็ นวสั ดแุ ละภาชนะท่ีมรี ปู รา่ งตา่ ง ๆ แลว้ นาไปเผาเพื่อใหม้ ี
ความแข็ง สามารถคงรปู อย่ไู ด้ เชน่ เครื่องลายคราม อิฐทนไฟ กระเบ้ืองปูพื้น
เครื่องปั้นดนิ เผา แกว้ วสั ดทุ นไฟตา่ ง ๆ และเคร่ืองสขุ ภณั ฑ์ เครื่องป้ันดนิ เผา
เป็ นเซรามกิ สป์ ระเภทหนงึ่ ปัจจบุ นั ไดม้ กี ารพฒั นาในดา้ นวตั ถดุ ิบทีใ่ ชแ้ ละสี
สาหรบั เคลือบใหม้ ีคณุ ภาพสงู ขน้ึ ซ่ึงวสั ดทุ ใ่ี ชใ้ นการผลติ เซรามิกส์ ไดแ้ ก่ ดนิ
ขาว ดนิ เหนยี ว เฟลดส์ ปาร์ ควอรต์ ซ์ ทลั ด์ หินปูน เซอรโ์ คเนยี มออกไซด์

โซเดยี มซิลเิ กต และซิงคอ์ อกไซด์
ปัจจบุ นั วิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยีเจริญกา้ วหนา้ มากขน้ึ ไดใ้ ชเ้ ทคโนโลยี
สมยั ใหมผ่ ลิตเซรามิกสใ์ หม่ ๆ จากสารอนนิ ทรีย์ ซ่ึงมคี ณุ สมบตั ทิ นความ
รอ้ น ทนตอ่ ปฏิกริ ิยาเคมีและมีสมบตั ทิ างไฟฟ้ าที่พิเศษกว่าสารอ่ืน ทาใหใ้ ชเ้ ป็ น
ฉนวนกนั ไฟฟ้ าได้ ทาแผน่ และวงจรรวม (IC) ทาแผน่ ซิลิคอนในเซลลส์ รุ ิยะ

ผลติ ตวั ถงั รถยนต์ เพื่อใหม้ ีนา้ หนกั เบา แข็งแรง ทนตอ่ สารเคมี
ในการผลิตภณั ฑเ์ ซรามกิ สเ์ ก่ยี วขอ้ งกบั สใี ชส้ ารท่ีมีสารตะกวั่ เป็ นตวั ชว่ ยใน
การละลาย และเป็ นสารทชี่ ว่ ยทาใหส้ เี คลอื บมสี สี ดใส ถา้ ผลติ โดยขาดการ
ควบคมุ คณุ ภาพ อาจจะทาใหส้ ารพวกตะกวั่ ปนเปื้ อนลงในอาหาร และนาไปใส่
อาหารท่เี ป็ นกรดหรือเบส กรดและเบสจะละลายสารตะกวั่ ที่เคลือบอย่ตู ดิ ปน

ออกมากบั อาหารได้

11

กำรผลิตเกลือสมทุ ร

เกลือสมทุ รทากนั มากในบริเวณใกลท้ ะเล เชน่ ทจี่ งั หวดั สมทุ รสาคร เพชรบรุ ี
ฉะเชงิ เทรา และชลบรุ ี ประเทศไทยมีการทานาเกลือในชว่ งเดอื นพฤศจิกายนถึง
เดอื นพฤษภาคม หากปี ใดฝนตกชกุ ในระยะดงั กลา่ วการทานาเกลือจะไมไ่ ดผล
เทา่ ที่ควร
การทานาเกลอื ใชว้ ิธีการแยกโซเดยี มคลอไรดอ์ อกจากนา้ ทะเล ดงั นน้ั จึงตอ้ งใช้
หลกั การระเหยและการตกผลึก โดยการใหน้ า้ ทะเลระเหยไปเหลือนา้ นอ้ ยจนถึงจดุ
อ่ิมตวั ของ โซเดยี มคลอไรด์ โซเดยี มคลอไรดก์ ็จะตกผลกึ ออกมา

• ขน้ั ตอนกำรผลิตเกลอื สมทุ ร มดี งั นี้ 12
• 1. กำรเตรยี มพ้ืนที่นำ โดยทวั่ ไปใชพ้ ้ืนท่ปี ระมาณ 40 ไร่ จากนนั้ ก็ขดุ ตอไม้

รากไม้ ปรบั พ้ืนที่ใหเ้ รียบแนน่ แบ่งทนี่ าออกเป็ นแปลง ๆ แปลงละ 1 ไร่ ยก
ขอบแปลงใหส้ งู แลว้ ทารอ่ งระบายนา้ ระหวา่ งแปลง
• 2. กำรทำนำเกลือ
2.1 แบ่งพ้ืนทท่ี านาเป็ น 3 ตอน ไดแ้ ก่ นาตาก นาเชอื้ และนาแปลง ซ่ึงมรี ะดบั
พ้ืนท่ีลดหลนั่ ลงตามลาดบั เพ่ือความสะดวกในการระบายนา้ และขงั นา้
2.2 กอ่ นถึงฤดกู ารทานาเกลือ ใหร้ ะบายนา้ เขา้ เก็บขงั ไวเ้ พื่อใหน้ า้ สะอาด ผง
โคลนตม แรธ่ าตุ จะไดต้ กตะกอนลง พื้นที่ท่ีขงั นา้ ไวใ้ นตอนนบี้ างทเี รียกว่า นา
ขงั
2.3 จากนนั้ ระบายนา้ เขา้ สนู่ าตาก ใหร้ ะดบั นา้ สงู กว่าพ้ืนนาประมาณ 5 cm
เม่อื นา้ ระเหยไปจนวดั ความถว่ งจาเพาะของนา้ ทะเลได้ 1.08 จึงถ่ายนา้ เขา้ สนู่ า
เชอ้ื เพ่ือใหแ้ คลเซียม- ซัลเฟต (CaSO 4) ตกผลึกออกมาเป็ นผลพลอยได้ สว่ น
นา้ ทะเลทเี่ หลือปลอ่ ยใหร้ ะเหยไป จนมคี วามถว่ งจาเพาะ 1.2 แลว้ จึงระบายนา้
ทะเลนน้ั เขา้ สนู่ าปลง 2 วนั NaCl เร่ิมตกผลกึ และจะเพิ่มขนึ้ เรื่อย ๆ ใน
ขณะเดยี วกนั นา้ ทะเลที่เหลือมคี วามเขม้ ขน้ ของ Mg 2+ Cl - และ SO 2- 4
ไอออนเพ่ิมขน้ึ จึงตอ้ งระบายนา้ จากนาเชอ้ื เพ่ิมเพื่อกนั มใิ ห้ MgCl 2 และ MgSO
4 ตกผลกึ ปนกบั NaCl มากดว้ ย ซึ่งจะทาใหเ้ กลือทไี่ ดม้ มี ลทนิ คณุ ภาพไมด่ ี
• โดยปกตจิ ะปลอ่ ยให้ NaCl ตกผลึกประมาณ 9 – 10 วนั จึงขดู เกลือออก
ขณะทม่ี นี า้ ทะเลขงั อย่เู กลือทีไ่ ดน้ าไปตากแดด 1 – 2 วนั แลว้ จึงเก็บเขา้ ฉาง
• <<<ผลพลอยไดจ้ ากการทานาเกลือคือ กงุ้ ปลา และ CaSO 4>>>
• คณุ ภาพของเกลอื โซเดยี มคลอไรด์ คณุ ภาพของเกลือโซเดยี มคลอไรด์ ขนึ้ อยู่
กบั มลทนิ ท่ปี นเป้ื อนอยู่ เชน่ เกลอื แมกนเี ซียม เป็ นตน้ ถา้ เกลือโซเดยี มคลอ
ไรดม์ ีเกลอื แมกนเี ซียมปนอยมู่ าก เกลือจะชนื้ งา่ ย ราคาตก ดงั นน้ั ถา้ ตอ้ งการ
เกลือท่ีมคี ณุ ภาพดคี วรเตมิ ปูนขาว 0.4 – 0.5 กรมั ตอ่ นา้ 1 ลิตรลงในนาเชอ้ื
เพ่ือทาใหน้ า้ ทะเลมีสมบตั เิ ป็ นเบส (pH ~ 7.4 – 7.5) Mg 2+ ไอออนจะ
ตกตะกอนออกมาในรปู Mg(OH) 2 ทง้ิ ไวจ้ นนา้ ทะเลใสแลว้ จึงไขนา้ นี้เขา้ สนู่ า
ปลง NaCl จะตกผลกึ ออกมาเป็ นสว่ นใหญ่ ผลึกของเกลือ NaCl ท่ไี ดจ้ ึง
ค่อนขา้ งบริสทุ ธิ์มึคณุ ภาพดี

13

• กำรผลิตเกลอื สนิ เธำว์
• เกลือสินเธาวผ์ ลิตไดจ้ ากแหลง่ แร่ เกลือหิน (Rock salt)พบอยตู่ ามพ้ืนดนิ แถบภาคอีสาน เชน่

จงั หวัดชยั ภมู ิ มหาสารคาม ยโสธร อบุ ลราชธานี และอดุ รธานี การผลิตเกลอื สินเธาวจ์ ากเกลอื
หินโดยทวั่ ไป ใชก้ ระบวนการทางวิทยาศาสตร์ คอื ใชก้ ารละลาย การกรอง การระเหย และการ
ตกผลึก หรือการละลายและการตกผลกึ ทง้ั นข้ี นึ้ อย่กู บั สภาพของเกลือท่ีเกิดขนึ้ ในแหลง่ นน้ั ๆ
• เกลือสนิ เธำวแ์ ยกตำมวิธีกำรที่แตกต่ำงกนั ตำมลกั ษณะของกำรเกิดเกลอื ตำม
ธรรมชำติิ ดงั นี้
• เกลือจำกผวิ ดิน ใชว้ ิธขี ดุ คราบเกลอื ตามผิวดนิ มาละลายนา้ กรองเศษตะกอนออก แลว้ นา
นา้ เกลือไปเค้ียวใหแ้ หง้ จะไดเ้ กลอื ตกผลกึ ออกมา นยิ มทาเกลอื ชนดิ นที้ างภาคตะวันออก-เฉียง
เหนอื ไดแ้ ก่ จงั หวัดนครราชสมี า ชยั ภมู ิ มหาสารคาม อดุ รธานี สกลนคร และรอ้ ยเอ็ด
• เกลอื จำกน้ำเกลอื บำดำล เป็ นเกลอื ทากนั มากท่ีจงั หวดั มหาสารคาม นครราชสมี า อดุ รธานี
อบุ ลราชธานี รอ้ ยเอ็ด สกลนคร ชยั ภมู ิ และหนองคาย เกลือบาดาลมีอย่ใู นระดบั ตนื้ 5 – 10
เมตร หรือระดบั ลกึ 30 เมตร
• วิธีกำรผลติ เกลือ ขดุ หรือเจาะลงไปใตด้ นิ และสบู นา้ เกลอื ขนึ้ มา ตม้ นา้ เกลอื ในกระทะเหล็กใบใหญ่
โดยใชฟ้ ้ื นหรือลกิ ไนตเ์ ป็ นเชือ้ เพลงิ จนแหง้ จะไดเ้ กลอื ตกผลกึ ออกมา เกลอื ชนดิ นี้นอกจากจะใชต้ ม้
อาจจะทาไดโ้ ดยการตาก ซ่ึงไมต่ อ้ งเสยี คา่ ใชจ้ ่ายในดา้ นเชอื้ เพลงิ เพราะใชพ้ ลงั งานแสงอาทิตย์
ดว้ ยการสบู เกลือจากบ่อนา้ บาดาลมาใสไ่ วใ้ นนาตาก ซึ่งทาเป็ นลานดนิ หรือลานซีเมนต์ แลว้ ใหน้ า้
ระเหยออกจะไดเ้ กลอื ตกผลึกออกมา เรียกวิธีนวี้ ่า การทานาตาก
• เกลอื จำกชน้ั เกลอื หิน
• วิธีกำรผลิตเกลอื อดั นา้ จืดลงไปละลายเกลอื ในชน้ั เกลือหิน แลว้ สบู สารละลายมาทาใหบ้ ริสทุ ธิ์
ดว้ ยการเตมิ สารละลาย NaOH กบั Na 2CO 3 เพื่อกาจดั Ca 2+ และ Mg 2+ ดงั ปฏิกริ ิยา
• Mg 2+ (aq) + 2OH - (aq) ---------> Mg(OH) 2 (s)
• Ca 2+ (aq) + CO 2- 3 (aq) ----------> CaCO 3 (s)
• กรองตะกอนออก แลว้ นาสารละลายเกลอื ท่ีไดม้ าตกผลกึ แยก NaCl ออก ทาใหส้ ารละลายมี NaCl
ปริมาณลดลง และในสารละลายนยี้ งั มี Na 2SO 4 และ Na 2CO 3 ละลายปนอยู่ ซึ่งเป็ นเกลือท่ีไม่
ตอ้ งการเรียกว่า นา้ ขม นาสารละลายไปเตมิ CaCl 2 พอเหมาะกาจดั ไอออนตา่ ง ๆ ออกเป็ นสาร
CaSO 4 และ CaCO 3 ซ่ึงไมล่ ะลายนา้ ดงั สมการ
• Ca 2+ (aq) + SO 2- 4 (aq) -----------> CaSO 4 (s)
• Ca 2+ (aq) + CO 2- 3 (aq) ----------> CaCO 3 (s)
• นาสารละลายท่ีไดไ้ ปตกผลึกแยก NaCl ออกไดอ้ ีก

14

วิธีการผลติ โซเดียมไฮดรอกไซดแ์ ละก๊าซคลอรีน

โซเดยี มคลอไรดใ์ ชใ้ นการปรงุ อาหาร ถนอมอาหาร ทาสบู่ และยอ้ มผา้
สว่ นในวงการแพทยใ์ ชน้ า้ เกลือสาหรบั คนป่ วย และฆา่ เชอื้ โรค

เมือ่ ปลอ่ ยกระแสไฟฟ้ าตรงลงในสารละลายโซเดยี มคลอไรดอ์ ่ิมตวั จะเกิดปฏิกิริยา
เคมี ดงั นี้

แคโทด ( ขวั้ ลบ) เกดิ ปฏิกิริยารีดกั ชนั โดยมีนา้ ถกู รีดวิ ซเ์ ป็ นกา๊ ซ H 2

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

แอโนด ( ขว้ั บวก) เกดิ ปฏิกริ ิยาออกซิเดชนั โดยมี Cl - ถกู ออกซิไดสเ์ ป็ น Cl 2

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

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

เขยี นเป็ นสมการโมเลกลุ ดงั น้ี

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

15

จากสมการของปฏิกิริยาผลิตภณั ฑเ์ กิดกา๊ ซ H 2 และกา๊ ซ Cl 2 สว่ น
สารละลายประกอบดว้ ย NaOH เกิดขน้ึ ปนกบั NaCl ทีเ่ หลือ เม่อื นาสารละลายน้ี
ไปแยก NaOH ออกดว้ ยการตกผลกึ สารเหลา่ นสี้ ามารถนาไปใชป้ ระโยชน์
อตุ สาหกรรมดงั นี้

กา๊ ซไฮโดรเจน ใชเ้ ตรียมกรดเกลือ แอมโมเนยี และปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชนั
นา้ มนั พืช

กา๊ ซคลอรีน ใชฆ้ า่ เชอ้ื โรคในกระบวนการทานา้ ประปา ใชเ้ ป็ นสารตงั้ ตน้ ใน
อตุ สาหกรรม เชน่ พลาสตกิ PVC ยาฆา่ แมลง DDT นอกจากนนั้ ยงั ใชเ้ ป็ นตวั ทา
ละลาย เชน่ คารบ์ อนเตตระคลอไรด์ (CCl 4) กา๊ ซคลอรีนใชเ้ ป็ นสารตงั้ ตน้ ใน
การผลติ สารเคมหี ลายชนดิ

ในดา้ นอตุ สาหกรรมเคมใี ชเ้ กลอื NaCl เป็ นวตั ถดุ บิ ในการผลติ สารเคมีหลาย
ชนดิ เชน่ โซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) โซเดยี มคารบ์ อเนต (Na 2CO 3)
โซเดยี มไฮโดรเจนคารบ์ อเนต (NaHCO 3) โซเดยี มซัลเฟต (Na 2SO 4) โลหะ
โซเดยี ม (Na) และกา๊ ซคลอรีน (Cl 2)

โซเดยี มไฮดรอกไซด์ ( หรือโซดาแผดเผาหรือ Cuastic soda) มีสตู รเป็ น
NaOH เป็ นสารประกอบไอออนกิ ในรปู ผลึกของแข็งสขี าว ดดู นา้ จากอากาศได้
จดุ หลอมเหลว 318.4 องศาเซลเซียส ละลายนา้ ไดด้ ี ใหส้ ารละลายมีสมบตั ิเป็ น
เบสโซเดยี มไฮดรอกไซด์ ใชใ้ นอตุ สาหกรรมทาสบู่ ผลิตผงชรู ส ทากระดาษ การ
ยอ้ มสี และในการกลนั่ ปิ โตรเลียม นอกจากนนั้ ยงั ใชโ้ ซเดยี มไฮดรอกไซดเ์ ป็ น
วตั ถดุ บิ สาคญั ในอตุ สาหกรรมอื่นได้ เชน่ ผสมสารเคมี ผงซักฟอก สิ่งทอ และ
ในการทาแร่บอกไซดใ์ หบ้ ริสทุ ธ์ิสาหรบั การผลติ โลหะอะลมู เิ นยี ม

16กำรผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์ กำ๊ ซคลอรนี และกำ๊ ซไฮโดรเจนในอตุ สำหกรรม

ใชห้ ลกั การอเิ ล็กโทรลิซิสในเซลลอ์ ิเล็กโทรไลต์ แตอ่ ปุ กรณซ์ บั ซอ้ นกวา่ เรียกกระบวนการน้ี
วา่ The Chlor – Alkali Process ทใี่ ชก้ นั ในอตุ สาหกรรมมหี ลายวิธี เชน่ การผลติ โซเดยี มไฮดร
อกไซดโ์ ดยใชเ้ ซลลไ์ ดอะแฟรม เซลลเ์ ย่ือแลกเปลย่ี นไอออน และเซลลป์ รอท

วตั ถดุ บิ ท่ีใชใ้ นการผลิตโซเดยี มไฮดรอกไซด์ ใชส้ ารละลายเกลอื โซเดยี มคลอไรด์

แตเ่ นอ่ื งจากสารละลายเกลือโซเดยี มคลอไรดม์ ีสารอื่นปนอย่ดู ว้ ย ดงั นน้ั จึงตอ้ งแยกสารอ่ืน
ทป่ี นอย่กู บั สารละลายออก กอ่ นทีจ่ ะนาไปแยกดว้ ยไฟฟ้ าในเซลลอ์ ิเล็กโทรไลตช์ นดิ ใดชนดิ
หนง่ึ เพ่ือผลติ โซเดยี มไฮดรอกไซด์ การทาสารละลายเกลือโซเดยี มคลอไรดใ์ หบ้ ริสทุ ธ์ิโดยใช้
วิธี เตมิ สารโซเดยี มไฮดรอกไซด์ ลงไปในสารละลายเกลือโซเดยี มคลอไรด์ เพ่ือทาใหเ้ หล็ก
ไอออนและแมกนเี ซียมไอออนทป่ี นอย่ตู กตะกอน ดงั น้ี

Fe 3+ (aq) + 3OH - (aq) ----------> Fe(OH) 3 (s)

Mg 2+ (aq) + 2OH - (aq) ---------> Mg(OH) 2 (s)

จากนนั้ ก็เตมิ สารละลาย BaCl 2 ลงไป เพ่ือทาใหซ้ ัลเฟตไอออน (SO 2- 4)

ตกตะกอน โดยควบคมุ ใหซ้ ลั เฟตไอออนเหลืออยใู่ นสารละลายเกลือโซเดยี มคลอไรด์ ไมเ่ กนิ 2
g/l ดงั น้ี

Ba 2+(aq) + SO 2- 4 -----------> BaSO 4 (s)

สาหรบั แคลเซียมไอออนของ (Ca 2+) ทยี่ งั ตกคา้ งในสารละลาย ก็จะถกู ทาให้

ตกตะกอนโดยเตมิ สารละลาย Na 2CO 3 ลงไป ดงั นี้

Ca 2+ + CO 2- 3 (aq) -----------> CaCO 3 (s)

จากนน้ั แยกตะกอนของ CaCO 3 ออกจากสารละลายเกลอื โวเดยี มคลอไรด์

สารละลายที่ไดเ้ ตมิ กรดHCl เพ่ือกาจดั Na 2CO 3 ทีต่ กคา้ งอย่แู ละปรบั pH ของนา้ เกลือให้
พอเหมาะ สารละลายท่ีไดเ้ ป็ นสารละลายเกลือโซเดยี มคลอไรดท์ ่ตี อ้ งการใชเ้ ตรียมโซเดยี มไฮ
ดรอกไซด์

17

กำรผลติ โซเดียมโซเดียมไฮดรอกไซดโ์ ดยใชเ้ ซลลไ์ ดอะแฟรม

เซลลไ์ ดอะแฟรม (Diaphram cell) เป็ นเซลลอ์ ิเล็กโทรไลตแ์ บบ Chlor – alkali ชนดิ
หนง่ึ ดงั รปู ในเซลล์ มแี ผน่ กน้ั ทาดว้ ยแอสเบสตอสกน้ั อยรู่ ะหว่างแอโนด ซ่ึงทา
ดว้ ยทเิ ทเนยี ม และแคโทด เป็ นเหล็กกลา้

เมือ่ ผา่ นสารละลาย NaCl อิ่มตวั ที่ทาใหบ้ ริสทุ ธิ์แลว้ เขา้ ทางดา้ นแอโนด ( ขว้ั บวก)
Cl - ถกู ออกซิไดสเ์ กดิ Cl 2 ดงั น้ี

ออกซิเดชนั ; 2Cl - (aq) -----------> Cl 2 (g) + 2e - E 0 = - 1.36 V

สว่ นแคโทด ( ขวั้ ลบ) นา้ จะรบั อิเล็กตรอนเกดิ กา๊ ซ H 2 และ OH - ดงั น้ี

รีดกั ชนั ; 2H 2O (l) + 2e - ---------> H 2 (g) + 2OH - (aq) E 0 = - 0.83
V

ปฏิกิริยาสทุ ธิ ; 2Cl -(aq) + 2H 2O(l) --------> 2OH - (aq) + H 2(g) + Cl
2(g) E 0 cell = - 2.19 V

ทแ่ี ผน่ กนั้ มสี มบตั ยิ อมใหไ้ อออนผา่ นไปมาได้ แตไ่ มย่ อมให้ Cl 2(g) และ H 2 (g)
ผา่ น และเนอ่ื งจากไดม้ กี ารปรบั ความดนั ดา้ นแอโนดสงู กว่าดา้ นแคโทด ดว้ ยการให้
ระดบั สารละลายทด่ี า้ นแอโนดสงู กว่าสารละลายที่ดา้ นแคโทด ดงั นน้ั ไอออน
ทางดา้ นแอโนดจึงถกู ดนั ใหเ้ คล่อื นท่ีผา่ นแผน่ กนั้ ไปดา้ นแคโทดตลอด สว่ นไฮดรอก
ไซดไ์ อออนทางดา้ นแคโทดไมส่ ามารถไหลมาทางดา้ นแอโนด ทาใหไ้ ด้ NaOH เกดิ ขน้ึ
ดา้ นแคโทด สาหรบั Na + และ Cl - ทท่ี าปฏิกริ ิยาไมห่ มด จะไหลผา่ นแผน่ กนั้ เขา้ ไป
อย่ดู า้ นแคโทด จึงทาใหส้ ารละลาย NaOH ไมบ่ ริสทุ ธิ์ คือมี NaOH ประมาณรอ้ ยละ
10 – 12 โดยมวลและ NaCl ประมาณรอ้ ยละ 14 – 16 โดยมวล สารละลายผสม
ระหวา่ ง NaOH กบั NaCl สามารถแยกไดด้ ว้ ยวิธีการใหน้ า้ ระเหยออก เพื่อทาให้
สารละลาย NaCl อ่ิมตวั และตกผลกึ แยกออกไป สารละลายทเ่ี หลอื ประกอบดว้ ย
NaOH รอ้ ยละ 50 โดยมวลและ NaCl รอ้ ยละ 1 โดยมวล สารละลาย NaOH ทไี่ ด้
สามารถนาไปใชใ้ นอตุ สาหกรรมเตรียมสารตา่ ง ๆ ได้ แตใ่ ชใ้ นอตุ สาหกรรมผลติ เร
ยองไมไ่ ด้ เพราะมี NaCl ปน

18

กำรผลิตโซเดียมไฮดรอกไซดโ์ ดยใชเ้ ซลลป์ รอท

เซลลป์ รอท (Mercury cell) เซลลอ์ ิเล็กโทรไลตแ์ บบ Chlor – Alkali ชนดิ หนงึ่
ประกอบดว้ ยแอโนดซึ่งทาจากโลหะทเิ ทเนยี มเคลอื บออกไซดข์ องธาตบุ างชนดิ และใช้
ปรอทเป็ นแคโทด

เซลลป์ รอทเป็ นเซลลอ์ ิเล็กโทรไลตท์ ่ใี ชผ้ ลิต NaOH(aq) ทีม่ ีความบริสทุ ธส์ิ งู วิธีผลติ โดย
ผา่ นสารละลาย NaCl อิ่มตวั และบริสทุ ธ์ิเขา้ ไปในเซลลน์ จี้ ะเกิดการเปลีย่ นแปลงดงั นี้

แคโทด เป็ นขว้ั ปรอทเกิด Over voltage ของปฏิกิริยารีดกั ชนั ของ H 2O เป็ น OH - และ
H 2(g) ดงั นนั้ ปฏิกริ ิยารีดกั ชนั จึงเกดิ เป็ น Na + ไปเป็ น Na แทน ซ่ึงละลาย Hg(l) เป็ น
โซเดยี มอะมลั กมั ท่ีมีความเขม้ ขน้ ประมาณ 5% โดยมวล

2Na + (aq) + xHg(l) + e - ---------> 2NaHg x(l) E 0 = - 1.77 V

แอโนด เกดิ ปฏิกริ ิยาออกซิเดชนั Cl - เป็ น Cl 2 (g) ดงั สมการ

2Cl - (aq) -----------> Cl 2 (g) + 2e - E 0 = - 1.36 V

ปฏิกริ ิยาสทุ ธิ ; 2Na +(aq) +2Cl - (aq) + xHg(l) ------> 2NaHg x(l) + Cl 2 (g) E
0 cell = - 3.13 V

เม่อื โซเดยี มอะมลั กมั ถกู แยกออกจากกนั โดยผา่ นนา้ บริสทุ ธ์ิเขา้ ไป โซเดยี มจะทา
ปฏิกริ ิยากบั นา้ เกิดโซเดยี มไฮดรอกไซด์ ดงั สมการ

2NaHg x(l) + 2H 2O -----------> 2NaOH (aq) + H 2 (g) + 2xHg(l)

ของเหลวปรอทถกู นากลบั มาใชใ้ หมใ่ นเซลลอ์ ิเล็กโทรไลตน์ ้ี กา๊ ซไฮโดรเจนลอยออกสู่
ดา้ นบน สว่ นสารละลาย NaOH ท่ีไดม้ ีความเขม้ ขน้ ประมาณ 50% โดยมวล และปรอท
ทใ่ี ช้ บางสว่ นปนกบั นา้ ท้งิ จากกระบวนการผลติ ลงสแู่ หลง่ นา้ ทาใหเ้ กิดมลภาวะทางนา้
จากกระบวนการผลิตพบวา่ ปรอทสญู หายไป 200 g ตอ่ Cl 2 1 เมตริกตนั ทผ่ี ลติ ได้
Hg ทถี่ กู ปะปนกบั นา้ ทง้ิ นจ้ี ะอยใู่ นรปู HgCl 2 ซ่ึงจลุ นิ ทรียใ์ นนา้ เปล่ยี นเป็ นสารอินทรีย์
คือไดเมทิลเมอรค์ ิวรี (CH 3) 2Hg

19

กำรผลติ โซเดียมไฮดรอกไซดโ์ ดยใชเ้ ยอื่ แลกเปลยี่ นไอออน

เซลลเ์ ยื่อแลกเปลี่ยนไอออน (Membrane cell)เป็ นเซลลอ์ ิเล็กโทรไลตแ์ บบ Chlor – Alkali
ชนดิ หนงึ่ มลี กั ษณะคลา้ ยเซลลไ์ ดอะแฟรม ตา่ งกนั ที่ใชเ้ ย่ือแลกเปลยี่ นไอออนแทน

ไดอะแฟรม เยื่อแลกเปลย่ี นไอออนทาจากฟลอู อโรคารบ์ อนพอลเิ มอร์ มสี มบตั ยิ อมให้
เฉพาะไอออนบวก เชน่ Na + ซ่ึงมขี นาดเล็กผา่ นได้ ซ่ึงแตกตา่ งจากไดอะแฟรมทย่ี อมให้
ทงั้ ไอออนบวกและไอออนลบผา่ นได้

ใสส่ ารละลาย NaCl อิ่มตวั และบริสทุ ธิ์ในภาชนะทดี่ า้ นแอโนด แลว้ ผา่ นกระแสไฟฟ้ าลงใน
สารละลายนี้ Na + เป็ นไอออนขนาดเล็กจะเคล่ือนที่ผา่ นเยื่อแลกเปล่ยี นไอออนเขา้ ไปยงั
แคโทด สว่ น Cl - ผา่ นเย่ือและเปลยี่ นไอออนไมไ่ ด้ จะเสยี อิเล็กตรอนเกิดกา๊ ซ Cl 2 ท่ี
แอโนด ( ขว้ั บวก) ดงั สมการ

2Cl - (aq) ---------> Cl 2 (g) + 2e - E 0 = - 1.36 V

แคโทด H 2O รบั อิเล็กตรอนเกดิ กา๊ ซ H 2 และ OH - ดงั น้ี

2 H 2O(l) + 2e - ---------> 2OH - (aq) + H 2(g) E 0 = - 0.83 V

ปฏิกริ ิยาสทุ ธิ ; 2Cl -(aq) + 2 H 2O(l) -------> 2OH - (aq) + H 2(g) + Cl 2 (g)
E 0 cell = - 2.19 V

OH - ท่เี กดิ ขน้ึ ที่แคโทดรวมกบั Na + เกดิ NaOH สว่ นกา๊ ซ Cl 2 และกา๊ ซ H 2 ไมผ่ า่ น
เนอื้ เยื่อแลกเปล่ียนไอออน ออกจากเซลลน์ ที้ ่ีแอโนด และแคโทดตามลาดบั สารละลาย
NaOH

ทไี่ ดม้ คี วามเขม้ ขน้ 30 – 35% โดยมวล ถา้ ปรบั ปรงุ เซลลน์ ใ้ี หม้ ีคณุ ภาพดขี นึ้ ก็จะได้
สารละลาย NaOH เขม้ ขน้ 40% โดยมวล

20

• อตุ สำหกรรมป๋ ยุ เคมี

• ป๋ ยุ ยเู รยี
• ป๋ ยุ ยเู รยี หรอื ป๋ ยุ คำรบ์ ำไบต์ สตู รเคมี ( NH2) 2CO
• วตั ถดุ ิบท่ีใชผ้ ลติ คือ กา๊ ซแอมโมเนยี (NH 3) กบั กา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) ซ่ึง

ไดจ้ ากกระบวนการเตรียมป๋ ุยแอมโมเนยี มซัลเฟต
• ปฏิกริ ิยาเคมี เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างกา๊ ซแอมโมเนยี (NH 3) กบั กา๊ ซ

คารบ์ อนไดออกไซด์ (CO 2) ดงั สมการนี้
• 2NH 3(g) + CO 2 (g) -----------> ( NH2) 2CO (s) + H 2O (l)

• ป๋ ยุ ฟอสเฟต 21
• ป๋ ยุ ฟอสเฟต เป็ นป๋ ยุ ท่ีมีธำตฟุ อสฟอรสั เป็ นองคป์ ระกอบ ซึ่งเป็ นสำรอำหำรของพืช

แหลง่ ท่ีพบในประเทศไทย จะเป็ นพวกหินฟอสเฟตท่ีละลำยน้ำไดน้ อ้ ยมำก ท่ีอำเภอแมท่ ำ

จงั หวดั ลำพนู อำเภอเกำะคำ จงั หวดั ลำปำง และอำเภอเมือง จงั หวดั รำชบรุ ิี

• วตั ถดุ ิบท่ีใชผ้ ลิตคือ หินฟอสเฟต (CaF 2.3Ca 3(PO 4) 2)

• ขนั้ ตอนในกำรผลติ ป๋ ยุ ฟอสเฟต

• ขน้ั ที่ 1 หินฟอสเฟต (CaF 2.3Ca 3(PO 4) 2) ทาปฏิกิริยากบั กรดซัลฟิ วริกเขม้ ขน้ 4 – 5

mol/dm 3 จะเกิดปฏิกิริยารวดเร็วดงั นี้

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

• ขน้ั ที่ 2 นา H 3PO 4 ไปทาปฏิกิรยากบั หินฟอสเฟตที่เหลอื ไดม้ อนอแคลเซียมฟอสเฟต ( ป๋ ุย

ซปุ เปอรฟ์ อสเฟต Ca(H 2PO 4) 2) ซ่ึงละลายนา้ ไดด้ ี ปฏิกิริยาจะเกิดชา้ ๆ ใชเ้ วลาประมาณ 6 –

25 วนั ดงั สมการ

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

• นอกจากน้ี Ca(H 2PO 4) 2 สามารถเตรียมไดจ้ ากหินฟอสเฟต ทาปฏิกิริยากนั กบั กรดซัลฟิ วริก

(H 2SO 4) ดงั สมการ

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

• จากปฏิกิริยาขา้ งตน้ จะพบว่าการผลติ ป๋ ุยฟอสเฟตเกิด HF ซึ่งจะกลายเป็ นไอไดง้ า่ ยและเป็ นพิษได้

กรด HF บางสว่ นจะทาปฏิกิริยากบั ทราย (SiO 2) ที่ปนอยกู่ บั หินฟอสเฟต เกิดกา๊ ซ SF 4 ซึ่งรวม

กบั นา้ ทนั ทีเป็ น H 2SiF 6 แตส่ ว่ นใหญจ่ ะระเหยออกเป็ นไอ

• ดงั นนั้ ในการผลิตจึงควรมกี ารเก็บ HF ท่ีเกิดขน้ึ ผา่ นลงไปในนา้ ไดส้ ารละลายมีสภาพเป็ นกรด ซึ่ง

ทาใหเ้ ป็ นกลางดว้ ยการทาปฏิกิริยากบั โซดาแอช (Na 2CO 3) หรือหินปูน เกิดปฏิกริ ิยาดงั น้ี

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

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

• การทาลาย HF ทงั้ โดยการทาปฏิกริ ิยากบั SiO 2 ได้ H 2SiF 6 ซ่ึงทาปฏิกริ ิยาตอ่ ไปกบั MgO ได้

แมกนเี ซียมซิลโิ กฟลอู อไรด์ ( MgSiF 6 ) ซ่ึงใชเ้ ป็ นยาฆา่ แมลง

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

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

22

บรรณำนกุ รม

http://www.nakhamwit.ac.th/pingpong_web/Chem_Indust.htm?fbclid=IwAR36
fX8JNTxv-z3bPcz6tg6FLTo7ReEcRIsvip2ggoOh7ykYDbWySvlYSU4

23

ผจู้ ดั ทำ

นางสาวบณุ ยานชุ เพ็ญศรี เลขที่ 8
ม.6.1
นางสาวหนง่ึ ฤทยั แสงอาวธุ เลขที่ 13
ม.6.1


Click to View FlipBook Version