Wodorotlenek sodu

Wodorotlenek sodu
Unit cell, spacefill model of sodium hydroxide
Sample of sodium hydroxide as pellets in a watchglass
Nazwy
nazwa IUPAC
Wodorotlenek sodu
Inne nazwy
  • Soda kaustyczna
  • Ług
  • askaryt
  • Biały żrący
  • Wodzian sodu
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
CHEBI
ChemSpider
Karta informacyjna ECHA 100.013.805 Edit this at Wikidata
Numer WE
  • 215-185-5
Numer E E524 (regulatory kwasowości, ...)
68430
KEGG
Siatka sodu + wodorotlenek
Identyfikator klienta PubChem
Numer RTECS
  • WB4900000
UNII
Numer ONZ 1824, 1823
  • InChI=1S/Na.H2O/h;1H2/q+1;/p-1  check Y
    Klucz: HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M  check Y
  • InChI=1/Na·H2O/h;1H2/q+1;/p-1
    Klucz: HEMHJVSKTPXQMS-REWHXWOFAM
  • [OH-].[Na+]
Nieruchomości
NaOH
Masa cząsteczkowa 39,9971 g/mol
Wygląd Białe, twarde (gdy są czyste), nieprzezroczyste kryształy
Zapach bezwonny
Gęstość 2,13 g/cm 3
Temperatura topnienia 323 ° C (613 ° F; 596 K)
Temperatura wrzenia 1388 ° C (2530 ° F; 1661 K)


418 g/l (0°C) 1000 g/l (25°C) 3370 g/l (100°C)
Rozpuszczalność rozpuszczalny w glicerolu , nieistotny w amoniaku , nierozpuszczalny w eterze , wolno rozpuszczalny w glikolu propylenowym
Rozpuszczalność w metanolu 238 g/l
Rozpuszczalność w etanolu <<139 g/l
Ciśnienie pary <2,4 kPa (20°C)
Kwasowość ( p Ka ) 15.7
−15,8·10 −6 cm 3 /mol (aq.)
1,3576
Struktura
Rombowy, oS8
Cmcm, nr 63
a = 0,34013 nm, b = 1,1378 nm, c = 0,33984 nm
4
Termochemia
59,5 J/(mol·K)
64,4 J/(mol·K)
−425,8 kJ/mol
-379,7 kJ/mol
Zagrożenia
Oznakowanie GHS :
GHS05: Corrosive
Niebezpieczeństwo
H290 , H314
P280 , P305+P351+P338 , P310
NFPA 704 (ognisty diament)
3
0
1
Śmiertelna dawka lub stężenie (LD, LC):
LD 50 ( mediana dawki )
40 mg/kg (mysz, dootrzewnowo)
500 mg/kg (królik, doustnie)
NIOSH (limity ekspozycji na zdrowie w USA):
PEL (dopuszczalny)
TWA 2 mg/ m3
REL (zalecane)
C 2 mg/ m3
IDLH (bezpośrednie zagrożenie)
10 mg/ m3
Karta charakterystyki (SDS) Karta charakterystyki zewnętrznej
Związki pokrewne
Związki pokrewne
 Deuterotlenek sodu
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
check  Y ( co to jest check☒ Y N ?)

Wodorotlenek sodu , znany również jako ług i soda kaustyczna , jest związkiem nieorganicznym o wzorze NaOH. Jest to biały stały związek jonowy składający się z kationów sodu Na + i anionów wodorotlenkowych OH − .

Wodorotlenek sodu jest silnie żrącą zasadą i zasadą , która rozkłada białka w zwykłych temperaturach otoczenia i może powodować poważne oparzenia chemiczne . Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i łatwo absorbuje wilgoć i dwutlenek węgla z powietrza . Tworzy szereg hydratów NaOH· n H 2 O . Monohydrat NaOH · H2O krystalizuje z roztworów wodnych w temperaturze od 12,3 do 61,8 ° C. Dostępny w handlu „wodorotlenek sodu” jest często tym monohydratem, a opublikowane dane mogą odnosić się do niego zamiast bezwodnego związku .

Jako jeden z najprostszych wodorotlenków, wodorotlenek sodu jest często używany wraz z obojętną wodą i kwaśnym kwasem solnym do zademonstrowania skali pH studentom chemii.

Wodorotlenek sodu jest stosowany w wielu gałęziach przemysłu: do produkcji masy celulozowej i papieru , tekstyliów , wody pitnej , mydeł i detergentów oraz jako środek do udrażniania rur . Światowa produkcja w 2004 roku wyniosła około 60 milionów ton, podczas gdy popyt wyniósł 51 milionów ton.

Nieruchomości

Właściwości fizyczne

Czysty wodorotlenek sodu to bezbarwne krystaliczne ciało stałe, które topi się w temperaturze 318 ° C (604 ° F) bez rozkładu i ma temperaturę wrzenia 1388 ° C (2530 ° F). Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, z mniejszą rozpuszczalnością w rozpuszczalnikach polarnych , takich jak etanol i metanol . NaOH jest nierozpuszczalny w eterze i innych niepolarnych rozpuszczalnikach.

Podobnie jak uwodnienie kwasu siarkowego, rozpuszczanie stałego wodorotlenku sodu w wodzie jest reakcją silnie egzotermiczną , podczas której wydziela się duża ilość ciepła, stwarzająca zagrożenie bezpieczeństwa poprzez możliwość rozprysku. Otrzymany roztwór jest zwykle bezbarwny i bezwonny. Podobnie jak w przypadku innych roztworów alkalicznych, jest śliski w kontakcie ze skórą ze względu na proces zmydlania zachodzący między NaOH a naturalnymi olejkami ze skóry.

Lepkość

Stężone (50%) wodne roztwory wodorotlenku sodu mają charakterystyczną lepkość 78 m Pa ·s, czyli znacznie większą niż woda (1,0 mPa·s) i zbliżona do lepkości oliwy z oliwek (85 mPa·s) w temperaturze pokojowej . Lepkość wodnego roztworu NaOH, jak w przypadku każdego ciekłego środka chemicznego, jest odwrotnie proporcjonalna do jego temperatury roboczej, tj. jego lepkość maleje wraz ze wzrostem temperatury i odwrotnie. Lepkość roztworów wodorotlenku sodu odgrywa bezpośrednią rolę w jego stosowaniu, a także w przechowywaniu.

Nawilża

Wodorotlenek sodu może tworzyć kilka hydratów NaOH · n H 2 O , co daje złożony diagram rozpuszczalności, który został szczegółowo opisany przez Spencera Umfreville'a Pickeringa w 1893 r. Znane hydraty oraz przybliżone zakresy temperatur i stężeń (procent masowy NaOH) ich nasycone roztwory wodne to:

  • Heptahydrat, NaOH ·7H2O : od -28°C (18,8%) do -24°C (22,2%).
  • Pentahydrat, NaOH·5H2O : . od -24°C (22,2%) do -17,7 (24,8%)
  • Tetrahydrat, NaOH·4H 2 O , forma α: od -17,7 (24,8%) do +5,4 °C (32,5%).
  • Tetrahydrat, NaOH·4H 2 O , forma β: metastabilna.
  • Trihemihydrat, NaOH·3,5H2O : . od +5,4°C (32,5%) do +15,38°C (38,8%), a następnie do +5,0°C (45,7%)
  • Trihydrat, NaOH·3H2O : . metastabilny
  • Dihydrat, NaOH·2H2O : . od +5,0°C (45,7%) do +12,3°C (51%)
  • Monohydrat, NaOH·H2O : . od +12,3°C (51%) do 65,10°C (69%), a następnie do 62,63°C (73,1%)

Wczesne doniesienia odnoszą się do hydratów o n = 0,5 lub n = 2/3, ale późniejsze staranne badania nie potwierdziły ich istnienia.

Jedynymi hydratami o stabilnych temperaturach topnienia są NaOH ·H 2O (65,10 °C) i NaOH·3,5H 2O . (15,38 °C) Pozostałe hydraty, z wyjątkiem metastabilnych NaOH·3H 2 O i NaOH·4H 2 O (β), można krystalizować z roztworów o odpowiednim składzie, jak podano powyżej. Jednak roztwory NaOH można łatwo przechłodzić o wiele stopni, co pozwala na tworzenie hydratów (w tym metastabilnych) z roztworów o różnych stężeniach.

Na przykład, gdy schłodzi się roztwór NaOH i wody o stosunku molowym 1:2 (52,6% masowych NaOH), monohydrat zwykle zaczyna krystalizować (w temperaturze około 22 ° C) przed dihydratem. Jednak roztwór można łatwo przechłodzić do -15 ° C, w którym to momencie może szybko krystalizować jako dihydrat. Po podgrzaniu stały dihydrat może stopić się bezpośrednio do roztworu w temperaturze 13,35 ° C; jednak, gdy temperatura przekroczy 12,58 ° C. często rozkłada się na stały monohydrat i płynny roztwór. Nawet n = 3,5 jest trudny do krystalizacji, ponieważ roztwór przechładza się tak bardzo, że inne hydraty stają się bardziej stabilne.

Roztwór gorącej wody zawierający 73,1% (masowych) NaOH jest eutektykiem , który krzepnie w temperaturze około 62,63 ° C jako jednorodna mieszanina kryształów bezwodnych i jednowodnych.

Druga stabilna kompozycja eutektyczna to 45,4% (masowych) NaOH, który zestala się w temperaturze około 4,9 ° C w mieszaninę kryształów dihydratu i 3,5-hydratu.

Trzeci stabilny eutektyk zawiera 18,4% (masowych) NaOH. Zestala się w temperaturze około -28,7 °C jako mieszanina lodu wodnego i heptahydratu NaOH·7H 2 O .

Kiedy schładza się roztwory zawierające mniej niż 18,4% NaOH, najpierw krystalizuje lód wodny , pozostawiając NaOH w roztworze.

Forma α tetrahydratu ma gęstość 1,33 g/cm 3 . Topi się równomiernie w temperaturze 7,55 °C do postaci cieczy zawierającej 35,7% NaOH i gęstości 1,392 g/cm 3 , dzięki czemu unosi się na niej jak lód na wodzie. Jednak w NaOH·3,5H 2O temperaturze około 4,9°C może on zamiast tego stopić się niestosownie do postaci mieszaniny stałego i ciekłego roztworu.

Postać β tetrahydratu jest metastabilna i często samorzutnie przekształca się w postać α po schłodzeniu poniżej -20 ° C. Po zainicjowaniu przemiana egzotermiczna jest zakończona w ciągu kilku minut, przy wzroście objętości ciała stałego o 6,5%. Forma β może krystalizować z przechłodzonych roztworów w temperaturze -26 ° C i topi się częściowo w temperaturze -1,83 ° C.

Dostępny w handlu „wodorotlenek sodu” to często monohydrat (gęstość 1,829 g/cm 3 ). Dane fizyczne w literaturze technicznej mogą odnosić się raczej do tej postaci niż do bezwodnego związku.

Struktura krystaliczna

NaOH i jego monohydrat tworzą kryształy rombowe z odpowiednio grupami przestrzennymi Cmcm ( oS8 ) i Pbca (oP24 ). Wymiary komórki monohydratu wynoszą a = 1,1825, b = 0,6213, c = 0,6069 nm . Atomy są ułożone w hydrargilitu , gdzie każdy atom sodu jest otoczony sześcioma atomami tlenu, po trzy z jonów wodorotlenkowych i trzy z cząsteczek wody. Atomy wodoru grup hydroksylowych tworzą silne wiązania z atomami tlenu w każdej warstwie O. Sąsiednie warstwy O są utrzymywane razem przez wiązania wodorowe między cząsteczkami wody.

Właściwości chemiczne

Reakcja z kwasami

Wodorotlenek sodu reaguje z kwasami protonowymi, tworząc wodę i odpowiednie sole. Na przykład, gdy wodorotlenek sodu reaguje z kwasem chlorowodorowym , powstaje chlorek sodu :

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O ( l)

Ogólnie rzecz biorąc, takie reakcje neutralizacji są reprezentowane przez jedno proste równanie jonowe netto:

OH − (aq) + H + (aq) → H 2 O (l)

Ten typ reakcji z mocnym kwasem uwalnia ciepło, a zatem jest egzotermiczny . Takie reakcje kwasowo-zasadowe można również wykorzystać do miareczkowania . Jednak wodorotlenek sodu nie jest stosowany jako główny wzorzec , ponieważ jest higroskopijny i pochłania dwutlenek węgla z powietrza.

Reakcja z kwaśnymi tlenkami

Wodorotlenek sodu reaguje również z kwaśnymi tlenkami , takimi jak dwutlenek siarki . Takie reakcje są często wykorzystywane do „ wymywania ” szkodliwych, kwaśnych gazów (takich jak SO 2 i H 2 S ) powstających podczas spalania węgla iw ten sposób zapobiegają ich uwalnianiu do atmosfery. Na przykład,

2 NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O _

Reakcje z metalami i tlenkami

Szkło reaguje powoli z wodnymi roztworami wodorotlenku sodu w temperaturze otoczenia, tworząc rozpuszczalne krzemiany . Z tego powodu szklane fugi i zawory odcinające narażone na działanie wodorotlenku sodu mają tendencję do „zamarzania”. Kolby i wyłożone szkłem reaktory chemiczne są uszkadzane przez długie wystawienie na działanie gorącego wodorotlenku sodu, który również powoduje szron. Wodorotlenek sodu nie atakuje żelaza w temperaturze pokojowej, ponieważ żelazo nie ma właściwości amfoterycznych właściwości (tj. rozpuszcza się tylko w kwasie, a nie w zasadzie). Niemniej jednak w wysokich temperaturach (np. powyżej 500°C) żelazo może reagować endotermicznie z wodorotlenkiem sodu, tworząc tlenek żelaza(III) , metaliczny sód i gazowy wodór. Wynika to z niższej entalpii tworzenia tlenku żelaza (III) (-824,2 kJ/mol) w porównaniu z wodorotlenkiem sodu (-500 kJ/mol) oraz dodatniej zmiany entropii reakcji, co implikuje spontaniczność w wysokich temperaturach ( ΔST > ΔH , ΔG < 0 ) i niespontaniczność w niskich temperaturach ( ΔST < ΔH , ΔG > 0 ). Rozważ następującą reakcję między stopionym wodorotlenkiem sodu a drobno rozdrobnionymi opiłkami żelaza:

4 Fe + 6 NaOH → 2 Fe 2 O 3 + 6 Na + 3 H 2

Jednak kilka metali przejściowych może gwałtownie reagować z wodorotlenkiem sodu w łagodniejszych warunkach.

W 1986 r. aluminiowa cysterna drogowa w Wielkiej Brytanii została omyłkowo użyta do transportu 25% roztworu wodorotlenku sodu, co spowodowało zwiększenie ciśnienia w zawartości i uszkodzenie cysterny. Zwiększenie ciśnienia było spowodowane gazowym wodorem, który powstaje w reakcji między wodorotlenkiem sodu a glinem:

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O → 2 Na [Al(OH) 4 ] + 3 H 2

Odczynnik strącający

W przeciwieństwie do wodorotlenku sodu, który jest rozpuszczalny, wodorotlenki większości metali przejściowych są nierozpuszczalne, a zatem wodorotlenek sodu może być stosowany do wytrącania wodorotlenków metali przejściowych. Obserwuje się następujące kolory:

  • Miedziany - niebieski
  • Żelazo(II) - zielony
  • Żelazo(III) - żółty/brązowy

Sole cynku i ołowiu rozpuszczają się w nadmiarze wodorotlenku sodu, dając klarowny roztwór Na 2 ZnO 2 lub Na 2 PbO 2 .

Wodorotlenek glinu jest stosowany jako galaretowaty flokulant do filtrowania cząstek stałych podczas uzdatniania wody . Wodorotlenek glinu jest przygotowywany w oczyszczalni z siarczanu glinu w reakcji z wodorotlenkiem lub wodorowęglanem sodu.

Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 NaOH → 2 Al(OH) 3 + 3 Na 2 SO 4
Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 NaHCO 3 → 2 Al(OH) 3 + 3 Na 2 SO 4 + 6 CO 2

Zmydlanie

Wodorotlenek sodu może być stosowany do opartej na zasadach hydrolizy estrów ( jak w przypadku zmydlania ), amidów i halogenków alkilowych . Jednak ograniczona rozpuszczalność wodorotlenku sodu w rozpuszczalnikach organicznych oznacza, że ​​często preferowany jest bardziej rozpuszczalny wodorotlenek potasu (KOH). Dotykanie roztworu wodorotlenku sodu gołymi rękami, chociaż nie jest zalecane, powoduje uczucie śliskości. Dzieje się tak, ponieważ oleje na skórze, takie jak sebum zamieniają się w mydło. Pomimo rozpuszczalności w glikolu propylenowym jest mało prawdopodobne, aby zastąpił wodę w procesie zmydlania ze względu na pierwotną reakcję glikolu propylenowego z tłuszczem przed reakcją wodorotlenku sodu z tłuszczem.

Udział masowy NaOH (% wag.) 4 10 20 30 40 50
Stężenie molowe NaOH (M) 1.04 2,77 6.09 9,95 14.30 19.05
Stężenie masowe NaOH (g/L) 41,7 110,9 243,8 398,3 572.0 762.2
Gęstość roztworu (g/ml) 1.043 1.109 1.219 1.328 1.430 1.524

Produkcja

Aby uzyskać informacje historyczne, zobacz Produkcja alkaliów .

Wodorotlenek sodu jest wytwarzany przemysłowo jako 50% roztwór w wyniku zmian elektrolitycznego procesu chloroalkaliów . W procesie tym wytwarzany jest również gazowy chlor . Stały wodorotlenek sodu otrzymuje się z tego roztworu przez odparowanie wody. Stały wodorotlenek sodu jest najczęściej sprzedawany w postaci płatków, bryłek i odlewanych bloków.

W 2004 roku światową produkcję oszacowano na 60 mln ton wodorotlenku sodu w stanie suchym, a popyt na 51 mln ton. W 1998 roku całkowita światowa produkcja wynosiła około 45 milionów ton . Ameryka Północna i Azja dostarczyły po około 14 milionów ton, podczas gdy Europa wyprodukowała około 10 milionów ton. W Stanach Zjednoczonych głównym producentem wodorotlenku sodu jest Olin, którego roczna produkcja wynosi około 5,7 miliona ton z zakładów w Freeport w Teksasie i Plaquemine , Louisiana, St Gabriel, Louisiana, McIntosh, Alabama, Charleston, Tennessee, Niagara Falls, Nowy Jork i Becancour, Kanada. Inni główni producenci amerykańscy to Oxychem , Westlake , Shintek i Formosa . Wszystkie te firmy stosują proces chloroalkaliów .

W przeszłości wodorotlenek sodu był wytwarzany przez traktowanie węglanu sodu wodorotlenkiem wapnia w reakcji metatezy , która wykorzystuje fakt, że wodorotlenek sodu jest rozpuszczalny, podczas gdy węglan wapnia nie. Proces ten nazwano kaustyzacją.

Ca(OH) 2 (aq) + Na 2 CO 3 (s) → CaCO 3 (s) + 2 NaOH (aq)

Proces ten został zastąpiony przez proces Solvaya pod koniec XIX wieku, który z kolei został wyparty przez proces Leblanca , a następnie proces chloralkaliów , który jest w użyciu.

Wodorotlenek sodu jest również wytwarzany przez połączenie czystego sodu metalicznego z wodą. Produktami ubocznymi są gazowy wodór i ciepło, często powodujące płomień.

2 Na(s) + 2 H2O ( l) → 2 NaOH(aq) + H2

Ta reakcja jest powszechnie stosowana do demonstrowania reaktywności metali alkalicznych w środowiskach akademickich; jednak nie jest to opłacalne z handlowego punktu widzenia, ponieważ wydzielanie metalicznego sodu jest zwykle przeprowadzane przez redukcję lub elektrolizę związków sodu, w tym wodorotlenku sodu.

Używa

Zobacz też: Hydroodsiarczanie

Wodorotlenek sodu jest popularną mocną zasadą stosowaną w przemyśle. Wodorotlenek sodu jest używany do produkcji soli sodowych i detergentów, regulacji pH i syntezie organicznej. Masowo jest najczęściej traktowany jako roztwór wodny , ponieważ roztwory są tańsze i łatwiejsze w obsłudze.

Wodorotlenek sodu jest używany w wielu scenariuszach, w których pożądane jest zwiększenie zasadowości mieszaniny lub neutralizacja kwasów.

Na przykład w przemyśle naftowym wodorotlenek sodu jest stosowany jako dodatek do płuczki wiertniczej w celu zwiększenia zasadowości w systemach płuczki bentonitowej , zwiększenia lepkości płuczki oraz zobojętnienia wszelkich kwaśnych gazów (takich jak siarkowodór i dwutlenek węgla ), które mogą być napotykanych w formacji geologicznej w miarę postępu wiercenia.

Innym zastosowaniem jest testowanie w mgle solnej , gdzie pH musi być regulowane. Wodorotlenek sodu jest stosowany z kwasem solnym w celu zrównoważenia pH. Powstała sól, NaCl, jest środkiem korozyjnym stosowanym w standardowym teście mgły solnej o neutralnym pH.

Niskiej jakości ropa naftowa może być traktowana wodorotlenkiem sodu w celu usunięcia zanieczyszczeń siarkowych w procesie zwanym myciem kaustycznym . Jak wyżej, wodorotlenek sodu reaguje ze słabymi kwasami, takimi jak siarkowodór i merkaptany , dając nielotne sole sodowe, które można usunąć. Powstające odpady są toksyczne i trudne w obróbce, dlatego proces ten jest zakazany w wielu krajach. W 2006 roku Trafigura wykorzystała ten proces, a następnie wyrzuciła odpady na Wybrzeżu Kości Słoniowej .

Inne powszechne zastosowania wodorotlenku sodu obejmują:

Roztwarzanie chemiczne

Główny artykuł: Pulpa (papier)

Wodorotlenek sodu jest również szeroko stosowany w roztwarzaniu drewna do produkcji papieru lub włókien regenerowanych. Wraz z siarczkiem sodu wodorotlenek sodu jest kluczowym składnikiem roztworu ługu białego stosowanego do oddzielania ligniny od włókien celulozowych w procesie siarczanowym . Odgrywa również kluczową rolę w kilku późniejszych etapach procesu bielenia brunatnej masy celulozowej powstałej w procesie roztwarzania. Te etapy obejmują delignifikację tlenową , ekstrakcję oksydacyjną i prostą ekstrakcję, z których wszystkie wymagają silnie alkalicznego środowiska o pH > 10,5 na końcu etapów.

Trawienie tkanek

W podobny sposób wodorotlenek sodu jest używany do trawienia tkanek, tak jak w procesie stosowanym kiedyś u zwierząt gospodarskich. Proces ten polegał na umieszczeniu tuszy w szczelnej komorze, a następnie dodaniu mieszaniny wodorotlenku sodu i wody (która rozrywa wiązania chemiczne utrzymujące mięso w stanie nienaruszonym). To ostatecznie zamienia ciało w ciecz o ciemnobrązowym kolorze, a jedynymi pozostałymi ciałami stałymi są łuski kostne, które można zmiażdżyć opuszkami palców.

Wodorotlenek sodu jest często stosowany w procesie rozkładu odpadów drogowych wyrzucanych na wysypiska przez firmy zajmujące się utylizacją zwierząt. Ze względu na swoją dostępność i niski koszt był używany przez przestępców do pozbywania się zwłok. Włoski seryjny morderca Leonarda Cianciulli użył tej substancji chemicznej, aby zamienić zwłoki w mydło. W Meksyku mężczyzna, który pracował dla karteli narkotykowych, przyznał się do pozbycia się nim ponad 300 ciał.

Wodorotlenek sodu jest niebezpieczną substancją chemiczną ze względu na jego zdolność do hydrolizy białek. W przypadku rozlania rozcieńczonego roztworu na skórę może dojść do oparzeń, jeśli obszar nie jest dokładnie myty bieżącą wodą przez kilka minut. Rozpryski w oku mogą być poważniejsze i mogą prowadzić do ślepoty.

Rozpuszczanie metali i związków amfoterycznych

Silne zasady atakują aluminium . Wodorotlenek sodu reaguje z aluminium i wodą, uwalniając gazowy wodór. Aluminium pobiera atom tlenu z wodorotlenku sodu, który z kolei pobiera atom tlenu z wody i uwalnia dwa atomy wodoru. W reakcji powstaje zatem wodór i glinian sodu . W tej reakcji wodorotlenek sodu działa jako środek, który powoduje, że roztwór jest alkaliczny, w którym aluminium może się rozpuścić.

2 Al + 2 NaOH + 2 H2O → 2 NaAlO2 + 3 H2

Glinian sodu jest nieorganiczną substancją chemiczną używaną jako skuteczne źródło wodorotlenku glinu w wielu zastosowaniach przemysłowych i technicznych. Czysty glinian sodu (bezwodny) jest białą krystaliczną substancją stałą o różnych wzorach: NaAlO 2 , Na 3 AlO 3 , Na[Al(OH) 4 ] , Na 2 O·Al 2 O 3 lub Na 2 Al 2 O 4 . Tworzenie tetrahydroksoglinianu (III) sodu lub uwodnionego glinianu sodu jest określone przez:

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O → 2 Na [Al(OH) 4 ] + 3 H 2

Ta reakcja może być przydatna w trawieniu , usuwaniu anodowania lub przekształcaniu polerowanej powierzchni w satynowe wykończenie, ale bez dalszej pasywacji , takiej jak anodowanie lub alokowanie , powierzchnia może ulec degradacji, zarówno podczas normalnego użytkowania, jak i w trudnych warunkach atmosferycznych.

W procesie Bayera wodorotlenek sodu jest używany do rafinacji rud zawierających tlenek glinu ( boksytów ) w celu wytworzenia tlenku glinu ( tlenku glinu ) , który jest surowcem używanym do produkcji aluminium metalicznego w procesie elektrolitycznym Halla - Heroulta . Ponieważ tlenek glinu jest amfoteryczny , rozpuszcza się w wodorotlenku sodu, pozostawiając zanieczyszczenia mniej rozpuszczalne przy wysokim pH , takie jak tlenki żelaza , w postaci wysoce alkalicznego czerwonego błota .

Zobacz też: Awaria fabryki tlenku glinu w Ajce

Inne metale amfoteryczne to cynk i ołów, które rozpuszczają się w stężonych roztworach wodorotlenku sodu, dając odpowiednio cynkian sodu i ołowian sodu.

Odczynnik do estryfikacji i transestryfikacji

Wodorotlenek sodu jest tradycyjnie stosowany w produkcji mydła ( mydło procesowe na zimno , zmydlanie ). Powstał w XIX wieku z myślą o twardym podłożu, a nie płynnym produkcie, ponieważ był łatwiejszy do przechowywania i transportu.

Do produkcji biodiesla wodorotlenek sodu jest stosowany jako katalizator transestryfikacji metanolu i trójglicerydów. Działa to tylko z bezwodnym wodorotlenkiem sodu, ponieważ w połączeniu z wodą tłuszcz zamieniłby się w mydło , które byłoby skażone metanolem . NaOH jest używany częściej niż wodorotlenek potasu , ponieważ jest tańszy i potrzebna jest mniejsza ilość. Ze względu na koszty produkcji NaOH, który jest wytwarzany przy użyciu soli kuchennej, jest tańszy niż wodorotlenek potasu.

Przygotowanie posiłku

Zastosowania spożywcze wodorotlenku sodu obejmują mycie lub obieranie chemiczne owoców i warzyw , obróbkę czekolady i kakao , produkcję barwników karmelowych , oparzenia drobiu , obróbkę napojów bezalkoholowych i zagęszczanie lodów . Oliwki są często moczone w wodorotlenku sodu w celu zmiękczenia; Precle i niemieckie bułki ługowe są glazurowane roztworem wodorotlenku sodu przed pieczeniem, aby były chrupiące. Ze względu na trudność w uzyskaniu spożywczego wodorotlenku sodu w małych ilościach do użytku domowego, zamiast wodorotlenku sodu często stosuje się węglan sodu. Jest znany jako numer E E524.

Konkretne produkty spożywcze przetwarzane z wodorotlenkiem sodu obejmują:

  • Niemieckie precle są gotowane we wrzącym roztworze węglanu sodu lub zimnym roztworze wodorotlenku sodu przed pieczeniem, co przyczynia się do ich wyjątkowej skórki.
  • Woda ługowa jest niezbędnym składnikiem skórki tradycyjnych chińskich ciast księżycowych.
  • Większość chińskich makaronów w kolorze żółtym jest wytwarzana z wody ługowej , ale często myli się je z jajkiem.
  • Jedna odmiana zongzi wykorzystuje wodę ługową, aby nadać jej słodki smak.
  • Wodorotlenek sodu jest również substancją chemiczną, która powoduje żelowanie białek jaj w produkcji jaj Century .
  • Niektóre metody przygotowania oliwek polegają na poddaniu ich działaniu solanki na bazie ługu.
  • Filipiński deser ( filipiński : kakanin ) zwany kutsinta wykorzystuje niewielką ilość wody ługowej, aby nadać ciastu z mąki ryżowej galaretowatą konsystencję. Podobny proces jest również stosowany w kakaninie znanym jako pitsi-pitsi lub pichi-pichi, z wyjątkiem tego, że mieszanka wykorzystuje tarty maniok zamiast mąki ryżowej.
  • Norweskie danie znane jako lutefisk ( norweski : lutfisk , dosł.   „ ryba ługowa”).
  • Bajgle są często gotowane w roztworze ługu przed pieczeniem, co przyczynia się do ich błyszczącej skórki.
  • Hominy to suszone ziarna kukurydzy rekonstytuowane przez moczenie w wodzie ługowej . Rozszerzają się znacznie i mogą być dalej przetwarzane przez smażenie w celu uzyskania orzechów kukurydzianych lub suszenie i mielenie w celu uzyskania grysu . Z Hominy powstaje Masa , popularna mąka używana w kuchni meksykańskiej do produkcji tortilli kukurydzianych i tamales . Nixtamal jest podobny, ale używa wodorotlenku wapnia zamiast wodorotlenku sodu.

Środek czyszczący

Główny artykuł: środek czyszczący

Wodorotlenek sodu jest często używany jako przemysłowy środek czyszczący , gdzie często nazywany jest „żrącym”. Dodawany do wody, podgrzewany, a następnie używany do czyszczenia urządzeń technologicznych, zbiorników magazynowych itp. Rozpuszcza smary , oleje , tłuszcze i osady białkowe . Stosowany jest również do czyszczenia rur odprowadzających ścieki pod zlewami i odpływami w budynkach mieszkalnych. środki powierzchniowo czynne można dodać do roztworu wodorotlenku sodu w celu ustabilizowania rozpuszczonych substancji, a tym samym zapobieżenia ponownemu osadzeniu. Roztwór do namaczania wodorotlenku sodu jest stosowany jako silny środek odtłuszczający do stali nierdzewnej i szklanych naczyń do pieczenia. Jest również częstym składnikiem środków do czyszczenia piekarników.

Powszechnym zastosowaniem wodorotlenku sodu jest produkcja detergentów do mycia części . Detergenty do spryskiwaczy części na bazie wodorotlenku sodu to jedne z najbardziej agresywnych chemikaliów do czyszczenia spryskiwaczy. Detergenty na bazie wodorotlenku sodu obejmują środki powierzchniowo czynne, inhibitory rdzy i środki przeciwpieniące. Myjka do części podgrzewa wodę i detergent w zamkniętej szafce, a następnie rozpyla podgrzany wodorotlenek sodu i gorącą wodę pod ciśnieniem na zabrudzone części w celu odtłuszczenia. Wodorotlenek sodu stosowany w ten sposób zastąpił wiele systemów opartych na rozpuszczalnikach na początku lat 90. [ potrzebne źródło ] , kiedy trichloroetan został zakazany przez protokół montrealski . Myjki do części na bazie wody i wodorotlenku sodu są uważane za ulepszenia środowiskowe w porównaniu z metodami czyszczenia opartymi na rozpuszczalnikach.

Sprzęt przechowuje gatunek wodorotlenku sodu, który ma być używany jako rodzaj środka do czyszczenia odpływów .
Usuwanie farby sodą kaustyczną

Wodorotlenek sodu jest stosowany w domu jako rodzaj udrażniacza do odpływów w celu udrożnienia zatkanych odpływów, zwykle w postaci suchego kryształu lub gęstego żelu w płynie. Alkalia rozpuszcza tłuszcze , tworząc produkty rozpuszczalne w wodzie . Hydrolizuje również białka , takie jak te znajdujące się we włosach , które mogą blokować rury wodne. Reakcje te są przyspieszane przez ciepło wytwarzane , gdy wodorotlenek sodu i inne składniki chemiczne środka czyszczącego rozpuszczają się w wodzie. Takie alkaliczne środki do czyszczenia odpływów i ich wersje kwaśne są silnie żrące i należy obchodzić się z nimi z dużą ostrożnością.

Relaksujący

Wodorotlenek sodu jest stosowany w niektórych środkach rozluźniających do prostowania włosów . Jednak ze względu na dużą częstość i intensywność oparzeń chemicznych, producenci chemicznych środków zwiotczających stosują w dostępnych dla konsumentów preparatach inne chemikalia o odczynie zasadowym. Relaksatory wodorotlenku sodu są nadal dostępne, ale są stosowane głównie przez profesjonalistów.

Środek do usuwania farby

Roztwór wodorotlenku sodu w wodzie był tradycyjnie stosowany jako najczęstszy środek do usuwania farby z przedmiotów drewnianych. Jego stosowanie stało się mniej powszechne, ponieważ może uszkodzić powierzchnię drewna, podnosząc słoje i plamiąc kolor.

Uzdatnianie wody

Wodorotlenek sodu jest czasami używany podczas oczyszczania wody w celu podniesienia pH wody wodociągowej. Podwyższone pH sprawia, że ​​woda jest mniej korozyjna dla kanalizacji i zmniejsza ilość ołowiu, miedzi i innych toksycznych metali, które mogą rozpuszczać się w wodzie pitnej.

Zastosowania historyczne

Wodorotlenek sodu był używany do wykrywania zatrucia tlenkiem węgla , a próbki krwi takich pacjentów zmieniały kolor na cynobrowy po dodaniu kilku kropli wodorotlenku sodu. Obecnie zatrucie tlenkiem węgla można wykryć za pomocą oksymetrii CO .

W mieszankach cementowych, zaprawach, betonach, zaprawach

Wodorotlenek sodu jest stosowany w niektórych plastyfikatorach do mieszanek cementowych. Pomaga to ujednolicić mieszanki cementowe, zapobiegając segregacji piasku i cementu, zmniejsza ilość wody wymaganej w mieszance i zwiększa urabialność produktu cementowego, czy to zaprawy, tynku czy betonu.

Eksperymentalny

Flawonoidy

Zobacz: Test wodorotlenku sodu na obecność flawonoidów

Magazynowanie ciepła lato-zima

Po dziesięcioleciach badań naukowcy EMPA i inni eksperymentują ze stężonym wodorotlenkiem sodu (NaOH) jako magazynem ciepła lub sezonowym medium zbiornikowym dla elektrowni i domowego ogrzewania pomieszczeń . Jeśli woda zostanie dodana do stałego lub stężonego wodorotlenku sodu (NaOH), wydziela się ciepło. Rozcieńczanie jest egzotermiczne – energia chemiczna jest uwalniana w postaci ciepła. I odwrotnie, poprzez zastosowanie energii cieplnej do rozcieńczonego roztworu wodorotlenku sodu woda odparuje, dzięki czemu roztwór stanie się bardziej stężony, a tym samym magazynuje dostarczone ciepło jako ukrytą energię chemiczną .

Moderator neutronów

Seaborg Technologies pracuje nad projektem reaktora, w którym NaOH jest używany jako moderator neutronów,

Bezpieczeństwo

Oparzenia chemiczne spowodowane roztworem wodorotlenku sodu sfotografowane 44 godziny po ekspozycji.

Podobnie jak inne żrące kwasy i zasady , krople roztworów wodorotlenku sodu mogą łatwo rozkładać białka i lipidy w żywych tkankach poprzez hydrolizę amidów i hydrolizę estrów , co w konsekwencji powoduje oparzenia chemiczne i może wywołać trwałą ślepotę w kontakcie z oczami. Stałe alkalia mogą również wykazywać swój korozyjny charakter, jeśli występuje woda, na przykład para wodna. Tak więc wyposażenie ochronne , takie jak gumowe rękawice , odzież ochronną i ochronę oczu należy zawsze stosować podczas obchodzenia się z tą substancją chemiczną lub jej roztworami. Standardowym środkiem pierwszej pomocy w przypadku rozlania alkaliów na skórę jest, podobnie jak w przypadku innych substancji żrących, przepłukanie dużą ilością wody. Płukanie kontynuuje się przez co najmniej dziesięć do piętnastu minut.

Ponadto rozpuszczanie wodorotlenku sodu jest wysoce egzotermiczne , a powstające ciepło może spowodować poparzenia cieplne lub zapalenie materiałów łatwopalnych. Wytwarza również ciepło w reakcji z kwasami.

Wodorotlenek sodu jest również lekko żrący dla szkła , co może spowodować uszkodzenie oszklenia lub spowodować sklejenie fug szkła . Wodorotlenek sodu powoduje korozję kilku metali, takich jak aluminium , które reaguje z alkaliami, tworząc w kontakcie z łatwopalnym gazowym wodorem .

Składowanie

Dwie przemysłowe beczki sody kaustycznej z włókna szklanego

Konieczne jest ostrożne przechowywanie podczas obchodzenia się z wodorotlenkiem sodu do użytku, zwłaszcza w ilościach hurtowych. Przestrzeganie odpowiednich wytycznych dotyczących przechowywania NaOH i zachowanie bezpieczeństwa pracowników/środowiska jest zawsze zalecane, biorąc pod uwagę ryzyko poparzenia chemikaliami.

Wodorotlenek sodu jest często przechowywany w butelkach do użytku laboratoryjnego na małą skalę, w pośrednich pojemnikach masowych (kontenery o średniej pojemności) do przeładunku i transportu lub w dużych stacjonarnych zbiornikach magazynowych o pojemności do 100 000 galonów do produkcji lub oczyszczalniach ścieków z ekstensywnym NaOH używać. Typowe materiały kompatybilne z wodorotlenkiem sodu i często wykorzystywane do przechowywania NaOH to: polietylen ( HDPE , rzadziej XLPE ), stal węglowa , polichlorek winylu (PVC), stal nierdzewna i tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (FRP, z odporną wkładką).

Wodorotlenek sodu musi być przechowywany w hermetycznych pojemnikach, aby zachować jego normalność , ponieważ będzie wchłaniał wodę z atmosfery.

Historia

Wodorotlenek sodu został po raz pierwszy przygotowany przez wytwórców mydła. Procedura wytwarzania wodorotlenku sodu pojawiła się jako część przepisu na mydło w arabskiej książce z końca XIII wieku: Al-mukhtara' fi funun min al-suna' (Wynalazki różnych sztuk przemysłowych), opracowanej przez al. -Muzaffar Yusuf ibn 'Umar ibn' Ali ibn Rasul (zm. 1295), król Jemenu. Przepis wymagał wielokrotnego przepuszczania wody przez mieszaninę alkaliów (arab. al-qily , gdzie qily to popiół z roślin soli , które są bogate w sód; stąd alkalia był zanieczyszczony węglan sodu ) i wapna palonego ( tlenek wapnia , CaO), dzięki czemu otrzymano roztwór wodorotlenku sodu. Europejscy producenci mydła również przestrzegali tego przepisu. Kiedy w 1791 r. francuski chemik i chirurg Nicolas Leblanc (1742–1806) opatentował proces masowej produkcji węglanu sodu , naturalna „soda kalcynowana” (nieczyszczony węglan sodu otrzymywany z popiołów roślin bogatych w sód) została zastąpiona przez tę sztuczną wersję. Jednak w XX wieku elektroliza chlorku sodu stał się podstawową metodą produkcji wodorotlenku sodu.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sodium_hydroxide&oldid=1139329063 ”