NATRIUMHYDROKSID (NAOH): STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, SYNTESE - KJEMI - 2026

Den natriumhydroksyd er en uorganisk forbindelse hvis kjemiske formel er NaOH og består av en base eller alkalimetall sterk. En 5% løsning av den i vann har en pH på nærmere 14.

Det er et veldig hygroskopisk, hvitt fast stoff som også kan absorbere karbondioksid fra luften for å danne natriumkarbonat. Det kommer kommersielt i plastflasker som piller, som ikke kan eksponeres for lenge for luften, og heller ikke skal håndteres med slikkepott.

Natriumhydroksydtabletter i et urglass. Kilde: Ingen maskinlesbar forfatter gitt. Walkerma antok (basert på krav om opphavsrett).

Natriumhydroksyd kan syntetiseres ved å reagere kalsiumhydroksyd med natriumkarbonat. For øyeblikket er det imidlertid hovedsakelig syntetisert ved elektrolyse av saltlake og er et biprodukt fra produksjonen av klorgass.

Gitt den høye basaliteten til NaOH, har den mange bruksområder og bruksområder, for eksempel produksjon av papir, såper, vaskemidler, fargestoffer, etc. Det brukes også til husholdningsrengjøring, vannbehandling, aluminiumsbehandling, medisinproduksjon osv .; og fremfor alt er det et sekundært mønster par excellence.

Natriumhydroksyd er veldig etsende og kan forårsake irritasjon og brannskader i huden og øynene. Ved å inhalere støvet, kan det forårsake lungeødem. I mellomtiden kan inntaket forårsake så alvorlig skade på fordøyelseskanalen at det kan føre til død.

Struktur

vannfri

NaOH-ioner. Kilde: Gabriel Bolívar.

Det øvre bildet viser ionene som utgjør NaOH. Na ⁺ -kationen er representert av den lilla sfæren, mens hydroksylanionen (hydroksyd eller hydroksyl) OH ^- av den røde og hvite sfæren. Både Na ⁺ og OH ^- ioner interagerer med hverandre gjennom den elektrostatiske tiltrekningen av de motsatte ladningene.

Struktur av natriumhydroksyd

Slike interaksjoner er ikke-retningsbestemte, så attraksjonene til ett Na ⁺ OH ^- ion-par kan påvirke andres attraksjoner på en viss avstand. Resultatet er at Na ⁺ -ionene frastøter hverandre, på samme måte som OH ^- ionene , til de definerer en krystall med minimumsenergi der de etablerer en ordnet og periodisk (krystallinsk) struktur.

Derfor vises de orthorhombiske krystaller av vannfri NaOH (uten vann):

Representasjon av den krystallinske strukturen til vannfri natriumhydroksyd. Kilde: Quibik via Wikipedia.

Ionene forblir tilstrekkelig sammenhengende slik at den vannfrie NaOH-krystallen smelter ved 323 ºC (så lenge det ikke er luftfuktighet).

hydrater

Både Na ⁺ og OH ^- er ioner som lett blir solvatisert (hydrert) av vannmolekyler. Dette favoriserer hydratiseringen over retikulærenergien i krystallene, slik at NaOH frigjør mye energi når den kommer i kontakt med vann.

Imidlertid kan vannfrie krystaller være vert for uoppløste vannmolekyler; det er, kan natriumhydroksid danne tallrike hydrater, NaOH · nH ₂ O. Den vannmolekyl kan enten danne en hydrogenbinding med OH ^- (HOH-OH ^- ), eller koordinere med Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂ ).

Avhengig av molforholdet mellom NaOH og H ₂ O, monohydrater (NaOH-H ₂ O), dihydrater (NaOH · 2 H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5H ₂ O), tetra (NaOH · 4H _to O) kan oppstå , heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), og andre.

Hver av disse hydratene kan krystallisere fra en vandig oppløsning av NaOH med forskjellige masseprosenter og ved forskjellige temperaturer. Følgelig viser NaOH et komplisert vannløselighetsdiagram.

Generelt er krystallene av hydrater mindre tette og har lavere smeltepunkter. Dette er fordi vannmolekylene "hindrer" interaksjonen mellom Na ⁺ og OH ^- og tilfører dipol-dipolkrefter ved ofring av ioniske attraksjoner.

Fysiske og kjemiske egenskaper

navnene

IUPAC foretrukket navn: natriumhydroksyd. Andre navn: Kaustisk brus, Ascarite (mindre vanlig)

Molmasse

39.9971 g / mol

Utseende

Hvite, serøse eller ugjennomsiktige faste stoffer eller krystaller.

Smeltepunkt

323 ºC

Kokepunkt

1.388 ºC

Vannløselighet

1 000 g / L ved en temperatur på 25 ° C. Dette viser hvor mye den kan løse seg i vann.

De vandige løsningene deres er viskøse, med en viskositetsverdi omtrent åtti ganger vanninnholdet, og de frigjør mye varme med det første. Hvis du har kontakt med dem, gjør de huden glatt, på grunn av forsuring av fettsyrene i huden.

Basisitet (pKb)

- 0,56

pH-

En 5% vekt / vekt løsning i vann har en pH nær 14

Brytningsindeks (nD)

Ved en bølgelengde på 580,4 nm: 1.433 ved 320 ° C, og 1.421 ved 420 ° C.

Stabilitet

Beholdere som inneholder det må være hermetisk lukket for å forhindre dannelse av natriumkarbonat. Dette skyldes den høye hygroskopisiteten, som fører til at den absorberer fuktighet fra omgivelsene og CO ₂ -innholdet .

dekomponering

Når den varmes opp til spaltning, avgir den natriumoksydrøyk.

Selvantennelsespunkt

Ikke brennbar

viskositet

4,0 cPoise ved 350 ° C

Fordampingsvarme

175 kJ / mol ved 1 388 ºC

Overflatespenning

74,35 dyn / cm i en løsning med 2,72 vekt% i vann ved 18 ° C.

reaktivitet

Med syrer

Reagerer med organiske og uorganiske mineralsyrer, noe som gir opphav til vann og tilsvarende salt. Når det gjelder svovelsyre er reaksjonen eksoterm.

2 NaOH + H ₂ SO ₄ => Na ₂ SO ₄ + 2 H ₂ O

Med syreoksider

Reagerer med svoveldioksid, for eksempel og gir et sulfitt salt av og vann:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Med metaller

Vandige oppløsninger reagerer med noen metaller for å produsere komplekse natriumsalter. For eksempel gir reaksjonen med sink et natriumzinkat:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

syntese

Natriumhydroksyd syntetiseres hovedsakelig ved to metoder: bruk av natriumkarbonat, opprinnelig brukt, og elektrolyse av natriumklorid, for tiden i større industriell bruk.

Reaksjon av natriumkarbonat og kalsiumhydroksyd

Natriumkarbonat reagerer med kalsiumhydroksyd i en prosess som kalles kaustisering:

Ca (OH) ₂ + Na ₂ CO ₃ => CaCO ₃ + NaOH

Kalsiumkarbonatet presipiterer, og etterlater natriumhydroksydet i supernatanten, som konsentreres ved fordampning.

Natriumkarbonat kommer tidligere fra Solvay-prosessen:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Elektrolyse av natriumklorid

Elektrolysen av natriumklorid, til stede i saltlaken, produserer hydrogengass, kloridgass og natriumhydroksyd i vandig løsning:

2 NaCl + 2 H ₂ O => H ₂ + Cl ₂ + 2 NaOH

Det elektrolytiske kammeret består av et rom som inneholder anoden (+), laget av titanmetall, og et sted hvor saltlaken er plassert. Dette kammeret er separert fra katodekammeret (-) med en porøs membran.

Følgende reaksjon oppstår ved anoden:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oksidasjon)

I mellomtiden forekommer denne reaksjonen i katoden:

2 H ₂ O + 2 e ^- => H ₂ + OH ^- (reduksjon)

Sodium (Na ⁺ ) diffunderer fra anodekammeret til katodekammeret, gjennom membranen som skiller dem, og danner natriumhydroksyd.

applikasjoner

Rengjøringsprodukter

Natriumhydroksyd brukes til å lage såper og vaskemidler som brukes i hjemmet og i virksomheten. Kombinasjonen av natriumhydroksyd og klor produserer klorblekemiddel som brukes til å vaske hvite klær.

Det eliminerer også akkumulering av fett i avløpene, og produserer eliminering av den gjennom omdannelse til såper gjennom forsoningsprosessen. Dette tillater fjerning av tilstoppende rørleggerarbeid fra hjem og andre bygninger.

Farmasøytiske og medisinske produkter

Natriumhydroksyd brukes til å lage vanlige smertestillende midler, som aspirin. Også av medisiner med antikoagulerende virkning som blokkerer dannelse av blodpropp og medisiner for å redusere hyperkolesterolemi.

Energiprosesser

Natriumhydroksyd brukes til å produsere brenselceller som fungerer som batterier for å produsere strøm til en rekke bruksområder, inkludert transport. Epoksyharpikser, produsert med intervensjon av natriumhydroksyd, brukes i vindturbiner.

Vannbehandling

Natriumhydroksyd brukes til å nøytralisere surheten i vannet og bidra til fjerning av tungmetaller fra det. Det brukes også til fremstilling av natriumhypokloritt, et vanndesinfeksjonsmiddel.

Natriumhydroksyd omsettes med aluminiumsulfat for å danne aluminiumhydroksyd: et flokkuleringsmiddel brukt i vannbehandlingsanlegg for å øke sedimenteringen av partikler, og gir deres klargjøring.

Papirlaging

Natriumhydroksyd brukes sammen med natriumsulfid i behandlingen av trevirke for å oppnå cellulose, i en nesten ren form, som danner grunnlaget for papir. Det brukes også i resirkulering av papir, siden det hjelper til med å skille blekket, og lar det brukes igjen.

Industriell produksjon

Natriumhydroksyd brukes til fremstilling av rayon, spandex, eksplosiver, epoksyharpikser, glass og keramikk. Det brukes i tekstilindustrien til å lage fargestoffer og til å behandle bomullsstoffer.

I sukkerrørbehandlingsanlegg brukes lavtemperatur-natriumhydroksyd til fremstilling av etanol fra sukkerrørbagasse.

risiko

Natriumhydroksid er en svært etsende forbindelse, så det kan forårsake, ved kontakt med huden, brannskader, blemmer og til og med permanente arr.

Ved kontakt med øynene kan det forårsake alvorlige forbrenninger, hevelse, smerte, tåkesyn, og i alvorlige tilfeller kan det føre til permanent blindhet.

Svelging av natriumhydroksyd kan forårsake brannskader i lepper, tunge, svelg, spiserør og mage. Blant de vanlige symptomene er kvalme, oppkast, magekramper og diaré.

Selv om innånding av natriumhydroksyd er sjelden, og bare kan oppstå fra tilstedeværelse av støv av forbindelsen i luften eller fra dannelsen av en tåke som inneholder det, gir det irritasjon i lungene.

Ved kronisk eksponering kan dette føre til lungeødem og alvorlig kortpustethet, som er en medisinsk nødsituasjon.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Natriumhydroksyd. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Natriumhydroksyd. PubChem-databasen. CID = 14798. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Amerikanske elementer. (2019). Natriumhydroksydoppløsning. Gjenopprettet fra: americanelements.com
5. Fakta om kjemisk sikkerhet. (2019). Natriumhydroksyd. Gjenvunnet fra: chemicalafetyfacts.org
6. NJ Helse. (2015). Natriumhydroksyd. . Gjenopprettet fra: nj.gov
7. Kanadisk senter for arbeidshelse og sikkerhet. (2019). OSH svar faktaark: natriumhydroksid. Gjenopprettet fra: ccohs.ca
8. Ausetute. (SF). Produksjon av natriumhydroksid og klor ved elektrolyse. Gjenopprettet fra: ausetute.com.au