HYDROXID SODNÝ (NAOH): STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ, SYNTÉZA - CHEMIE - 2025

Hydroxid sodný je anorganická sloučenina, jejíž chemický vzorec je NaOH a skládá se z báze nebo alkalického kovu silné. 5% roztok ve vodě má pH blízké 14.

Je to velmi hygroskopická bílá pevná látka, která může také absorbovat oxid uhličitý ze vzduchu za vzniku uhličitanu sodného. Komerčně se dodává v plastových lahvích jako pilulky, které nemohou být vystaveny příliš dlouho vzduchu, ani by se s nimi nemělo zacházet špachtlí.

Hydroxid sodný tablety v hodinkách. Zdroj: Nebyl poskytnut žádný strojově čitelný autor. Walkerma předpokládá (na základě nároků na autorská práva).

Hydroxid sodný může být syntetizován reakcí hydroxidu vápenatého s uhličitanem sodným. V současné době je však v podstatě syntetizována elektrolýzou solanky a je vedlejším produktem při výrobě plynného chloru.

Vzhledem k vysoké zásaditosti NaOH má mnoho použití a aplikací, jako je výroba papíru, mýdla, detergentů, barviv atd. Používá se také při čištění domácnosti, úpravě vody, zpracování hliníku, výrobě léčiv atd.; a především jde o sekundární vzorec par excellence.

Hydroxid sodný je velmi žíravý, je schopen způsobit podráždění a popálení kůže a očí. Vdechováním prachu může způsobit plicní edém. Mezitím může jeho požití způsobit tak závažné poškození zažívacího traktu, že může vést k smrti.

Struktura

Bezvodý

Ionty NaOH. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Horní obrázek ukazuje ionty, které tvoří NaOH. Kation Na ⁺ je představován fialovou koulí, zatímco hydroxylový anion (hydroxid nebo hydroxyl) OH ^- červenou a bílou koulí. Jak Na ^+, tak OH ^- ionty vzájemně reagují prostřednictvím elektrostatické přitažlivosti jejich opačných nábojů.

Struktura hydroxidu sodného

Takové interakce jsou nesměrové, takže přitažlivost jednoho Na ⁺ OH ^- iontového páru může ovlivnit přitažlivost ostatních v určité vzdálenosti. Výsledkem je, že Na ⁺ ionty se vzájemně odpuzují, a to stejným způsobem jako OH ^- ionty, dokud se definují krystal minimální energie, kde vytvoření uspořádaného a pravidelnou (krystalickou) strukturu.

Proto se objevují ortorombické krystaly bezvodého NaOH (bez vody):

Reprezentace krystalické struktury bezvodého hydroxidu sodného. Zdroj: Quibik prostřednictvím Wikipedie.

Ionty zůstávají dostatečně soudržné, takže krystal bezvodého NaOH taje při 323 ° C (pokud není v prostředí vlhkost).

Hydráty

Na ⁺ i OH ^- jsou ionty, které jsou snadno solvatovány (hydratovány) molekulami vody. To zvýhodňuje jeho hydrataci nad retikulární energií krystalů, takže NaOH uvolňuje při kontaktu s vodou hodně energie.

Bezvodé krystaly však mohou hostit nerozpuštěné molekuly vody; to znamená, že hydroxid sodný mohou tvořit četné hydráty, NaOH · nH ₂ O. Molekula vody může buď tvořit vodíkovou vazbu s OH ^- (HOH-OH ^-), nebo koordinuje s Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂).

V závislosti na molárním poměru mezi NaOH a H ₂ O, monohydrát (NaOH · H ₂ O), dihydráty (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5H ₂ O), tetrahydráty (NaOH · 4H ₂ O) mohou vzniknout, heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), a další.

Každý z těchto hydrátů může krystalizovat z vodného roztoku NaOH s různými hmotnostními procenty a při různých teplotách. V důsledku toho NaOH vykazuje komplikovaný diagram rozpustnosti ve vodě.

Obecně jsou krystaly hydrátů méně husté a mají nižší teploty tání. To je způsobeno skutečností, že molekuly vody "brání" interakcím mezi Na ⁺ a OH ^- a přidávají dipól-dipólové síly při obětování iontových atrakcí.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Jména

Preferovaný název IUPAC: hydroxid sodný. Další názvy: Kaustická soda, Ascarite (méně časté)

Molární hmotnost

39,9971 g / mol

Vzhled

Bílá, serózní nebo neprůhledná pevná látka nebo krystaly.

Bod tání

323 ° C

Bod varu

1 388 ° C

Rozpustnost ve vodě

1 000 g / l při teplotě 25 ° C To ukazuje, jak moc se může rozpustit ve vodě.

Jejich vodné roztoky jsou viskózní, s hodnotou viskozity asi osmdesátkrát vyšší než u vody, a nejprve uvolňují velké množství tepla. Máte-li s nimi kontakt, způsobují kluzkost pokožky díky zmýdelnění mastných kyselin v pokožce.

Basicity (pKb)

- 0,56

pH

5% m / m roztok ve vodě má pH blízké 14

Index lomu (nD)

Při vlnové délce 580,4 nm: 1 433 při 320 ° C a 1 421 při 420 ° C.

Stabilita

Nádoby, které jej obsahují, musí být hermeticky uzavřeny, aby se zabránilo tvorbě uhličitanu sodného. Důvodem je vysoká hygroskopičnost, díky které absorbuje vlhkost z okolí a obsah CO ₂.

Rozklad

Při zahřátí na rozklad se uvolňuje kouř z oxidu sodného.

Bod samovznícení

Není hořlavý

Viskozita

4,0 cPoise při 350 ° C

Odpařovací teplo

175 kJ / mol při 1338 ° C

Povrchové napětí

74,35 dyn / cm v roztoku při 2,72% m / m ve vodě při 18 ° C

Reaktivita

S kyselinami

Reaguje s organickými a anorganickými minerálními kyselinami za vzniku vody a odpovídající soli. V případě kyseliny sírové je reakce exotermická.

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

S oxidy kyselin

Reaguje například s oxidem siřičitým za vzniku siričitanové soli a vody:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

S kovy

Jeho vodné roztoky reagují s některými kovy za vzniku komplexních sodných solí. Například, jeho reakce se zinkem dá zincate sodíku:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Syntéza

Hydroxid sodný je syntetizován hlavně dvěma způsoby: použití uhličitanu sodného, ​​původně použitého, a elektrolýzy chloridu sodného, ​​v současné době ve větším průmyslovém použití.

Reakce uhličitanu sodného a hydroxidu vápenatého

Uhličitan sodný reaguje s hydroxidem vápenatým v procesu známém jako kaustifikace:

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

Uhličitan vápenatý se vysráží a hydroxid sodný se ponechá v supernatantu, který se koncentruje odpařením.

Uhličitan sodný pochází dříve z procesu Solvay:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Elektrolýza chloridu sodného

Elektrolýza chloridu sodného, ​​přítomného ve slaném nálevu, vytváří ve vodném roztoku plynný vodík, plynný chlorid a hydroxid sodný:

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

Elektrolytická komora sestává z komory obsahující anodu (+), vyrobenou z kovového titanu a z místa, kde je umístěna solanka. Tato komora je oddělena od katodové komory (-) porézní membránou.

Na anodě dochází k následující reakci:

2Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oxidace)

Mezitím se tato reakce vyskytuje v katodě:

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

Sodík (Na ⁺) difunduje z anodové komory do katodové komory skrz membránu, která je odděluje a tvoří hydroxid sodný.

Aplikace

Čistící prostředky

Hydroxid sodný se používá k výrobě mýdel a detergentů používaných v domácnosti a v podnikání. Kombinace hydroxidu sodného a chloru vytváří chlorové bělidlo, které se používá při praní bílého oblečení.

Rovněž eliminuje hromadění mastnoty v kanálech a způsobuje její odstranění přeměnou na mýdla procesem saponifikace. To umožňuje odstranit ucpané instalace z domů a jiných budov.

Farmaceutické a léčivé přípravky

Hydroxid sodný se používá k vytvoření běžných látek pro zmírnění bolesti, jako je aspirin. Také léky s antikoagulačním účinkem, které blokují tvorbu krevních sraženin, a léky ke snížení hypercholesterolémie.

Energetické procesy

Hydroxid sodný se používá při výrobě palivových článků, které fungují jako baterie k výrobě elektřiny pro různé aplikace, včetně dopravy. Ve větrných turbínách se používají epoxidové pryskyřice, vyráběné s pomocí hydroxidu sodného.

Úprava vody

Hydroxid sodný se používá k neutralizaci kyselosti vody a přispívá k odstraňování těžkých kovů z ní. Používá se také k výrobě chlornanu sodného, ​​dezinfekčního prostředku na vodu.

Hydroxid sodný reaguje se síranem hlinitým za vzniku hydroxidu hlinitého: flokulační činidlo, které se používá v úpravnách vody ke zvýšení sedimentace částic, což vede k jejich vyčeření.

Výroba papíru

Hydroxid sodný se používá se sulfidem sodným při úpravě dřeva k získání celulózy v téměř čisté formě, která tvoří základ papíru. Používá se také při recyklaci papíru, protože tím, že pomáhá oddělit inkoust, umožňuje jeho opětovné použití.

Průmyslová výroba

Hydroxid sodný se používá při výrobě hedvábí, spandexu, výbušnin, epoxidových pryskyřic, skla a keramiky. Používá se v textilním průmyslu k výrobě barviv a ke zpracování bavlněných tkanin.

V závodech na zpracování cukrové třtiny se nízkoteplotní hydroxid sodný používá k výrobě ethanolu z bagasy z cukrové třtiny.

Rizika

Hydroxid sodný je vysoce korozivní složka, takže při styku s kůží může způsobit popáleniny, puchýře a dokonce i trvalé jizvy.

Při kontaktu s očima může způsobit těžké popáleniny, otoky, bolest, rozmazané vidění a v těžkých případech to může způsobit trvalou slepotu.

Požití hydroxidu sodného může způsobit popáleniny rtů, jazyka, krku, jícnu a žaludku. Mezi obvyklé příznaky patří nevolnost, zvracení, žaludeční křeče a průjem.

I když je inhalace hydroxidu sodného vzácná a může nastat pouze z přítomnosti prachu sloučeniny ve vzduchu nebo z tvorby mlhy, která ji obsahuje, vyvolává v plicích podráždění.

V případě chronické expozice to může způsobit plicní edém a těžkou dušnost, což je lékařský stav.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hydroxid sodný. Obnoveno z: en.wikipedia.org
3. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2019). Hydroxid sodný. PubChem Database. CID = 14798. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Americké prvky. (2019). Roztok hydroxidu sodného. Obnoveno z: americanelements.com
5. Fakta o chemické bezpečnosti. (2019). Hydroxid sodný. Obnoveno z: Chemicalsafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Hydroxid sodný.. Obnoveno z: nj.gov
7. Kanadské centrum pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci. (2019). Informační listy o BOZP: hydroxid sodný. Obnoveno z: ccohs.ca
8. Ausetute. (sf). Výroba hydroxidu sodného a chloru elektrolýzou. Obnoveno z: ausetute.com.au