NÁTRIUM-HIDROXID (NAOH): SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, FELHASZNÁLÁSOK, SZINTÉZIS - KÉMIA - 2026

A nátrium-hidroxid egy szervetlen vegyület, amelynek kémiai képlete NaOH, és amely erős bázisból vagy alkálifémből áll. Ennek 5% -os vizes oldatának pH-ja közel 14.

Nagyon higroszkópos fehér szilárd anyag, amely szintén felszívja a levegő szén-dioxidját, és így nátrium-karbonátot képez. Kereskedelemben műanyag palackokban kapható tablettákként, amelyeket nem szabad túl sokáig kitenni a levegőnek, és spatulakkal sem kezelni.

Nátrium-hidroxid tabletta egy óraüvegben. Forrás: A gép nem olvasható. Walkerma feltételezte (szerzői jogi igények alapján).

A nátrium-hidroxid szintetizálható úgy, hogy a kalcium-hidroxidot nátrium-karbonáttal reagáltatják. Jelenleg azonban alapvetően sóoldat elektrolízisével szintetizálják, és a klórgáz előállításának mellékterméke.

A NaOH magas lúgossága miatt számos felhasználási és felhasználási területtel bír, például papír, szappanok, tisztítószerek, színezékek stb. Előállítására. Háztartási takarításban, vízkezelésben, alumíniumfeldolgozásban, gyógyszergyártásban stb.; és mindenekelőtt ez egy par excellence másodlagos minta.

A nátrium-hidroxid nagyon maró hatású, irritációt és égési sérüléseket okozhat a bőrön és a szemön. A por belélegzése tüdőödémát okozhat. Eközben a lenyelése olyan súlyos károkat okozhat az emésztőrendszerben, amelyek halálhoz vezethetnek.

Szerkezet

száraz

NaOH-ionok. Forrás: Gabriel Bolívar.

A felső kép a NaOH-t alkotó ionokat mutatja. A Na ⁺ kationt képviseli a lila gömb, míg a hidroxil-anion (-hidroxid vagy hidroxilcsoport) OH ^- a vörös és fehér gömb. Mind a Na ⁺ és OH ^- ionok kölcsönhatásba egymással keresztül elektrosztatikus vonzás az ellentétes töltéseket.

A nátrium-hidroxid szerkezete

Az ilyen interakciók nem irányak, tehát egy Na ⁺ OH ^- ionpár vonzerejei bizonyos távolságon befolyásolhatják mások érdeklődését. Ennek eredményeként a Na ⁺ -ionok taszítják egymást, ugyanúgy, mint az OH ^-, mindaddig, amíg meg nem határozják a minimális energiatartalmú kristályt, ahol rendezett és periodikus (kristályos) szerkezetet hoznak létre.

Ezért a vízmentes NaOH ortorombás kristályai (víz nélkül) megjelennek:

A vízmentes nátrium-hidroxid kristályszerkezetének ábrázolása. Forrás: Quibik a Wikipedia segítségével.

Az ionok kellően kohéziós maradnak, hogy a vízmentes NaOH kristály 323ºC-on olvadjon (mindaddig, amíg a környezetben nincs páratartalom).

Hidratálja

Mind a Na ^+, mind az OH ^- olyan ionok, amelyeket a vízmolekulák könnyen szolvatálnak (hidratálnak). Ez elősegíti hidratációját a kristályok retikuláris energiája fölött, így a NaOH sok energiát bocsát ki, amikor vízzel érintkezik.

A vízmentes kristályok azonban oldhatatlan vízmolekulákat tárolhatnak; vagyis a nátrium-hidroxid számos hidrátot képezhet, NaOH · nH ₂ O-t. A vízmolekulák hidrogénkötést képezhetnek az OH ^- (HOH-OH ^-) -val, vagy koordinálhatják a Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂).

Attól függően, hogy a mólarány közötti NaOH és H ₂ O, monohidrátok (NaOH · H ₂ O), dihidrátok (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5H ₂ O), tetrahidrátok (NaOH · 4H ₂ O) adódhatnak, heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), és mások.

Ezeknek a hidrátoknak a kristályosítása NaOH vizes oldatából eltérő tömegszázalékkal és különböző hőmérsékleteken lehetséges. Következésképpen a NaOH bonyolult vízoldhatósági diagramot mutat.

Általánosságban a hidrátok kristályai kevésbé sűrűek és alacsonyabb olvadáspontúak. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a vízmolekulák „megakadályozta” közötti kölcsönhatások Na ⁺ és OH ^-, hozzátéve, dipólus-dipólus erők az áldozat ionos kategóriájú.

Fizikai és kémiai tulajdonságok

nevek

Az IUPAC preferált neve: nátrium-hidroxid. Egyéb elnevezések: Lúgos szóda, aszkarit (kevésbé általános)

Moláris tömeg

39,9971 g / mol

Megjelenés

Fehér, erotikus vagy átlátszatlan szilárd anyag vagy kristályok.

Olvadáspont

323 ° C

Forráspont

1,388 ºC

Vízben való oldhatóság

1000 g / L 25 ° C hőmérsékleten Ez megmutatja, hogy mennyi mértékben oldódhat vízben.

Vizes oldataik viszkózusak, viszkozitási értékük körülbelül nyolcvanszorosa a vízének, és kezdetben sok hőt bocsátanak ki. Ha kapcsolatba kerül velük, akkor a bőr csúszósá válik a bőr zsírsavak elszappanosodása miatt.

Alaposság (pKb)

- 0,56

pH

Az 5 tömeg% -os vizes oldat pH-ja közel 14

Törésmutató (nD)

580,4 nm hullámhosszon: 1 433 320 ° C-on és 1421 420 ° C-on.

Stabilitás

A tartályokat hermetikusan le kell zárni, hogy megakadályozzák a nátrium-karbonát képződését. Ennek oka a magas higroszkópos képessége, amely miatt a környezet nedvességét és CO ₂ -tartalmát felszívja.

bomlás

Bomlásig hevítve nátrium-oxid füstöt bocsát ki.

Öngyulladási pont

Nem tűzveszélyes

Viszkozitás

4,0 cPoise 350 ° C-on

A párolgás hője

175 kJ / mol, 1 388 ° C-on

Felületi feszültség

74,35 dyne / cm 2,72 tömeg% -os oldatban, 18 ° C-os vízben.

Reakcióképesség

Savakkal

Szerves és szervetlen ásványi savakkal reagál, így víz és a megfelelő só képződik. Kénsav esetén a reakció exoterm.

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

Savas oxidokkal

Reagál kén-dioxiddal, például szulfit sót és vizet adva:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Fémekkel

Vizes oldatai reakcióba lépnek egyes fémekkel, így komplex nátriumsókat képeznek. Például a cinkkel való reakciója nátrium-cinkátot eredményez:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Szintézis

A nátrium-hidroxidot elsősorban két módszerrel állítják elő: a kezdetben alkalmazott nátrium-karbonát felhasználásával és a nátrium-klorid elektrolízisével, amely jelenleg nagyobb ipari felhasználású.

Nátrium-karbonát és kalcium-hidroxid reakciója

A nátrium-karbonát reagál a kalcium-hidroxiddal egy causticizációnak nevezett eljárás során:

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

A kalcium-karbonát kicsapódik, és a nátrium-hidroxidot hagyja a felülúszóban, amelyet bepárlással koncentrálunk.

A nátrium-karbonát korábban a Solvay-folyamatból származik:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCI ₂

A nátrium-klorid elektrolízise

A nátrium-klorid elektrolízise a sóoldatban hidrogén-gázt, klorid-gázt és nátrium-hidroxidot eredményez vizes oldatban:

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

Az elektrolitikus kamra titánfémből készült anódot (+) tartalmazó rekeszből és egy sóoldali helyről áll. Ezt a rekeszt porózus membrán választja el a katódtartótól (-).

Az anódon a következő reakció lép fel:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oxidáció)

Eközben ez a reakció a katódon zajlik le:

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

A nátrium (Na ⁺) diffundál az anód rekeszből a katód rekeszbe az elválasztó membránon keresztül, és nátrium-hidroxidot képez.

Alkalmazások

Tisztítószerek

A nátrium-hidroxidot szappanok és mosószerek előállításához használják otthon és az üzleti életben. A nátrium-hidroxid és a klór kombinációja klór-fehérítőt eredményez, amelyet fehér ruhák mosására használnak.

Emellett kiküszöböli a zsír felhalmozódását a csatornákban, és eltávolítását a szappanosítási folyamat során szappanokká történő átalakításával eredményezheti. Ez lehetővé teszi az eltömődés elvezetését a házakból és más épületekből.

Gyógyszerészeti és gyógyászati ​​készítmények

A nátrium-hidroxidot használják olyan szokásos fájdalomcsillapítókhoz, mint például az aszpirin. Antikoaguláns hatású gyógyszerek, amelyek gátolják a vérrögök kialakulását, valamint a hiperkoleszterinémiát csökkentő gyógyszerek.

Energia folyamatok

A nátrium-hidroxidot olyan üzemanyagcellák gyártásánál használják, amelyek akkumulátorként működnek, és különféle alkalmazásokhoz, beleértve a szállítást is, áramot termelnek. A nátrium-hidroxid beavatkozással előállított epoxigyantákat szélturbinákban használják.

Vízkezelés

A nátrium-hidroxidot a víz savasságának semlegesítésére használják, és hozzájárulnak a nehézfémek eltávolításához. Nátrium-hipoklorit, vízfertőtlenítőszer előállítására is felhasználják.

A nátrium-hidroxidot alumínium-szulfáttal reagáltatva alumínium-hidroxiddá alakul: egy flokkuláló szer, amelyet a vízkezelő üzemekben használnak a részecskék ülepedésének fokozására és tisztulásukra.

Papír készítés

A nátrium-hidroxidot nátrium-szulfiddal használják a fa kezelésében szinte tiszta cellulóz előállításához, amely a papír alapját képezi. A papír újrahasznosításában is felhasználják, mivel a tinta leválasztásának elősegítésével lehetővé teszi annak újbóli felhasználását.

Ipari gyártás

A nátrium-hidroxidot műanyag, spandex, robbanóanyagok, epoxigyanták, üveg és kerámia gyártásához használják. A textiliparban használják festékek és pamutszövet feldolgozására.

A cukornádkezelő üzemekben alacsony hőmérsékleten nátrium-hidroxidot használnak etanol előállításához cukornádból készült bagasszából.

kockázatok

A nátrium-hidroxid erősen maró hatású vegyület, ezért a bőrrel való érintkezés esetén égési sérüléseket, hólyagok és akár állandó hegek is okozhat.

Ha szembe kerül, súlyos égési sérüléseket, duzzanatot, fájdalmat, homályos látást okozhat, súlyos esetekben tartós vakságot okozhat.

A nátrium-hidroxid lenyelése az ajkak, a nyelv, a torok, a nyelőcső és a gyomor égési sérüléseit okozhatja. A szokásos tünetek között szerepel a hányinger, hányás, gyomorgörcsök és hasmenés.

Noha a nátrium-hidroxid belélegzése ritka, és csak a vegyület porának a levegőben való jelenlétében vagy a köd képződésével fordulhat elő, amely azt tartalmazza, irritációt okoz a tüdőben.

Krónikus expozíció esetén ez tüdőödémát és súlyos légszomjat okozhat, ami orvosi sürgősség.

Irodalom

1. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Nátrium-hidroxid. Helyreállítva: en.wikipedia.org
3. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Nátrium-hidroxid. PubChem adatbázis. CID = 14798. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Amerikai elemek. (2019). Nátrium-hidroxid-oldat. Helyreállítva: americanelements.com
5. Kémiai biztonsági tények. (2019). Nátrium-hidroxid. Helyreállítva a következő címen: chemicalsafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Nátrium-hidroxid.. Helyreállítva: nj.gov
7. Kanadai Munkahelyi Egészségvédelmi és Biztonsági Központ. (2019). Az OSH válaszai ténylapok: nátrium-hidroxid. Helyreállítva: ccohs.ca
8. Ausetute. (Sf). Nátrium-hidroxid és klór előállítása elektrolízissel. Helyreállítva: ausetute.com.au