NATRIUMHYDROKSIDI (NAOH): RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, SYNTEESI - KEMIA - 2026

Natriumhydroksidi on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on NaOH: lla ja muodostuu emäksen tai alkalimetalli vahva. Sen 5-prosenttisen vesiliuoksen pH on lähellä arvoa 14.

Se on erittäin hygroskooppinen valkoinen kiinteä aine, joka myös imee hiilidioksidia ilmasta muodostaen natriumkarbonaattia. Kaupallisesti se tulee muovipulloissa pillereinä, joita ei voida altistaa liian kauan ilmalle, eikä niitä saa käsitellä lastalla.

Natriumhydroksiditabletit kellolasissa. Lähde: Koneella luettavaa kirjailijaa ei toimitettu. Walkerma oletti (perustuu tekijänoikeusvaatimuksiin).

Natriumhydroksidi voidaan syntetisoida saattamalla kalsiumhydroksidi reagoimaan natriumkarbonaatin kanssa. Nykyään se kuitenkin syntetisoidaan olennaisesti suolaveden elektrolyysillä, ja se on kloorikaasun tuotannon sivutuote.

NaOH: n korkean emäksisyyden vuoksi sillä on lukuisia käyttötarkoituksia, kuten paperin, saippuiden, pesuaineiden, väriaineiden jne. Tuotanto. Sitä käytetään myös kotitalouksien puhdistukseen, vedenkäsittelyyn, alumiinin käsittelyyn, lääkkeiden valmistukseen jne.; ja ennen kaikkea se on toissijainen malli par excellence.

Natriumhydroksidi on erittäin syövyttävää ja voi aiheuttaa ärsytystä ja palovammoja iholle ja silmille. Höyryttämällä pölynsä, se voi aiheuttaa keuhkopöhön. Samaan aikaan sen nauttiminen voi aiheuttaa ruoansulatuskanavalle niin vakavia vaurioita, että se voi johtaa kuolemaan.

Rakenne

vedetön

NaOH-ioneja. Lähde: Gabriel Bolívar.

Yläkuva kuvaa ioneja, jotka muodostavat NaOH: n. Na ⁺ -kationia edustaa violetti pallo, kun taas hydroksyylianionia (hydroksidi tai hydroksyyli) OH ^- punainen ja valkoinen pallo. Sekä Na ⁺ että OH ^- ionit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa vastakkaisten varaustensa sähköstaattisen vetovoiman kautta.

Natriumhydroksidin rakenne

Tällaiset vuorovaikutukset eivät ole suunnattuja, joten yhden Na ⁺ OH ^- ioniparin vetovoimat voivat vaikuttaa muiden etäisyyteen tietyllä etäisyydellä. Tuloksena on, että Na ^{+ -} ionit hylkivät toisiaan, samoin kuin OH ^- ionit, kunnes ne määrittävät minimaalisen energian kiteen, kun ne muodostavat järjestetyn ja jaksollisen (kiteisen) rakenteen.

Siksi vedettömän NaOH: n (ilman vettä) ortorombilaiset kiteet näyttävät:

Vedetön natriumhydroksidin kiteisen rakenteen esitys. Lähde: Quibik Wikipedian kautta.

Ionit pysyvät riittävän koheesioina niin, että vedetön NaOH-kide sulaa 323ºC: n lämpötilassa (niin kauan kuin ympäristössä ei ole kosteutta).

hydraattien

Sekä Na ⁺ että OH ^- ovat ionit, jotka solvatoivat (hydratoivat) helposti vesimolekyyleillä. Tämä suosii sen kosteutumista kiteidensä reticular-energian yläpuolelle, joten NaOH vapauttaa paljon energiaa joutuessaan kosketuksiin veden kanssa.

Vedetöt kiteet voivat kuitenkin isännöidä liukenemattomia vesimolekyylejä; että on, natriumhydroksidi voi muodostaa lukuisia hydraatit, NaOH · nH ₂ O. vesi molekyyli voi joko muodostaa vetysidoksen OH ^- (HOH-OH ^-), tai koordinoi Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂).

Riippuen moolisuhde NaOH: lla ja H ₂ O, monohydraatit (NaOH · H ₂ O), dihydraatit (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5H ₂ O), tetra- (NaOH · 4H ₂ O) voi syntyä, heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), ja muut.

Jokainen näistä hydraateista voi kiteytyä NaOH: n vesiliuoksesta eri massaprosentteilla ja eri lämpötiloissa. Niinpä NaOH: lla on monimutkainen vesiliukoisuuskaavio.

Yleisesti ottaen hydraattien kiteet ovat vähemmän tiheitä ja niillä on alhaisemmat sulamispisteet. Tämä johtuu siitä, että vesi-molekyylit ”puolensa” välistä vuorovaikutusta Na ⁺ ja OH ^-, lisäämällä dipoli-dipoli voimat uhrin ionisen kohteisiin.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

nimet

IUPAC: n ensisijainen nimi: natriumhydroksidi. Muut nimet: Kaustinen sooda, askariitti (vähemmän yleinen)

Moolimassa

39,9971 g / mol

Ulkomuoto

Valkoinen, seroosi tai läpinäkymätön kiinteä aine tai kiteitä.

Sulamispiste

323 ° C

Kiehumispiste

1 388 ° C

Vesiliukoisuus

1 000 g / l lämpötilassa 25 ° C. Tämä osoittaa, kuinka paljon se voi liueta veteen.

Niiden vesiliuokset ovat viskooseja, viskositeetin arvo on noin kahdeksankymmentä kertaa veden oma, ja ne vapauttavat ensin paljon lämpöä. Jos sinulla on kosketusta heidän kanssaan, ne tekevät ihosta liukasen, johtuen ihon rasvahappojen saippuoitumisesta.

Emäksisyys (pKb)

- 0,56

pH

5-painoprosenttisen vesiliuoksen pH on lähellä arvoa 14

Taitekerroin (nD)

Aallonpituudella 580,4 nm: 1 433 320 ° C: ssa ja 1 421 420 ° C: ssa.

pysyvyys

Sitä sisältävät astiat on suljettava ilmatiiviisti natriumkarbonaatin muodostumisen estämiseksi. Tämä johtuu sen korkea hygroskooppisuus, joka johtaa imeä kosteutta ympäristöstään ja sen CO ₂ pitoisuus.

hajoaminen

Kun se kuumennetaan hajoavaksi, se vapauttaa natriumoksidisavua.

Itsesyttymispiste

Ei syttyvää

Viskositeetti

4,0 cPoise 350 ° C: ssa

Höyrystymislämpö

175 kJ / mol lämpötilassa 1 388 ° C

Pintajännitys

74,35 dyneä / cm liuoksessa 2,72 paino-% vedessä 18 ° C: ssa.

reaktiivisuus

Happojen kanssa

Reagoi orgaanisten ja epäorgaanisten mineraalihappojen kanssa, jolloin muodostuu vettä ja vastaavaa suolaa. Rikkihapon tapauksessa reaktio on eksoterminen.

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

Happooksideilla

Reagoi esimerkiksi rikkidioksidin kanssa, jolloin syntyy sulfiittisuolaa ja vettä:

2 NaOH: lla + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Metallien kanssa

Sen vesiliuokset reagoivat joidenkin metallien kanssa muodostaen kompleksisia natriumsuoloja. Esimerkiksi sen reaktio sinkin kanssa saa aikaan natriumsinkkaatin:

Zn + 2 NaOH: lla + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Synteesi

Natriumhydroksidia syntetisoidaan pääasiassa kahdella menetelmällä: alun perin käytetyn natriumkarbonaatin käytöllä ja natriumkloridin elektrolyysillä, tällä hetkellä suuremmassa teollisessa käytössä.

Natriumkarbonaatin ja kalsiumhydroksidin reaktio

Natriumkarbonaatti reagoi kalsiumhydroksidin kanssa prosessissa, jota kutsutaan kaustisoitumiseksi:

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

Kalsiumkarbonaatti saostuu jättäen natriumhydroksidin supernatanttiin, joka konsentroidaan haihduttamalla.

Natriumkarbonaatti tulee aikaisemmin Solvay-prosessista:

2 NaCI + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Natriumkloridin elektrolyysi

Suolavedessä läsnä olevan natriumkloridin elektrolyysi tuottaa vetykaasua, kloridikaasua ja natriumhydroksidia vesiliuoksessa:

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

Elektrolyyttinen kammio koostuu osasta, joka sisältää anodin (+), valmistettu titaanimetallista, ja paikasta, johon suolavesi asetetaan. Tämä osasto on erotettu katodiosastosta (-) huokoisella kalvolla.

Seuraava reaktio tapahtuu anodilla:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (hapetus)

Samaan aikaan tämä reaktio tapahtuu katodissa:

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

Natrium (Na ⁺) diffundoituu anodiosastosta katodiosastoon niitä erottavan kalvon läpi muodostaen natriumhydroksidia.

Sovellukset

Puhdistustuotteet

Natriumhydroksidia käytetään saippuan ja pesuaineiden valmistamiseen kotona ja yrityksissä. Natriumhydroksidin ja kloorin yhdistelmä tuottaa kloorivalkaisuainetta, jota käytetään valkoisten vaatteiden pesussa.

Se eliminoi myös rasvan kerääntymisen viemäreihin, mikä eliminoi muuttumalla saippuiksi saippuoitumisprosessin kautta. Tämä mahdollistaa tukkeutuvien putkistojen poistamisen koteista ja muista rakennuksista.

Farmaseuttiset ja lääkevalmisteet

Natriumhydroksidia käytetään tavallisten kivunlievitystien, kuten aspiriinin, valmistamiseen. Myös lääkkeitä, joilla on antikoagulanttivaikutus ja jotka estävät verihyytymien muodostumisen, ja lääkkeitä hyperkolesterolemian vähentämiseksi.

Energiaprosessit

Natriumhydroksidia käytetään polttokennojen, jotka toimivat kuten akut, valmistuksessa sähköä useisiin sovelluksiin, mukaan lukien kuljetus. Natriumhydroksidin vaikutuksesta valmistettuja epoksihartseja käytetään tuuliturbiineissa.

Vedenkäsittely

Natriumhydroksidia käytetään veden happamuuden neutralointiin ja raskasmetallien poistumiseen vedestä. Sitä käytetään myös natriumhypokloriitin, veden desinfiointiaineen, valmistukseen.

Natriumhydroksidin annetaan reagoida alumiinisulfaatin kanssa alumiinihydroksidin muodostamiseksi: flokkuloivana aineena, jota käytetään vedenkäsittelylaitoksissa hiukkasten sedimentoitumisen lisäämiseksi tuottaen niiden kirkastuksen.

Paperinvalmistus

Natriumhydroksidia käytetään natriumsulfidin kanssa puun käsittelyssä, jotta saadaan melkein puhtaassa muodossa selluloosa, joka muodostaa paperin perustan. Sitä käytetään myös paperin kierrätykseen, koska auttamalla musteen erottamisessa se mahdollistaa sen uudelleen käytön.

Teollinen valmistus

Natriumhydroksidia käytetään raionin, elastaanin, räjähteiden, epoksihartsien, lasin ja keramiikan valmistukseen. Sitä käytetään tekstiiliteollisuudessa väriaineiden valmistukseen ja puuvillakankaiden käsittelyyn.

Sokeriruokokäsittelylaitoksissa käytetään matalan lämpötilan natriumhydroksidia etanolin valmistukseen sokeriruokobagasista.

riskit

Natriumhydroksidi on erittäin syövyttävä yhdiste, joten se voi aiheuttaa ihokosketuksessa palovammoja, rakkuloita ja jopa pysyviä arpia.

Roiskeet silmiin voivat aiheuttaa vakavia palovammoja, turvotusta, kipua, näön hämärtymistä ja vakavissa tapauksissa voi aiheuttaa pysyvän sokeuden.

Natriumhydroksidin nieleminen voi aiheuttaa huulet, kieli, kurkku, ruokatorvi ja vatsa. Tavallisimpia oireita ovat pahoinvointi, oksentelu, vatsakouristukset ja ripuli.

Vaikka natriumhydroksidin hengittäminen on harvinaista ja se voi tapahtua vain yhdisteen pölyn läsnäollessa ilmassa tai sitä sisältävän sumun muodostumisesta, se aiheuttaa ärsytystä keuhkoissa.

Kroonisen altistumisen tapauksessa tämä voi aiheuttaa keuhkopöhön ja vakavan hengenahdistuksen, mikä on hätäapua.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Natriumhydroksidia. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
3. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2019). Natriumhydroksidia. PubChem-tietokanta. CID = 14798. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Amerikkalaiset elementit. (2019). Natriumhydroksidiliuos. Palautettu osoitteesta: americanelements.com
5. Kemikaaliturvallisuustiedot. (2019). Natriumhydroksidia. Palautettu osoitteesta: chemicalsafetyfacts.org
6. NJ terveys. (2015). Natriumhydroksidia.. Palautettu: nj.gov
7. Kanadan työterveys- ja työturvallisuuskeskus. (2019). Työterveys- ja työturvallisuusasiat vastaavat tietosivut: natriumhydroksidi. Palautettu osoitteesta: ccohs.ca
8. Ausetute. (SF). Natriumhydroksidin ja kloorin tuotanto elektrolyysillä. Palautettu osoitteesta: ausetute.com.au