NATRIJEV HIDROKSID (NAOH): STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, SINTEZA - KEMIJA - 2026

Natrijev hidroksid je anorganska spojina, katerega kemijska formula NaOH in sestoji iz baze ali alkalijske kovine močan. 5% raztopina vode v vodi ima pH blizu 14.

Je zelo higroskopska bela trdna snov, ki lahko absorbira tudi ogljikov dioksid iz zraka in tvori natrijev karbonat. Komercialno prihaja v plastičnih steklenicah kot tablete, ki jih ne moremo predolgo izpostavljati zraku, prav tako pa jih z lopaticami ne smemo ravnati.

Tablete natrijevega hidroksida v urnem kozarcu. Vir: Avtor ni na voljo za branje avtorja. Predpostavljena je bila Walkerma (na podlagi trditev o avtorskih pravicah).

Natrijev hidroksid lahko sintetiziramo z reakcijo kalcijevega hidroksida z natrijevim karbonatom. Trenutno pa se v bistvu sintetizira z elektrolizo slanice in je stranski produkt proizvodnje klorovega plina.

Glede na visoko bazičnost NaOH ima številne načine uporabe in uporabe, kot je proizvodnja papirja, mil, detergentov, barvil itd. Uporablja se tudi pri čiščenju gospodinjstev, čiščenju vode, predelavi aluminija, proizvodnji zdravil itd .; predvsem pa je sekundarni vzorec par excellence.

Natrijev hidroksid je zelo jedko, saj lahko povzroči draženje in opekline na koži in očeh. Z vdihavanjem prahu lahko povzroči pljučni edem. Medtem lahko njegovo zaužitje povzroči tako resno škodo prebavnemu traktu, da lahko vodi v smrt.

Struktura

Brezvodni

NaOH ioni. Vir: Gabriel Bolívar.

Zgornja slika prikazuje ione, ki sestavljajo NaOH. Kation Na ⁺ je predstavljen s škrlatno kroglo, medtem ko hidroksil anion (hidroksid ali hidroksil) OH ^- rdeča in bela sfera. Tako Na ⁺ kot OH ^- ioni medsebojno delujejo skozi elektrostatično privlačnost nasprotnih nabojev.

Struktura natrijevega hidroksida

Takšne interakcije so nenamerne, zato lahko privlačnosti enega Na ⁺ OH ^- ionskega para na določeni razdalji vplivajo na interese drugih. Posledica tega je, da se Na ⁺ ioni odbijajo med seboj, enako kot OH ^- ioni , dokler ne določijo kristala minimalne energije, kjer vzpostavijo urejeno in periodično (kristalno) strukturo.

Zato se pojavijo ortorhombični kristali brezvodnega NaOH (brez vode):

Predstavitev kristalne strukture brezvodnega natrijevega hidroksida. Vir: Quibik prek Wikipedije.

Ioni ostanejo dovolj kohezivni, da se brezvodni NaOH kristal stopi pri 323 ° C (dokler ni vlage v okolju).

Hidrati

Tako Na ⁺ kot OH ^- sta iona, ki ju molekule vode zlahka topijo (hidrirajo). To daje prednost hidraciji nad retikularno energijo svojih kristalov, zato NaOH sprosti veliko energije, ko pride v stik z vodo.

Vendar lahko brezvodni kristali gostijo neraztopljene molekule vode; to pomeni, da natrijev hidroksid lahko tvori številne hidrate, NaOH · nH ₂ O. Molekula vode lahko tvori vodikovo vez z OH ^- (HOH-OH ^- ) ali pa se usklajuje z Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂ ).

Odvisno od molsko razmerje med NaOH in H ₂ O, monohidrati (NaOH · H ₂ O), dihidratov (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5H ₂ O), (NaOH · 4H tetrahydrates ₂ O) se lahko pojavijo , heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), in drugi.

Vsak od teh hidratov lahko kristalizira iz vodne raztopine NaOH z različnimi masnimi odstotki in pri različnih temperaturah. Posledično ima NaOH zapleten diagram topnosti v vodi.

Na splošno so kristali hidratov manj gosti in imajo nižja tališča. To je posledica dejstva, da molekule vode "ovirajo" interakcije med Na ⁺ in OH ^- in pri žrtvovanju ionskih atrakcij dodajo dipol-dipolne sile.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Imena

IUPAC prednostno ime: natrijev hidroksid. Druga imena: Kavstična soda, Askarit (redkeje)

Molarna masa

39,9971 g / mol

Videz

Bela, serozna ali motna trdna snov ali kristali.

Tališče

323 ºC

Vrelišče

1,388 ºC

Topnost v vodi

1.000 g / L pri temperaturi 25 ° C. To kaže, koliko se lahko raztopi v vodi.

Njihove vodne raztopine so viskozne, z vrednostjo viskoznosti približno osemdesetkrat večjo od vode, zato sprva sproščajo veliko toplote. Če imate stik z njimi, naredijo kožo spolzko zaradi saponifikacije maščobnih kislin v koži.

Osnovnost (pKb)

- 0,56

pH

5% w / w raztopina v vodi ima pH blizu 14

Indeks loma (nD)

Pri valovni dolžini 580,4 nm: 1,433 pri 320 ° C in 1,421 pri 420 ° C.

Stabilnost

Posode, ki jih vsebujejo, morajo biti hermetično zaprte, da se prepreči nastanek natrijevega karbonata. To je posledica visoke higroskopnosti, zaradi katere absorbira vlago iz okolice in vsebnost CO ₂ .

Razgradnja

Ko se segreje do razpada, oddaja natrijev oksidov dim.

Točka samovžiga

Ni vnetljivo

Viskoznost

4,0 cSučite pri 350 ° C

Toplota izparevanja

175 kJ / mol pri 1,388 ºC

Površinska napetost

74,35 din / cm v raztopini pri 2,72% m / m v vodi pri 18 ° C.

Reaktivnost

S kislinami

Reagira z organskimi in anorganskimi mineralnimi kislinami, pri čemer nastane voda in ustrezna sol. V primeru žveplove kisline je reakcija eksotermična.

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

S kislimi oksidi

Reagira z žveplovim dioksidom, na primer, daje sulfitno sol in vodo:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

S kovinami

Njene vodne raztopine reagirajo z nekaterimi kovinami, da nastanejo kompleksne natrijeve soli. Na primer, njegova reakcija s cinkom povzroči nastanek natrijevega cinka:

Zn + 2 NaOH + 2H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Sinteza

Natrijev hidroksid se sintetizira predvsem z dvema metodama: prvotno uporabljenim natrijevim karbonatom in elektrolizo natrijevega klorida, ki je trenutno v večji industrijski uporabi.

Reakcija natrijevega karbonata in kalcijevega hidroksida

Natrijev karbonat reagira s kalcijevim hidroksidom v postopku, znan kot kavstizacija:

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

Kalcijev karbonat se obori, pri čemer natrijev hidroksid ostane v supernatantu, ki se koncentrira z izhlapevanjem.

Natrijev karbonat prej izhaja iz procesa Solvay:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Elektroliza natrijevega klorida

Elektroliza natrijevega klorida, ki je prisoten v slanici, povzroči vodikov plin, kloridni plin in natrijev hidroksid v vodni raztopini:

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

Elektrolitična komora je sestavljena iz predelka, ki vsebuje anodo (+), narejeno iz kovine titana, in mesto, kjer je nameščena slanica. Ta predel je ločen od katodnega prostora (-) s porozno membrano.

Naslednja reakcija se pojavi na anodi:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oksidacija)

Medtem se ta reakcija pojavi na katodi:

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

Natrij (Na ⁺ ) se razteza od anodnega predela do katodnega oddelka skozi membrano, ki jih ločuje, in tvori natrijev hidroksid.

Prijave

Sredstva za čiščenje

Natrijev hidroksid se uporablja za izdelavo mil in detergentov, ki se uporabljajo doma in v poslu. Kombinacija natrijevega hidroksida in klora ustvarja klor belilo, ki se uporablja pri pranju belih oblačil.

Prav tako odpravlja nabiranje maščob v odtokih, kar povzroči njegovo izločanje s pretvorbo v mila s pomočjo saponifikacije. To omogoča odstranjevanje zamašenega vodovoda iz domov in drugih stavb.

Farmacevtska in zdravila

Natrijev hidroksid se uporablja za pripravo običajnih lajšalcev bolečine, kot je aspirin. Tudi zdravil z antikoagulacijskim delovanjem, ki blokirajo nastanek krvnih strdkov, in zdravil za zmanjšanje hiperholesterolemije.

Energetski procesi

Natrijev hidroksid se uporablja pri proizvodnji gorivnih celic, ki delujejo kot baterije za proizvodnjo električne energije za različne namene, vključno s prevozom. Epoksidne smole, proizvedene z intervencijo natrijevega hidroksida, se uporabljajo v vetrnih turbinah.

Čiščenje vode

Natrijev hidroksid se uporablja za nevtralizacijo kislosti vode in prispeva k odstranjevanju težkih kovin iz nje. Uporablja se tudi za proizvodnjo natrijevega hipoklorita, vodnega razkužila.

Natrijev hidroksid reagira z aluminijevim sulfatom, da nastane aluminijev hidroksid: flokulirajoče sredstvo, ki se v čistilnih napravah uporablja za povečanje usedanja delcev, kar povzroči njihovo razjasnitev.

Izdelava papirja

Natrijev hidroksid se uporablja z natrijevim sulfidom pri obdelavi lesa za pridobivanje celuloze v skoraj čisti obliki, ki je osnova papirja. Uporablja se tudi pri recikliranju papirja, saj s pomočjo ločevanja črnila omogoča ponovno uporabo.

Industrijska proizvodnja

Natrijev hidroksid se uporablja pri proizvodnji rajonov, spandeksa, eksploziva, epoksidnih smol, stekla in keramike. Uporablja se v tekstilni industriji za izdelavo barvil in za obdelavo bombažnih tkanin.

V čistilnih napravah se uporablja nizkotemperaturni natrijev hidroksid za proizvodnjo etanola iz sladkornega trsa.

Tveganja

Natrijev hidroksid je zelo korozivna spojina, zato lahko s stikom s kožo povzroči opekline, mehurje in celo trajne brazgotine.

V stiku z očmi lahko povzroči hude opekline, otekline, bolečine, zamegljen vid, v hudih primerih pa lahko povzroči trajno slepoto.

Požiranje natrijevega hidroksida lahko povzroči opekline na ustnicah, jeziku, grlu, požiralniku in želodcu. Med običajnimi simptomi so slabost, bruhanje, želodčni krči in driska.

Čeprav je vdihavanje natrijevega hidroksida redko in se lahko pojavi le zaradi prisotnosti prahu spojine v zraku ali zaradi nastanka megle, ki ga vsebuje, povzroča draženje v pljučih.

V primeru kronične izpostavljenosti lahko to povzroči pljučni edem in močno kratko sapo, kar je nujna medicinska pomoč.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2019). Natrijev hidroksid. Pridobljeno: en.wikipedia.org
3. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Natrijev hidroksid. Baza podatkov PubChem. CID = 14798. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Ameriški elementi. (2019). Raztopina natrijevega hidroksida. Pridobljeno: americanelements.com
5. Dejstva o kemijski varnosti. (2019). Natrijev hidroksid. Pridobljeno s: chemicalsafetyfacts.org
6. NJ zdravje. (2015). Natrijev hidroksid. . Pridobljeno od: nj.gov
7. Kanadski center za zdravje in varnost pri delu. (2019). Službe za varnost in zdravje pri delu: Natrijev hidroksid. Pridobljeno: ccohs.ca
8. Ausetute. (sf). Proizvodnja natrijevega hidroksida in klora z elektrolizo. Pridobljeno: ausetute.com.au