HYDROXID SODNÝ (NAOH): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE, SYNTÉZA - CHÉMIA - 2026

Hydroxid sodný je anorganická zlúčenina, ktorej chemický vzorec je NaOH a skladá sa z bázy alebo alkalického kovu silné. 5% roztok vo vode má pH blízke 14.

Je to veľmi hygroskopická biela tuhá látka, ktorá môže tiež absorbovať oxid uhličitý zo vzduchu za vzniku uhličitanu sodného. Komerčne sa dodáva v plastových fľašiach ako pilulky, ktoré nemôžu byť príliš dlho vystavené vzduchu, ani by sa s nimi nemalo zaobchádzať špachtľami.

Tablety hydroxidu sodného v hodinovom skle. Zdroj: Nebol poskytnutý žiadny strojom čitateľný autor. Walkerma prevzatá (na základe nárokov na autorské práva).

Hydroxid sodný sa môže syntetizovať reakciou hydroxidu vápenatého s uhličitanom sodným. V súčasnosti sa však v zásade syntetizuje elektrolýzou soľanky a je vedľajším produktom pri výrobe plynného chlóru.

Vzhľadom na vysokú zásaditosť NaOH má mnoho použití a aplikácií, ako je výroba papiera, mydiel, detergentov, farbív atď. Používa sa tiež na čistenie domácnosti, čistenie vody, spracovanie hliníka, výrobu liekov atď. a predovšetkým ide o sekundárny vzor par excellence.

Hydroxid sodný je veľmi žieravý, môže spôsobiť podráždenie a popálenie pokožky a očí. Vdýchnutím jeho prachu môže spôsobiť pľúcny edém. Medzitým môže jeho požitie spôsobiť také vážne poškodenie zažívacieho traktu, že môže viesť k smrti.

štruktúra

bezvodý

Ióny NaOH. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Horný obrázok ukazuje ióny, ktoré tvoria NaOH. Na ⁺ katión predstavuje fialová guľa, zatiaľ čo hydroxylový anión (hydroxid alebo hydroxyl) OH ^- červená a biela guľa. Na ⁺ a OH ^- ióny navzájom interagujú prostredníctvom elektrostatickej príťažlivosti ich opačných nábojov.

Štruktúra hydroxidu sodného

Takéto interakcie sú nesmerové, takže príťažlivosť jedného Na ⁺ OH ^- iónového páru môže ovplyvniť príťažlivosť ostatných v určitej vzdialenosti. Výsledkom je, že ióny Na ⁺ sa navzájom odpudzujú, rovnako ako OH ^- ióny , pokiaľ nedefinujú kryštál minimálnej energie, kde vytvárajú usporiadanú a periodickú (kryštalickú) štruktúru.

Preto sa objavia ortorombické kryštály bezvodého NaOH (bez vody):

Reprezentácia kryštalickej štruktúry bezvodého hydroxidu sodného. Zdroj: Quibik prostredníctvom Wikipédie.

Ióny zostávajú dostatočne súdržné, takže kryštál bezvodého NaOH sa topí pri 323 ° C (pokiaľ v prostredí nie je vlhkosť).

hydráty

Na ⁺ aj OH ^- sú ióny, ktoré sú ľahko solvatované (hydratované) molekulami vody. Toto uprednostňuje jeho hydratáciu nad sietkovou energiou svojich kryštálov, takže NaOH pri kontakte s vodou uvoľňuje veľa energie.

Bezvodé kryštály však môžu obsahovať nerozpustené molekuly vody; to znamená, že hydroxid sodný môžu tvoriť početné hydráty, NaOH · nH ₂ O. Molekula vody môže buď tvoriť vodíkovú väzbu s OH ^- (HOH-OH ^- ), alebo koordinuje s Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂ ).

V závislosti na molárnom pomere medzi NaOH a H ₂ O, monohydrát (NaOH · H ₂ O), dihydrát (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5 h ₂ O), tetrahydro (NaOH · 4H ₂ O) môžu vzniknúť , heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), a ďalšie.

Každý z týchto hydrátov môže kryštalizovať z vodného roztoku NaOH s rôznymi hmotnostnými percentami a pri rôznych teplotách. V dôsledku toho NaOH vykazuje komplikovaný diagram rozpustnosti vo vode.

Vo všeobecnosti sú kryštály hydrátov menej husté a majú nižšie teploty topenia. Dôvodom je skutočnosť, že molekuly vody „bránia“ interakciám Na ⁺ a OH ^- a zvyšujú dipólové dipólové sily pri usmrtení iónových atrakcií.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

mená

Preferovaný názov IUPAC: hydroxid sodný. Ostatné názvy: Kaustická sóda, Ascarit (menej časté)

Molárna hmota

39,9971 g / mol

vzhľad

Biela, serózna alebo nepriehľadná tuhá látka alebo kryštály.

Bod topenia

323 ° C

Bod varu

1 388 ° C

Rozpustnosť vo vode

1 000 g / l pri teplote 25 ° C Toto ukazuje, koľko sa môže rozpustiť vo vode.

Ich vodné roztoky sú viskózne, s hodnotou viskozity asi osemdesiatkrát vyššou ako voda, a uvoľňujú najprv veľa tepla. Ak s nimi budete mať kontakt, spôsobia šmykľavosť pokožky v dôsledku zmydelnenia mastných kyselín v pokožke.

Základnosť (pKb)

- 0,56

pH

5% hmotn./hmotn. Roztok vo vode má pH blízku 14

Index lomu (nD)

Pri vlnovej dĺžke 580,4 nm: 1 433 pri 320 ° C a 1 421 pri 420 ° C.

stabilita

Nádoby, ktoré ho obsahujú, musia byť hermeticky uzavreté, aby sa zabránilo tvorbe uhličitanu sodného. To je vzhľadom k jeho vysokej hygroskopickosť, čo vedie to absorbovať vlhkosť z okolia a jeho CO ₂ obsah .

rozklad

Po zahriatí na rozklad sa uvoľňuje dym oxidu sodného.

Bod samovznietenia

Nie je horľavý

Viskozita

4,0 cPoise pri 350 ° C

Odparovacie teplo

175 kJ / mol pri 1 388 ° C

Povrchové napätie

74,35 dyn / cm v roztoku pri 2,72% m / m vo vode pri 18 ° C

reaktivita

S kyselinami

Reaguje s organickými a anorganickými minerálnymi kyselinami, čím vzniká voda a zodpovedajúca soľ. V prípade kyseliny sírovej je reakcia exotermická.

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

S oxidmi kyselín

Reaguje napríklad s oxidom siričitým za vzniku siričitanovej soli a vody:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

S kovmi

Jeho vodné roztoky reagujú s niektorými kovmi za vzniku komplexných sodných solí. Napríklad jeho reakcia so zinkom vedie k zinátu sodnému:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

syntéza

Hydroxid sodný sa syntetizuje hlavne dvoma spôsobmi: použitie uhličitanu sodného, ​​ktorý sa pôvodne používal, a elektrolýzy chloridu sodného, ​​ktorá sa v súčasnosti vo väčšej miere používa v priemysle.

Reakcia uhličitanu sodného a hydroxidu vápenatého

Uhličitan sodný reaguje s hydroxidom vápenatým v procese známom ako kaustifikácia:

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

Uhličitan vápenatý sa vyzráža a hydroxid sodný sa ponechá v supernatante, ktorý sa odparí.

Uhličitan sodný pochádza skôr z procesu Solvay:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Elektrolýza chloridu sodného

Elektrolýzou chloridu sodného, ​​ktorý je prítomný v soľnom roztoku, vzniká vo vodnom roztoku plynný vodík, plynný chlorid a hydroxid sodný:

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

Elektrolytická komora sa skladá z oddelenia obsahujúceho anódu (+) vyrobenú z kovového titánu a z miesta, kde je umiestnená soľanka. Táto komora je oddelená od katódovej komory (-) poréznou membránou.

Na anóde nastáva nasledujúca reakcia:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oxidácia)

Medzitým sa táto reakcia vyskytuje v katóde:

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

Sodík (Na ⁺ ) difunduje z anódového oddelenia do katódového oddelenia cez membránu, ktorá ich oddeľuje a tvorí hydroxid sodný.

aplikácia

Čistiace produkty

Hydroxid sodný sa používa na výrobu mydiel a detergentov používaných v domácnosti a v podnikaní. Kombinácia hydroxidu sodného a chlóru vytvára chlórové bielidlo, ktoré sa používa na pranie bielych odevov.

Eliminuje tiež nahromadenie tuku v odtokoch a jeho elimináciu prostredníctvom premeny na mydlá procesom zmydelnenia. To umožňuje odstránenie upchávania vodovodných potrubí z domov a iných budov.

Farmaceutické a liečivé výrobky

Hydroxid sodný sa používa na výrobu bežných prostriedkov na zmiernenie bolesti, ako je napríklad aspirín. Tiež lieky s antikoagulačným účinkom, ktoré blokujú tvorbu krvných zrazenín a lieky na zníženie hypercholesterolémie.

Energetické procesy

Hydroxid sodný sa používa pri výrobe palivových článkov, ktoré fungujú ako batérie na výrobu elektriny pre rôzne aplikácie vrátane prepravy. Vo veterných turbínach sa používajú epoxidové živice vyrábané s zásahom hydroxidu sodného.

Úprava vody

Hydroxid sodný sa používa na neutralizáciu kyslosti vody a prispieva k odstraňovaniu ťažkých kovov z nej. Používa sa tiež na výrobu chlórnanu sodného, ​​dezinfekčného prostriedku na vodu.

Hydroxid sodný reaguje so síranom hlinitým za vzniku hydroxidu hlinitého: vločkovacie činidlo, ktoré sa používa v zariadeniach na úpravu vody na zvýšenie sedimentácie častíc, čo vedie k ich vyčíreniu.

Výroba papiera

Hydroxid sodný sa používa so sulfidom sodným pri úprave dreva na získanie celulózy v takmer čistej forme, ktorá tvorí základ papiera. Používa sa tiež pri recyklácii papiera, pretože pomáha oddeliť atrament a umožňuje jeho opätovné použitie.

Priemyselná výroba

Hydroxid sodný sa používa na výrobu umelého hodvábu, spandexu, výbušnín, epoxidových živíc, skla a keramiky. Používa sa v textilnom priemysle na výrobu farbív a na spracovanie bavlnených tkanín.

V závodoch na spracovanie cukrovej trstiny sa nízkoteplotný hydroxid sodný používa na výrobu etanolu z bagázy z cukrovej trstiny.

riziká

Hydroxid sodný je vysoko korozívna zlúčenina, takže pri kontakte s pokožkou môže spôsobiť popáleniny, pľuzgiere a dokonca aj trvalé jazvy.

Pri kontakte s očami môže spôsobiť vážne popáleniny, opuchy, bolesť, rozmazané videnie av ťažkých prípadoch to môže spôsobiť trvalú slepotu.

Prehltnutie hydroxidu sodného môže spôsobiť popáleniny pier, jazyka, hrdla, pažeráka a žalúdka. Medzi obvyklé príznaky patrí nevoľnosť, vracanie, kŕče žalúdka a hnačka.

Aj keď vdýchnutie hydroxidu sodného je zriedkavé a môže sa vyskytnúť iba pri prítomnosti prachu zlúčeniny vo vzduchu alebo pri tvorbe hmly, ktorá ju obsahuje, spôsobuje podráždenie v pľúcach.

V prípade chronickej expozície to môže spôsobiť pľúcny edém a ťažkú ​​dýchavičnosť, čo je lekárska pohotovosť.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hydroxid sodný. Obnovené z: en.wikipedia.org
3. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Hydroxid sodný. PubChem Database. CID = 14798. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Americké prvky. (2019). Roztok hydroxidu sodného. Získané z: americanelements.com
5. Fakty o chemickej bezpečnosti. (2019). Hydroxid sodný. Získané z: Chemicalsafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Hydroxid sodný. , Získané z: nj.gov
7. Kanadské centrum pre bezpečnosť a ochranu zdravia pri práci. (2019). Fakty o odpovediach na BOZP: hydroxid sodný. Získané z: ccohs.ca
8. Ausetute. (SF). Výroba hydroxidu sodného a chlóru elektrolýzou. Obnovené z: ausetute.com.au