NATRIUMHYDROXID (NAOH): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGAR, SYNTES - KEMI - 2025

Den natriumhydroxid är en oorganisk förening, vars kemiska formel är NaOH och består av en bas eller alkalimetall stark. En 5% -ig lösning av det i vatten har ett pH nära 14.

Det är ett mycket hygroskopiskt vitt fast ämne som också kan ta upp koldioxid från luften och bilda natriumkarbonat. Det kommer kommersiellt i plastflaskor som piller, som inte kan utsättas för länge för luften, och de bör inte heller hanteras med spatlar.

Natriumhydroxidtabletter i ett klockglas. Källa: Ingen maskinläsbar författare tillhandahålls. Walkerma antog (baserat på upphovsrättsanspråk).

Natriumhydroxid kan syntetiseras genom reaktion av kalciumhydroxid med natriumkarbonat. För närvarande är det dock väsentligen syntetiserat genom elektrolys av saltlösning och är en biprodukt vid produktion av klorgas.

Med tanke på NaOHs höga basalitet har den många användningsområden och applikationer, såsom produktion av papper, tvål, tvättmedel, färgämnen etc. Det används också för hushållsrengöring, vattenbehandling, aluminiumbearbetning, medicintillverkning osv .; och framför allt är det ett sekundärt mönster par excellence.

Natriumhydroxid är mycket frätande och kan orsaka irritation och brännskador på huden och ögonen. Genom inandning av damm kan det orsaka lungödem. Samtidigt kan dess förtäring orsaka så allvarlig skada på matsmältningskanalen att det kan leda till döden.

Strukturera

vattenfri

NaOH-joner. Källa: Gabriel Bolívar.

Den övre bilden visar joner som utgör NaOH. Na ⁺ -katjonen representeras av den lila sfären, medan hydroxylanjonen (hydroxid eller hydroxyl) OH ^- av den röda och vita sfären. Både Na ⁺ och OH ^- joner interagerar med varandra genom den elektrostatiska attraktionen av deras motsatta laddningar.

Struktur av natriumhydroxid

Sådana interaktioner är icke-riktade, så attraktionerna hos ett Na ⁺ OH ^- jonpar kan påverka andras på ett visst avstånd. Resultatet är att Na ⁺ -jonerna avvisar varandra, på samma sätt som OH ^- jonerna , tills de definierar en kristall med minimal energi där de skapar en ordnad och periodisk (kristallin) struktur.

Därför visas de ortorombiska kristallerna av vattenfri NaOH (utan vatten):

Representation av den kristallina strukturen hos vattenfri natriumhydroxid. Källa: Quibik via Wikipedia.

Jonerna förblir tillräckligt sammanhängande så att den vattenfria NaOH-kristallen smälter vid 323 ° C (så länge det inte finns någon luftfuktighet i miljön).

hydrater

Både Na ⁺ och OH ^- är joner som lätt solvatiseras (hydratiseras) av vattenmolekyler. Detta gynnar dess hydrering utöver kristallarnas retikulära energi, varför NaOH släpper ut mycket energi när det kommer i kontakt med vatten.

Vattenfria kristaller kan emellertid hysa olösta vattenmolekyler; det vill säga, kan natriumhydroxid bilda talrika hydrater, NaOH · nH ₂ O. Den vattenmolekyl kan antingen bilda en vätebindning med OH ^- (HOH-OH ^- ), eller samordna med Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂ ).

Beroende på molförhållandet mellan NaOH och H ₂ O, monohydrater (NaOH-H ₂ O), dihydrater (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5H ₂ O), tetrahydrat (NaOH · 4H ₂ O) kan uppstå , heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), och andra.

Var och en av dessa hydrater kan kristallisera från en vattenlösning av NaOH med olika massprocent och vid olika temperaturer. Följaktligen uppvisar NaOH ett komplicerat diagram för vattenlöslighet.

I allmänna termer är kristallerna av hydrater mindre täta och har lägre smältpunkter. Detta beror på det faktum att vattenmolekylerna "hindrar" växelverkan mellan Na ⁺ och OH ^- och lägger till dipol-dipolkrafter vid uppoffring av joniska attraktioner.

Fysiska och kemiska egenskaper

namn

IUPAC föredraget namn: natriumhydroxid. Andra namn: Caustic soda, Ascarite (mindre vanligt)

Molmassa

39,9971 g / mol

Utseende

Vita, serösa eller opaka fasta ämnen eller kristaller.

Smältpunkt

323 ºC

Kokpunkt

1 388 ºC

Vattenlöslighet

1 000 g / L vid en temperatur av 25 ° C. Detta visar hur mycket det kan lösa upp i vatten.

Deras vattenhaltiga lösningar är viskösa, med ett viskositetsvärde ungefär åttio gånger så mycket som vatten, och de släpper mycket värme till en början. Om du har kontakt med dem, gör de huden hala på grund av förtvålningen av fettsyrorna i huden.

Basicitet (pKb)

0,56

pH

En 5% vikt / vikt lösning i vatten har ett pH nära 14

Brytningsindex (nD)

Vid en våglängd av 580,4 nm: 1.433 vid 320 ° C och 1.421 vid 420 ° C.

Stabilitet

Behållare som innehåller den måste vara hermetiskt stängda för att förhindra bildning av natriumkarbonat. Detta beror på dess höga hygroskopicitet, vilket leder till att den absorberar fukt från omgivningen och dess CO ₂ -innehåll .

Sönderfall

När den värms upp till sönderdelning avger den natriumoxidrök.

Automatisk tändningspunkt

Inte brandfarligt

Viskositet

4,0 cPoise vid 350 ° C

Förångningsvärme

175 kJ / mol vid 1 388 ºC

Ytspänning

74,35 dyn / cm i en lösning vid 2,72% vikt / vikt i vatten vid 18 ° C.

Reaktivitet

Med syror

Reagerar med organiska och oorganiska mineralsyror, vilket ger upphov till vatten och motsvarande salt. När det gäller svavelsyra är reaktionen exoterm.

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

Med syraoxider

Reagerar med svaveldioxid, till exempel och ger ett sulfit-salt och vatten:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Med metaller

Dess vattenhaltiga lösningar reagerar med vissa metaller för att producera komplexa natriumsalter. Till exempel ger dess reaktion med zink ett natriumzinkat:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Syntes

Natriumhydroxid syntetiseras huvudsakligen genom två metoder: användningen av natriumkarbonat, ursprungligen använt, och elektrolys av natriumklorid, för närvarande i större industriellt bruk.

Reaktion av natriumkarbonat och kalciumhydroxid

Natriumkarbonat reagerar med kalciumhydroxid i en process som kallas kausticering:

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

Kalciumkarbonatet fälls ut och lämnar natriumhydroxiden i supernatanten, som koncentreras genom indunstning.

Natriumkarbonat kommer tidigare från Solvay-processen:

2 NaCl + CaCOa ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Elektrolys av natriumklorid

Elektrolysen av natriumklorid, närvarande i saltlösningen, producerar vätgas, kloridgas och natriumhydroxid i vattenlösning:

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

Den elektrolytiska kammaren består av ett fack där anoden (+) är gjord av titanmetall och en plats där saltlösningen är placerad. Detta fack separeras från katodfacket (-) med ett poröst membran.

Följande reaktion inträffar vid anoden:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oxidation)

Under tiden inträffar denna reaktion i katoden:

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

Natrium (Na ⁺ ) diffunderar från anodfacket till katodfacket genom membranet som separerar dem och bildar natriumhydroxid.

tillämpningar

Rengöringsprodukter

Natriumhydroxid används för att göra tvålar och tvättmedel som används i hemmet och i affärer. Kombinationen av natriumhydroxid och klor ger klorblekmedel som används vid tvätt av vita kläder.

Det eliminerar också ackumulering av fett i avloppet och ger dess eliminering genom omvandling till tvål genom förtvålningsprocessen. Detta tillåter avlägsnande av tilltäppta VVS från hem och andra byggnader.

Läkemedel och läkemedel

Natriumhydroxid används för att göra vanliga smärtstillande medel, såsom aspirin. Även av läkemedel med antikoagulantverkan som blockerar bildandet av blodproppar och läkemedel för att minska hyperkolesterolemi.

Energiprocesser

Natriumhydroxid används vid tillverkning av bränsleceller som fungerar som batterier för att producera elektricitet för en mängd olika tillämpningar, inklusive transport. Epoxihartser, tillverkade med ingrepp av natriumhydroxid, används i vindkraftverk.

Vattenbehandling

Natriumhydroxid används för att neutralisera surhetsgraden i vattnet och bidra till att tungmetaller avlägsnas från det. Det används också för produktion av natriumhypoklorit, ett vattendesinfektionsmedel.

Natriumhydroxid bringas att reagera med aluminiumsulfat för att bilda aluminiumhydroxid: ett flockningsmedel som används i vattenreningsverk för att öka sedimentationen av partiklar, vilket ger deras förtydligande.

Papperstillverkning

Natriumhydroxid används med natriumsulfid vid behandling av trä för att erhålla cellulosa, i en nästan ren form, som utgör grunden för papper. Det används också i pappersåtervinning, eftersom det genom att hjälpa till att separera bläcket gör det möjligt att använda det igen.

Industriell tillverkning

Natriumhydroxid används vid tillverkning av rayon, spandex, sprängämnen, epoxihartser, glas och keramik. Det används i textilindustrin för att tillverka färgämnen och för att bearbeta bomullstyg.

I sockerrörsanläggningar används låg temperatur natriumhydroxid för framställning av etanol från sockerrörbagasse.

risker

Natriumhydroxid är en mycket frätande förening, så det kan orsaka, genom kontakt med huden, brännskador, blåsor och till och med permanenta ärr.

Vid kontakt med ögonen kan det orsaka svåra brännskador, svullnad, smärta, suddig syn, och i svåra fall kan det orsaka permanent blindhet.

Att svälja natriumhydroxid kan orsaka brännskador på läppar, tunga, hals, matstrupe och mage. Bland de vanliga symtomen är illamående, kräkningar, magkramper och diarré.

Även om inandning av natriumhydroxid är sällsynt och endast kan ske från närvaro av föreningens damm i luften eller från bildandet av en dimma som innehåller den, ger den irritation i lungorna.

Vid kronisk exponering kan detta orsaka lungödem och svår andnöd, vilket är en medicinsk nödsituation.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Natriumhydroxid. Återställd från: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Natriumhydroxid. PubChem-databas. CID = 14798. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Amerikanska element. (2019). Natriumhydroxidlösning. Återställd från: americanelements.com
5. Fakta om kemisk säkerhet. (2019). Natriumhydroxid. Återställs från: chemicalafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Natriumhydroxid. . Återställd från: nj.gov
7. Kanadensiskt centrum för arbetshälsa och säkerhet. (2019). OSH svar på faktablad: natriumhydroxid. Återställd från: ccohs.ca
8. Ausetute. (Sf). Natriumhydroxid och klorproduktion genom elektrolys. Återställd från: ausetute.com.au