NATRIJEV HIDROKSID (NAOH): STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBA, SINTEZA - KEMIJA - 2026

Natrijev hidroksid je anorganski spoj čija je kemijska formula je NaOH, a sastoji se od baze alkalnog metala i jakom. 5% -tna otopina vode u vodi ima pH blizu 14.

To je vrlo higroskopna bijela krutina koja također može apsorbirati ugljični dioksid iz zraka i oblikovati natrijev karbonat. Dolazi u prodaji u plastičnim bocama kao tablete, koje se ne mogu predugo izlagati zraku, niti ih treba nositi lopaticama.

Tablete natrijevog hidroksida u čaši. Izvor: Nije naveden autor čitljiv autor. Walkerma pretpostavlja (na temelju tvrdnji o autorskim pravima).

Natrijev hidroksid može se sintetizirati reakcijom kalcijevog hidroksida s natrijevim karbonatom. Trenutno se, međutim, sintetizira elektrolizom slane otopine i nusproizvod je stvaranja plina klora.

S obzirom na veliku bazičnost NaOH, on ima brojne svrhe i primjene, kao što su proizvodnja papira, sapuna, deterdženata, boja, itd. Također se koristi u čišćenju kućanstava, obradi vode, preradi aluminija, proizvodnji lijekova itd.; a prije svega, to je sekundarni uzorak par excellence.

Natrijev hidroksid vrlo je korozivan te može izazvati iritaciju i opekotine na koži i očima. Udisanjem prašine može uzrokovati plućni edem. U međuvremenu, njegov unos može uzrokovati tako ozbiljnu štetu probavnom traktu da može dovesti do smrti.

Struktura

bezvodan

NaOH ioni. Izvor: Gabriel Bolívar.

Gornja slika prikazuje ione koji čine NaOH. Na ⁺ kation predstavljen je ljubičastom sferom, dok hidroksil anion (hidroksid ili hidroksil) OH ^- crvenom i bijelom sferom. I Na ⁺ i OH ^- ioni međusobno djeluju kroz elektrostatičko privlačenje suprotnih naboja.

Struktura natrijevog hidroksida

Takve interakcije nisu usmjerene, pa privlačnosti jednog Na ⁺ OH ^- ionskog para mogu utjecati na one drugih na određenoj udaljenosti. Rezultat toga je da se Na ⁺ ioni odbijaju jedni druge, na isti način kao i OH ^- ioni, sve dok ne definiraju kristal minimalne energije gdje uspostave uređenu i periodičnu (kristalnu) strukturu.

Stoga se pojavljuju ortorombični kristali bezvodnog NaOH (bez vode):

Prikaz kristalne strukture bezvodnog natrijevog hidroksida. Izvor: Quibik putem Wikipedije.

Ioni ostaju dovoljno kohezivni da se bezvodni NaOH kristal rastopi na 323 ° C (sve dok u okolini nema vlage).

hidratizira

I Na ⁺ i OH ^- ioni su koji se lako otapaju (hidriraju) pomoću molekula vode. To pogoduje njegovoj hidrataciji iznad retikularne energije njegovih kristala, tako da NaOH oslobađa puno energije kada dođe u kontakt s vodom.

Međutim, bezvodni kristali mogu ugostiti nerazrijeđene molekule vode; to jest, natrijevog hidroksida, mogu tvoriti mnogobrojne hidrate, NaOH · nH ₂ O. molekula vode ili može tvoriti vodikove veze s OH ^- (Hoh-OH ^-) ili koordinira sa Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂).

Ovisno o molarnom omjeru između NaOH i H ₂ O, monohidrata (NaOH · H ₂ O), dihidrati (NaOH · 2H ₂ O) trihemidrates (NaOH · 3,5h ₂ O), tetrahydrates (NaOH · 4H ₂ O) mogu nastati heptahydrates, (NaOH · 7H ₂ O), i drugi.

Svaki od ovih hidrata može kristalizirati iz vodene otopine NaOH s različitim postotkom mase i na različitim temperaturama. Stoga NaOH pokazuje komplicirani dijagram topivosti u vodi.

Općenito govoreći, kristali hidrata su manje gusti i imaju niže talište. To je zato što molekule vode "koče" interakcije između Na ⁺ i OH ^-, dodajući dipolo-dipolne sile na žrtvu ionskih atrakcija.

Fizička i kemijska svojstva

imena

Preferirani naziv IUPAC: natrijev hidroksid. Ostali nazivi: kaustična soda, askarit (rjeđe)

Molekulska masa

39,9971 g / mol

Izgled

Bijele, serozne ili neprozirne krute tvari ili kristali.

Talište

323 ºC

Vrelište

1,388 ºC

Topnost u vodi

1.000 g / L pri temperaturi od 25 ° C. To pokazuje koliko se može otopiti u vodi.

Njihove vodene otopine su viskozne, s vrijednošću viskoziteta oko osamdeset puta veću od vode, a u početku oslobađaju puno topline. Ako imate kontakt s njima, oni čine kožu klizavom, zbog saponifikacije masnih kiselina u koži.

Osnovnost (pKb)

- 0,56

pH

5% w / w otopina u vodi ima pH blizu 14

Indeks loma (nD)

Na valnoj duljini od 580,4 nm: 1,433 na 320 ° C i 1,421 na 420 ° C.

Stabilnost

Posude koje ga sadrže moraju biti hermetički zatvorene kako bi se spriječilo stvaranje natrijevog karbonata. To je zbog visoke higroskopnosti, zbog čega apsorbira vlagu iz svoje okoline i sadržaj CO ₂.

Raspad

Kada se zagrijava do raspada, emitira dim natrijevog oksida.

Točka automatskog paljenja

Nije zapaljivo

Viskoznost

4,0 cPoise na 350 ° C

Toplina isparavanja

175 kJ / mol pri 1.388 ºC

Površinska napetost

74,35 dyna / cm u otopini pri 2,72% w / w u vodi pri 18 ° C.

Reaktivnost

S kiselinama

Reagira s organskim i anorganskim mineralnim kiselinama, stvarajući vodu i odgovarajuću sol. U slučaju sumporne kiseline reakcija je egzotermna.

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

S kiselinskim oksidima

Na primjer, reagira sumpornim dioksidom, te daje sulfitnu sol i vodu:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

S metalima

Njegove vodene otopine reagiraju s nekim metalima kako bi nastale složene natrijeve soli. Na primjer, njegova reakcija s cinkom dovodi do natrijevog cinkata:

Zn + 2 + NaOH 2H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Sinteza

Natrijev hidroksid sintetizira se uglavnom dvije metode: upotrebom prvobitno korištenog natrijevog karbonata i elektrolizom natrijevog klorida, koji je trenutno u većoj industrijskoj upotrebi.

Reakcija natrijevog karbonata i kalcijevog hidroksida

Natrijev karbonat reagira s kalcijevim hidroksidom u procesu poznatom kao kaustizacija:

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

Kalcijev karbonat se istaloži, te ostaje natrij hidroksid u supernatantu, koji se koncentrira isparavanjem.

Natrijev karbonat dolazi ranije iz procesa Solvay:

2 + NaCl CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaClz ₂

Elektroliza natrijevog klorida

Elektrolizom natrijevog klorida, prisutnog u otopini soli, nastaje plin vodik, kloridni plin i natrijev hidroksid u vodenoj otopini:

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

Elektrolitička komora sastoji se od odjeljka koji sadrži anodu (+), načinjenu od metala titana, i mjesto na kojem se stavlja slanica. Taj je odjeljak odvojen od katodnog odjeljka (-) poroznom membranom.

Sljedeća reakcija se događa na anodi:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oksidacija)

U međuvremenu, ova se reakcija događa na katodi:

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

Natrij (Na ⁺) difuzuje se od odjeljka anode do odjeljka katode, kroz membranu koja ih razdvaja, tvoreći natrijev hidroksid.

Prijave

Sredstva za ciscenje

Natrijev hidroksid koristi se za izradu sapuna i deterdženata koji se koriste u kući i poslu. Kombinacija natrijevog hidroksida i klora stvara klor izbjeljivač, koji se koristi u pranju bijele odjeće.

Također eliminira nakupljanje masti u odvodima, stvarajući njegovo uklanjanje pretvorbom u sapune kroz proces saponifikacije. To omogućava uklanjanje začepljenih vodovoda iz domova i drugih zgrada.

Farmaceutski i medicinski proizvodi

Natrijev hidroksid koristi se za stvaranje uobičajenih sredstava za ublažavanje bolova, poput aspirina. Također lijekovi s antikoagulacijskim djelovanjem koji blokiraju stvaranje krvnih ugrušaka i lijekovi za smanjenje hiperkolesterolemije.

Energetski procesi

Natrijev hidroksid koristi se u proizvodnji gorivnih ćelija koje djeluju poput baterija za proizvodnju električne energije za različite primjene, uključujući transport. Epoksidne smole, proizvedene uz intervenciju natrijevog hidroksida, koriste se u vjetroturbinama.

Pročišćavanje vode

Natrijev hidroksid koristi se za neutralizaciju kiselosti vode i doprinosi uklanjanju teških metala iz nje. Koristi se i za proizvodnju natrijevog hipoklorit, vodenog dezinfekcijskog sredstva.

Natrijev hidroksid reagira s aluminijevim sulfatom, čime nastaje aluminij hidroksid: sredstvo za flokulaciju, koje se koristi u postrojenjima za obradu vode za povećanje taloženja čestica, producirajući njihovo razjašnjavanje.

Izrada papira

Natrijev hidroksid koristi se s natrijevim sulfidom u obradi drva radi dobivanja celuloze u gotovo čistom obliku koji čini osnovu od papira. Također se koristi pri recikliranju papira, jer pomaže u odvajanju tinte omogućava ponovnu uporabu.

Industrijska proizvodnja

Natrijev hidroksid koristi se u proizvodnji rajona, spandeksa, eksploziva, epoksidnih smola, stakla i keramike. Koristi se u tekstilnoj industriji za izradu boja i obradu pamučnih tkanina.

U postrojenjima za obradu šećerne trske, natrijev hidroksid na niskoj temperaturi koristi se za proizvodnju etanola iz bagatele šećerne trske.

rizici

Natrijev hidroksid je jako korozivan spoj, pa u dodiru s kožom može izazvati opekline, žuljeve, pa čak i trajne ožiljke.

U kontaktu s očima može izazvati jake opekline, otekline, bol, zamagljen vid, a u težim slučajevima može uzrokovati trajno sljepilo.

Gutanje natrijevog hidroksida može uzrokovati opekline na usnama, jeziku, grlu, jednjaku i želucu. Među uobičajene simptome spadaju mučnina, povraćanje, grčevi u želucu i proljev.

Iako je udisanje natrijevog hidroksida rijetko, a može nastati samo iz prisutnosti prašine spoja u zraku ili nastajanja izmaglice koja ga sadrži, stvara iritaciju u plućima.

U slučaju kronične izloženosti, to može uzrokovati plućni edem i ozbiljnu kratkoću daha, što je hitno za medicinu.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Natrijev hidroksid. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Natrijev hidroksid. PubChem baza podataka. CID = 14798. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Američki elementi. (2019). Otopina natrijevog hidroksida. Oporavilo sa: americanelements.com
5. Činjenice kemijske sigurnosti. (2019). Natrijev hidroksid. Oporavilo sa: chemicalsafetyfacts.org
6. NJ zdravlje. (2015). Natrijev hidroksid., Oporavak od: nj.gov
7. Kanadski centar za sigurnost i zdravlje na radu. (2019). OSH-ovi odgovori Tablice činjenica: natrij hidroksid. Oporavak od: ccohs.ca
8. Ausetute. (SF). Proizvodnja natrijevog hidroksida i klora elektrolizom. Oporavak od: ausetute.com.au