НАТРИЕВ ХИДРОКСИД (NAOH): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, СИНТЕЗ - ХИМИЯ - 2024

На натриев хидроксид е неорганично съединение, чиято химична формула е NaOH и се състои от основа или алкален метал силен. 5% разтвор от него във вода има рН близко до 14.

Това е много хигроскопично бяло твърдо вещество, което може също така да абсорбира въглеродния диоксид от въздуха и да образува натриев карбонат. Предлага се в пластмасови бутилки като хапчета, които не могат да се излагат твърде дълго на въздуха, нито трябва да се борави със шпатули.

Таблетки натриев хидроксид в чаша за часовник. Източник: Не е предоставен машинно четим автор. Уолкърма прие (въз основа на претенции за авторски права).

Натриевият хидроксид може да се синтезира чрез взаимодействие на калциев хидроксид с натриев карбонат. В момента обаче той по същество се синтезира чрез електролиза на солев разтвор и е страничен продукт от производството на хлорен газ.

Предвид високата основна основа на NaOH, той има многобройни приложения и приложения, като производство на хартия, сапуни, перилни препарати, оцветители и др. Използва се и при почистване на домакинствата, пречистване на вода, обработка на алуминий, производство на лекарства и др.; и най-вече, това е вторичен модел par excellence.

Натриевият хидроксид е много разяждащ, способен е да предизвика дразнене и изгаряния по кожата и очите. Вдишвайки праха му, той може да причини белодробен оток. Междувременно приемането му може да причини толкова сериозни щети на храносмилателния тракт, че може да доведе до смърт.

структура

безводен

NaOH йони. Източник: Габриел Боливар.

Горното изображение показва йони, които съставляват NaOH. Катионът Na ⁺ е представен от лилавата сфера, докато хидроксил анионът (хидроксид или хидроксил) ОН ^- от червената и бялата сфера. И Na ^+, и OH ^- йони взаимодействат помежду си чрез електростатичното привличане на противоположните им заряди.

Структура на натриев хидроксид

Такива взаимодействия са непосочени, така че атракциите на една Na ⁺ OH ^- йонна двойка могат да се отразят на тези на другите на определено разстояние. Резултатът е, че Na ⁺ йони се отблъскват взаимно по същия начин, както OH ^- йоните, докато не определят кристал с минимална енергия, където установят подредена и периодична (кристална) структура.

Поради това се появяват орторомбичните кристали от безводен NaOH (без вода):

Представяне на кристалната структура на безводен натриев хидроксид. Източник: Quibik чрез Wikipedia.

Йоните остават достатъчно кохезивни, така че безводният кристал на NaOH се топи при 323 ° C (при условие че няма влажност в околната среда).

Хидратира

И Na ^+, и OH ^- са йони, които лесно се разтварят (хидратират) от водни молекули. Това благоприятства нейната хидратация над и над ретикуларната енергия на неговите кристали, поради което NaOH отделя много енергия, когато влиза в контакт с вода.

Въпреки това, безводните кристали могат да бъдат домакини на неразтворени водни молекули; тоест, натриевият хидроксид може да образува множество хидрати, NaOH · nH ₂ O. Водната молекула може или да образува водородна връзка с OH ^- (HOH-OH ^-), или да координира с Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂).

В зависимост от моларното съотношение между NaOH и H ₂ O, монохидрати (NaOH · H ₂ O), дихидрати (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5Н ₂ О), tetrahydrates (NaOH · 4Н ₂ О) могат да възникнат, heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), и други.

Всеки от тези хидрати може да кристализира от воден разтвор на NaOH с различни масови проценти и при различни температури. Следователно, NaOH показва сложна диаграма за разтворимост във вода.

Най-общо кристалите на хидрати са по-малко плътни и имат по-ниски точки на топене. Това се дължи на факта, че водните молекули „възпрепятстват“ взаимодействията между Na ⁺ и OH ^- добавяйки дипол-диполни сили при жертвата на йонните атракции.

Физични и химични свойства

Имена

Предпочитано име на IUPAC: натриев хидроксид. Други имена: сода каустик, аскарит (по-рядко)

Моларна маса

39,9971 g / mol

Външен вид

Бели, серозни или непрозрачни твърди или кристали.

Точка на топене

323 ° C

Точка на кипене

1388 ºC

Разтворимост във вода

1000 g / L при температура 25 ° C. Това показва колко може да се разтвори във вода.

Водните им разтвори са вискозни, със стойност на вискозитет около осемдесет пъти по-висока от тази на водата и те отделят много топлина в началото. Ако имате контакт с тях, те правят кожата хлъзгава, поради осапуняването на мастните киселини в кожата.

Основност (pKb)

- 0,56

рН

5% w / w разтвор във вода има рН близко до 14

Индекс на пречупване (nD)

При дължина на вълната от 580,4 nm: 1,433 при 320 ° C и 1,421 при 420 ° C.

стабилност

Съдовете, които го съдържат, трябва да бъдат херметически затворени, за да се предотврати образуването на натриев карбонат. Това се дължи на високата му хигроскопичност, което го кара да абсорбира влагата от заобикалящата го среда и съдържанието на CO ₂.

разлагане

При нагряване до разлагане излъчва дим от натриев оксид.

Точка за автоматично запалване

Не запалим

вискозитет

4.0 cОбез при 350 ° C

Топлина от изпаряване

175 kJ / mol при 1388 ºC

Повърхностно напрежение

74,35 дина / см в разтвор при 2,72% w / w във вода при 18 ° C.

реактивност

С киселини

Реагира с органични и неорганични минерални киселини, като води до вода и съответната сол. В случая на сярна киселина реакцията е екзотермична.

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

С кисели оксиди

Реагира със серен диоксид, например, като дава сулфитна сол и вода:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

С метали

Водните му разтвори реагират с някои метали за получаване на сложни натриеви соли. Например, реакцията му с цинк поражда натриев цинкат:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + Н ₂

синтез

Натриевият хидроксид се синтезира главно по два метода: използването на първоначално използвания натриев карбонат и електролизата на натриев хлорид, който в момента е в по-голяма промишлена употреба.

Реакция на натриев карбонат и калциев хидроксид

Натриевият карбонат реагира с калциев хидроксид в процес, известен като каустизация:

Са (ОН) ₂ + Na ₂ СО ₃ => СаСОз ₃ + NaOH

Калциевият карбонат се утаява, оставяйки натриевия хидроксид в супернатантата, който се концентрира чрез изпаряване.

Натриевият карбонат идва преди това от процеса на Solvay:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Електролиза на натриев хлорид

Електролизата на натриев хлорид, присъстващ в саламура, произвежда водороден газ, хлориден газ и натриев хидроксид във воден разтвор:

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

Електролитичната камера се състои от отделение, съдържащо анода (+), изработен от титанов метал, и място, където се поставя саламурата. Това отделение е отделено от катодното отделение (-) с пореста мембрана.

Следната реакция се проявява на анода:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (окисление)

Междувременно тази реакция се проявява в катода:

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

Натрият (Na ⁺) дифундира от анодното отделение до катодното отделение, през мембраната, която ги разделя, образувайки натриев хидроксид.

Приложения

Почистващи препарати

Натриевият хидроксид се използва за приготвяне на сапуни и почистващи препарати, използвани в дома и бизнеса. Комбинацията от натриев хидроксид и хлор произвежда хлорен белина, използван при пране на бели дрехи.

Той също така елиминира натрупването на мазнини в канализацията, произвеждайки нейното елиминиране чрез превръщането му в сапуни чрез процеса на осапуняване. Това позволява премахването на запушване на водопровод от домове и други сгради.

Фармацевтични и лекарствени продукти

Натриевият хидроксид се използва за създаване на общи обезболяващи, като аспирин. Също така на лекарства с антикоагулантно действие, които блокират образуването на кръвни съсиреци и лекарства за намаляване на хиперхолестеролемията.

Енергийни процеси

Натриевият хидроксид се използва при производството на горивни клетки, които функционират като батерии за производство на електроенергия за различни приложения, включително транспорт. Епоксидните смоли, произведени с намесата на натриев хидроксид, се използват във вятърни турбини.

Пречистване на водата

Натриевият хидроксид се използва за неутрализиране на киселинността на водата и допринася за отстраняването на тежки метали от нея. Използва се и за производството на натриев хипохлорит, воден дезинфектант.

Натриевият хидроксид реагира с алуминиев сулфат, за да образува алуминиев хидроксид: флокулиращ агент, използван в пречиствателни станции за вода за увеличаване на утаяването на частиците, което води до тяхното избистряне.

Изработка на хартия

Натриевият хидроксид се използва с натриев сулфид при обработката на дървесина за получаване на целулоза, в почти чиста форма, която представлява основата на хартия. Използва се и при рециклиране на хартия, тъй като помага за отделяне на мастилото, позволява да се използва отново.

Промишлено производство

Натриевият хидроксид се използва при производството на район, спандекс, експлозиви, епоксидни смоли, стъкло и керамика. Използва се в текстилната промишленост за производство на багрила и за обработка на памучни тъкани.

В инсталациите за третиране на захарна тръстика се използва нискотемпературен натриев хидроксид за производството на етанол от захарна тръстика.

Рискове

Натриевият хидроксид е силно разяждащо съединение, така че при контакт с кожата може да причини изгаряния, мехури и дори трайни белези.

При контакт с очите може да причини силни изгаряния, подуване, болка, замъглено зрение, а в тежки случаи може да причини трайна слепота.

Поглъщането на натриев хидроксид може да причини изгаряне на устните, езика, гърлото, хранопровода и стомаха. Сред обичайните симптоми са гадене, повръщане, стомашни спазми и диария.

Въпреки че вдишването на натриев хидроксид е рядко и може да се случи само поради наличието на прах от съединението във въздуха или от образуването на мъгла, която го съдържа, той предизвиква дразнене в белите дробове.

В случай на хронична експозиция това може да причини белодробен оток и силен задух, което е спешна медицинска помощ.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Натриев хидроксид. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Натриев хидроксид. PubChem база данни. CID = 14798. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Американски елементи. (2019). Разтвор на натриев хидроксид. Възстановени от: americanelements.com
5. Факти за химическа безопасност. (2019). Натриев хидроксид. Възстановено от: chemicalsafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Натриев хидроксид., Възстановени от: nj.gov
7. Канадски център за здраве и безопасност при работа. (2019). БЗР отговори Таблици с факти: натриев хидроксид. Възстановени от: ccohs.ca
8. Ausetute. (SF). Производство на натриев хидроксид и хлор чрез електролиза. Възстановено от: ausetute.com.au