HIDROXID DE SODIU (NAOH): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, SINTEZĂ - CHIMIE - 2025

Hidroxidul de sodiu este un compus anorganic a cărui formulă chimică este NaOH și constă dintr - o bază sau un metal alcalin puternic. O soluție de 5% din apă are un pH apropiat de 14.

Este un solid alb foarte higroscopic care poate absorbi și dioxidul de carbon din aer pentru a forma carbonat de sodiu. Vine în sticle din plastic sub formă de pastile, care nu pot fi expuse prea mult timp la aer și nici nu trebuie manipulate cu spatule.

Tablete cu hidroxid de sodiu într-un pahar de ceas. Sursa: Nu este furnizat niciun autor care poate fi citit de mașină. Walkerma și-a asumat (bazată pe revendicări de copyright).

Hidroxidul de sodiu poate fi sintetizat prin reacția hidroxidului de calciu cu carbonatul de sodiu. În prezent, însă, este sintetizat în esență prin electroliza saramurii și este un produs secundar al producției de gaz clor.

Dată fiind bazicitatea ridicată a NaOH, are numeroase utilizări și aplicații, precum producția de hârtie, săpunuri, detergenți, coloranți etc. De asemenea, este utilizat în curățarea gospodăriei, tratarea apei, prelucrarea aluminiului, fabricarea medicamentelor, etc .; și mai ales, este un model secundar prin excelență.

Hidroxidul de sodiu este foarte coroziv, fiind capabil să provoace iritații și arsuri la nivelul pielii și ochilor. Inhalându-și praful, poate provoca edem pulmonar. Între timp, ingestia sa poate provoca daune atât de grave la nivelul tractului digestiv încât poate duce la moarte.

Structura

anhidru

Ionii NaOH. Sursa: Gabriel Bolívar.

Imaginea superioară arată ionii care alcătuiesc NaOH. Cationul Na ⁺ este reprezentat de sfera purpurie, în timp ce anionul hidroxil (hidroxid sau hidroxil) OH ^- de sfera roșie și albă. Atât Na ⁺ și OH ^- ioni interacționează unele cu altele prin atracția electrostatică a tarifelor lor opuse.

Structura hidroxidului de sodiu

Astfel de interacțiuni nu sunt direcționale, astfel încât atracțiile unei perechi de ioni Na ⁺ OH ^{- le} pot afecta pe cele ale altora la o anumită distanță. Rezultatul este ca Na ⁺ ionii se resping reciproc, în același mod ca și OH ^- ionii , până ce definesc un cristal de energie minimă în cazul în care acestea stabilesc un (cristalin) , structură ordonată și periodică.

Prin urmare, apar cristale ortorombe de NaOH anhidru (fără apă):

Reprezentarea structurii cristaline a hidroxidului de sodiu anhidru. Sursa: Quibik prin Wikipedia.

Ionii rămân suficient de coezivi, astfel încât cristalul de NaOH anhidru să se topească la 323ºC (atâta timp cât nu există umiditate în mediu).

Hidrații

Atât Na ^{+ cât} și OH ^- sunt ioni care sunt ușor solvați (hidratați) de moleculele de apă. Aceasta favorizează hidratarea sa peste energia reticulară a cristalelor sale, astfel încât NaOH eliberează multă energie atunci când intră în contact cu apa.

Cu toate acestea, cristalele anhidre pot găzdui molecule de apă nedizolvate; adică, hidroxidul de sodiu poate forma numeroase hidrati, NaOH · nH ₂ O. Molecula de apă poate forma fie o legătură de hidrogen cu OH ^- (HOH-OH ^- ), sau coordona cu Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂ ).

În funcție de raportul molar între NaOH și H ₂ O, monohidrați (NaOH · H ₂ O), dihidrați (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5H ₂ O), tetrahydrates (NaOH · 4H ₂ O) pot apărea , heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), și altele.

Fiecare dintre acești hidrați se poate cristaliza dintr-o soluție apoasă de NaOH cu procente diferite de masă și la temperaturi diferite. În consecință, NaOH prezintă o diagramă complicată de solubilitate în apă.

În termeni generali, cristalele de hidrați sunt mai puțin dense și au puncte de topire mai mici. Acest lucru se datorează faptului că moleculele de apă „împiedică” interacțiunile dintre Na ⁺ și OH ^- , adăugând forțe dipol-dipol la sacrificarea atracțiilor ionice.

Proprietati fizice si chimice

Nume

Denumirea preferată a IUPAC: hidroxid de sodiu. Alte denumiri: Soda caustică, Ascarit (mai puțin obișnuit)

Masă molară

39,9971 g / mol

Aspect

Solide sau cristale albe, seroase sau opace.

Punct de topire

323 ºC

Punct de fierbere

1.388 ºC

Solubilitatea apei

1.000 g / L la temperatura de 25 ° C. Acest lucru arată cât de mult se poate dizolva în apă.

Soluțiile lor apoase sunt vâscoase, cu o valoare a vâscozității de aproximativ optzeci de ori mai mare decât cea a apei și la început degajă multă căldură. Dacă aveți contact cu aceștia, pielea alunecă, datorită saponificării acizilor grași din piele.

De bază (pKb)

- 0,56

pH

O soluție de 5% în greutate / greutate în apă are un pH apropiat de 14

Indicele de refracție (nD)

La o lungime de undă de 580,4 nm: 1.433 la 320 ° C și 1.421 la 420 ° C.

Stabilitate

Containerele care îl conțin trebuie să fie închise ermetic pentru a preveni formarea carbonatului de sodiu. Acest lucru se datorează igroscopicității sale ridicate, ceea ce o determină să absoarbă umiditatea din împrejurimi și conținutul său de CO ₂ .

Descompunere

Când este încălzit până la descompunere, emite fum de oxid de sodiu.

Punct de aprindere automată

Nu este inflamabil

Viscozitate

4,0 coji la 350 ° C

Căldură de vaporizare

175 kJ / mol la 1.388 ºC

Tensiune de suprafata

74,35 dyne / cm într-o soluție la 2,72% greutate / greutate în apă la 18 ° C.

reactivitatea

Cu acizi

Reacționează cu acizi minerali organici și anorganici, dând naștere la apă și la sare corespunzătoare. În cazul acidului sulfuric reacția este exotermică.

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

Cu oxizi de acid

Reacționează cu dioxid de sulf, de exemplu, furnizând o sare de sulfit și apă:

NaOH 2 + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Cu metale

Soluțiile sale apoase reacționează cu unele metale pentru a produce săruri de sodiu complexe. De exemplu, reacția sa cu zinc dă naștere la un zincat de sodiu:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Sinteză

Hidroxidul de sodiu este sintetizat în principal prin două metode: utilizarea carbonatului de sodiu, utilizat inițial și electroliza clorurii de sodiu, în prezent în uz industrial mai mare.

Reacția carbonatului de sodiu și a hidroxidului de calciu

Carbonatul de sodiu reacționează cu hidroxidul de calciu într-un proces cunoscut sub numele de causticizare:

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

Se precipită carbonatul de calciu, lăsând hidrogenul de sodiu în supernatant, care este concentrat prin evaporare.

Carbonatul de sodiu provine anterior din procesul Solvay:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Electroliza clorurii de sodiu

Electroliza clorurii de sodiu, prezentă în saramură, produce hidrogen gaz, clorură de gaz și hidroxid de sodiu în soluție apoasă:

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

Camera electrolitică este formată dintr-un compartiment care conține anodul (+), fabricat din metal de titan și un loc în care este plasată saramura. Acest compartiment este separat de compartimentul catodului (-) printr-o membrană poroasă.

Următoarea reacție are loc la anod:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oxidare)

Între timp, această reacție are loc în catod:

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

Sodiu (Na ⁺ ) difuzează de la compartimentul anodic la compartimentul catodic, prin membrana care le separă, formând hidroxid de sodiu.

Aplicații

Produse de curatat

Hidroxidul de sodiu este utilizat pentru a face săpunuri și detergenți folosiți în casă și în afaceri. Combinația de hidroxid de sodiu și clor produce înălbitor de clor, utilizat în spălarea hainelor albe.

De asemenea, elimină acumularea de grăsime în drenuri, producând eliminarea acesteia prin transformarea în săpunuri prin procesul de saponificare. Acest lucru permite eliminarea instalațiilor sanitare înfundate din case și din alte clădiri.

Produse farmaceutice și medicamentoase

Hidroxidul de sodiu este utilizat pentru a face calmante comune, cum ar fi aspirina. De asemenea, a medicamentelor cu acțiune anticoagulantă care blochează formarea de cheaguri de sânge și medicamente pentru a reduce hipercolesterolemia.

Procese energetice

Hidroxidul de sodiu este utilizat la fabricarea pilelor care funcționează ca bateriile pentru a produce energie electrică pentru o varietate de aplicații, inclusiv transportul. Rășinile epoxidice, fabricate cu intervenția hidroxidului de sodiu, sunt utilizate în turbinele eoliene.

Tratamentul apei

Hidroxidul de sodiu este utilizat pentru a neutraliza aciditatea apei și a contribui la îndepărtarea metalelor grele din ea. De asemenea, este utilizat pentru producerea hipocloritului de sodiu, un dezinfectant de apă.

Hidroxidul de sodiu reacționează cu sulfat de aluminiu pentru a forma hidroxid de aluminiu: un agent de floculare care este utilizat în stațiile de tratare a apei pentru a crește sedimentarea particulelor, producând clarificarea acestora.

Fabricarea hârtiei

Hidroxidul de sodiu este utilizat cu sulfură de sodiu în tratarea lemnului pentru a obține celuloză, într-o formă aproape pură, care constituie baza hârtiei. De asemenea, se folosește la reciclarea hârtiei, deoarece contribuind la separarea cernelei, aceasta permite utilizarea acesteia din nou.

Fabricare industrială

Hidroxidul de sodiu este utilizat la fabricarea raionului, spandexului, explozivilor, rășinilor epoxidice, sticlei și ceramicii. Este utilizat în industria textilă pentru a realiza coloranți și pentru a prelucra țesăturile de bumbac.

În stațiile de tratare a cananei de zahăr, hidroxidul de sodiu la temperatură scăzută este utilizat pentru producerea de etanol din baga pentru cana de zahăr

riscuri

Hidroxidul de sodiu este un compus puternic coroziv, deci poate provoca, prin contactul cu pielea, arsuri, blistere și chiar cicatrici permanente.

În contact cu ochii, poate provoca arsuri severe, umflare, durere, vedere încețoșată și, în cazuri grave, poate provoca orbire permanentă.

Înghițirea hidroxidului de sodiu poate provoca arsuri la buze, limbă, gât, esofag și stomac. Printre simptomele uzuale se numără greață, vărsături, crampe stomacale și diaree.

Deși inhalarea hidroxidului de sodiu este rară și poate apărea numai datorită prezenței prafului compusului în aer sau din formarea unei ceațe care îl conține, provoacă iritații în plămâni.

În cazul expunerii cronice, aceasta poate provoca edem pulmonar și o scurtă respirație severă, ceea ce reprezintă o urgență medicală.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hidroxid de sodiu. Recuperat de la: en.wikipedia.org
3. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Hidroxid de sodiu. Baza de date PubChem. CID = 14798. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Elemente americane (2019). Soluție de hidroxid de sodiu. Recuperat de la: americanelements.com
5. Fapte de securitate chimică. (2019). Hidroxid de sodiu. Recuperat din: produse chimiceafetyfacts.org
6. NJ Sănătate. (2015). Hidroxid de sodiu. . Recuperat din: nj.gov
7. Centrul canadian pentru sănătate și securitate în muncă. (2019). Fișe cu răspunsuri la OSH: hidroxid de sodiu. Recuperat din: ccohs.ca
8. Ausetute. (Sf). Producția de hidroxid de sodiu și clor prin electroliză. Recuperat din: ausetute.com.au