NATRIUMHYDROXIDE (NAOH): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, GEBRUIK, SYNTHESE - CHEMIE - 2026

Het natriumhydroxide is een anorganische verbinding waarvan de chemische formule NaOH is en bestaat uit een sterke base of alkalimetaal. Een 5% -oplossing ervan in water heeft een pH van bijna 14.

Het is een zeer hygroscopische witte vaste stof die ook kooldioxide uit de lucht kan opnemen om natriumcarbonaat te vormen. Het komt in de handel in plastic flessen als pillen, die niet te lang aan de lucht kunnen worden blootgesteld, en ze mogen ook niet met spatels worden vastgehouden.

Natriumhydroxide tabletten in een horlogeglas. Bron: geen machineleesbare auteur opgegeven. Walkerma aangenomen (op basis van auteursrechtclaims).

Natriumhydroxide kan worden gesynthetiseerd door calciumhydroxide te laten reageren met natriumcarbonaat. Momenteel wordt het echter hoofdzakelijk gesynthetiseerd door elektrolyse van pekel en is het een bijproduct van de productie van chloorgas.

Gezien de hoge basiciteit van NaOH heeft het tal van toepassingen en toepassingen, zoals de productie van papier, zeep, wasmiddelen, kleurstoffen, enz. Het wordt ook gebruikt bij huishoudelijke reiniging, waterbehandeling, aluminiumverwerking, medicijnproductie, enz.; en bovenal is het een secundair patroon bij uitstek.

Natriumhydroxide is zeer corrosief en kan irritatie en brandwonden aan de huid en ogen veroorzaken. Door het stof in te ademen, kan het longoedeem veroorzaken. Ondertussen kan de inname ervan zo'n ernstige schade aan het spijsverteringskanaal veroorzaken dat het tot de dood kan leiden.

Structuur

Watervrij

NaOH-ionen. Bron: Gabriel Bolívar.

De bovenste afbeelding toont de ionen waaruit NaOH bestaat. Het Na ⁺ -kation wordt weergegeven door de paarse bol, terwijl het hydroxylanion (hydroxide of hydroxyl) OH ^- door de rode en witte bol. Zowel Na ⁺ als OH ^- ionen werken met elkaar in door de elektrostatische aantrekking van hun tegengestelde ladingen.

Structuur van natriumhydroxide

Dergelijke interacties zijn niet-directioneel, dus de aantrekkingskracht van een Na ⁺ OH ^- ionpaar kan die van anderen op een bepaalde afstand beïnvloeden. Het resultaat is dat de Na ⁺ -ionen elkaar afstoten, op dezelfde manier als de OH ^- ionen , totdat ze een kristal van minimale energie definiëren waar ze een geordende en periodieke (kristallijne) structuur tot stand brengen.

Daarom verschijnen de orthorhombische kristallen van watervrij NaOH (zonder water):

Vertegenwoordiging van de kristallijne structuur van watervrij natriumhydroxide. Bron: Quibik via Wikipedia.

De ionen blijven voldoende cohesief zodat het watervrije NaOH-kristal smelt bij 323 ° C (zolang er geen vocht in de omgeving is).

Hydrateert

Zowel Na ⁺ als OH ^- zijn ionen die gemakkelijk worden gesolvateerd (gehydrateerd) door watermoleculen. Dit bevordert zijn hydratatie boven de reticulaire energie van zijn kristallen, daarom geeft NaOH veel energie af als het in contact komt met water.

Watervrije kristallen kunnen echter onopgeloste watermoleculen bevatten; dat wil zeggen, natriumhydroxide kan talloze hydraten vormen, NaOH · nH ₂ O.Het watermolecuul kan ofwel een waterstofbinding vormen met OH ^- (HOH-OH ^- ), of coördineren met Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂ ).

Afhankelijk van de molaire verhouding tussen NaOH en H ₂ O kunnen monohydraten (NaOH · H ₂ O), dihydraten (NaOH · 2H ₂ O), trihemidraten (NaOH · 3.5H ₂ O), tetrahydraten (NaOH · 4H ₂ O) ontstaan , heptahydraten (NaOH · 7H ₂ O) en andere.

Elk van deze hydraten kan kristalliseren uit een waterige oplossing van NaOH met verschillende massapercentages en bij verschillende temperaturen. Bijgevolg vertoont NaOH een ingewikkeld diagram van de oplosbaarheid in water.

In het algemeen zijn de kristallen van hydraten minder dicht en hebben ze lagere smeltpunten. Dit komt door het feit dat de watermoleculen de interacties tussen Na ⁺ en OH ^- "hinderen" , waardoor dipool-dipoolkrachten worden toegevoegd ten koste van ionische attracties.

Fysische en chemische eigenschappen

Namen

IUPAC-voorkeursnaam: natriumhydroxide. Andere namen: Bijtende soda, Ascariet (minder vaak)

Molaire massa

39,9971 g / mol

Verschijning

Witte, sereuze of ondoorzichtige vaste stof of kristallen.

Smeltpunt

323 ºC

Kookpunt

1.388 ºC

Oplosbaarheid in water

1.000 g / L bij een temperatuur van 25 ° C. Dit laat zien hoeveel het kan oplossen in water.

Hun waterige oplossingen zijn stroperig, met een viscositeitswaarde van ongeveer tachtig keer die van water, en ze geven in het begin veel warmte af. Als je ermee in contact komt, maken ze de huid glad door de verzeping van de vetzuren in de huid.

Basiciteit (pKb)

- 0,56

pH

Een 5% w / w oplossing in water heeft een pH dichtbij 14

Brekingsindex (nD)

Bij een golflengte van 580,4 nm: 1.433 bij 320 ° C en 1.421 bij 420 ° C.

Stabiliteit

Containers die het bevatten, moeten hermetisch worden afgesloten om de vorming van natriumcarbonaat te voorkomen. Dit komt door zijn hoge hygroscopiciteit, waardoor het vocht uit zijn omgeving en zijn CO ₂ -gehalte opneemt .

Ontleding

Bij verhitting tot ontbinding komt er natriumoxiderook vrij.

Zelfontbrandingspunt

Niet brandbaar

Viscositeit

4,0 cPoise bij 350 ° C

Warmte van verdamping

175 kJ / mol bij 1.388 ºC

Oppervlaktespanning

74,35 dynes / cm in een oplossing van 2,72% w / w in water bij 18 ° C.

Reactiviteit

Met zuren

Reageert met organische en anorganische minerale zuren, waarbij water en het bijbehorende zout ontstaat. In het geval van zwavelzuur is de reactie exotherm.

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

Met zure oxiden

Reageert met bijvoorbeeld zwaveldioxide en geeft een sulfietzout van en water:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Met metalen

De waterige oplossingen reageren met sommige metalen om complexe natriumzouten te produceren. De reactie met zink geeft bijvoorbeeld aanleiding tot een natriumzinkaat:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Synthese

Natriumhydroxide wordt hoofdzakelijk op twee manieren gesynthetiseerd: het gebruik van natriumcarbonaat, dat aanvankelijk werd gebruikt, en de elektrolyse van natriumchloride, dat momenteel in groter industrieel gebruik wordt gebruikt.

Reactie van natriumcarbonaat en calciumhydroxide

Natriumcarbonaat reageert met calciumhydroxide in een proces dat bekend staat als causticisatie:

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

Het calciumcarbonaat slaat neer, waardoor het natriumhydroxide in de bovenstaande vloeistof achterblijft, dat door verdamping wordt geconcentreerd.

Natriumcarbonaat is voorheen afkomstig van het Solvay-proces:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Elektrolyse van natriumchloride

De elektrolyse van natriumchloride, aanwezig in de pekel, produceert waterstofgas, chloridegas en natriumhydroxide in waterige oplossing:

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

De elektrolytische kamer bestaat uit een compartiment met daarin de anode (+), gemaakt van titaniummetaal, en een plaats waar de pekel wordt geplaatst. Dit compartiment is gescheiden van het kathodecompartiment (-) door een poreus membraan.

Bij de anode treedt de volgende reactie op:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oxidatie)

Ondertussen vindt deze reactie plaats in de kathode:

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

Natrium (Na ⁺ ) diffundeert van het anodecompartiment naar het kathodecompartiment, door het membraan dat ze scheidt, waarbij natriumhydroxide wordt gevormd.

Toepassingen

Schoonmaakproducten

Natriumhydroxide wordt gebruikt om zeep en wasmiddelen te maken die thuis en in het bedrijfsleven worden gebruikt. De combinatie van natriumhydroxide en chloor produceert chloorbleekmiddel dat wordt gebruikt bij het wassen van witte kleding.

Het elimineert ook de opeenhoping van vet in de afvoeren, waardoor het wordt verwijderd door de omzetting in zeep door het verzepingsproces. Hierdoor kunnen verstopte leidingen uit huizen en andere gebouwen worden verwijderd.

Farmaceutische en medicinale producten

Natriumhydroxide wordt gebruikt om veel voorkomende pijnstillers te maken, zoals aspirine. Ook van geneesmiddelen met anticoagulerende werking die de vorming van bloedstolsels blokkeren en geneesmiddelen om hypercholesterolemie te verminderen.

Energieprocessen

Natriumhydroxide wordt gebruikt bij de vervaardiging van brandstofcellen die functioneren als batterijen om elektriciteit te produceren voor een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder transport. Epoxyharsen, vervaardigd met tussenkomst van natriumhydroxide, worden gebruikt in windturbines.

Water behandeling

Natriumhydroxide wordt gebruikt om de zuurgraad van het water te neutraliseren en bij te dragen aan de verwijdering van zware metalen eruit. Het wordt ook gebruikt voor de productie van natriumhypochloriet, een waterdesinfectiemiddel.

Natriumhydroxide reageert met aluminiumsulfaat om aluminiumhydroxide te vormen: een uitvlokmiddel dat in waterzuiveringsinstallaties wordt gebruikt om de sedimentatie van deeltjes te verhogen, waardoor ze helder worden.

Papier maken

Natriumhydroxide wordt samen met natriumsulfide gebruikt bij de behandeling van hout om cellulose te verkrijgen, in een bijna zuivere vorm, die de basis vormt van papier. Het wordt ook gebruikt bij het recyclen van papier, omdat het helpt om de inkt te scheiden, waardoor het opnieuw kan worden gebruikt.

Industriële fabricage

Natriumhydroxide wordt gebruikt bij de vervaardiging van rayon, spandex, explosieven, epoxyharsen, glas en keramiek. Het wordt in de textielindustrie gebruikt om kleurstoffen te maken en om katoenen stoffen te verwerken.

In installaties voor de behandeling van suikerriet wordt natriumhydroxide op lage temperatuur gebruikt voor de productie van ethanol uit suikerrietbagasse.

Risico's

Natriumhydroxide is een sterk bijtende verbinding, dus het kan bij contact met de huid brandwonden, blaren en zelfs permanente littekens veroorzaken.

In contact met de ogen kan het ernstige brandwonden, zwelling, pijn, wazig zicht veroorzaken en in ernstige gevallen kan het permanente blindheid veroorzaken.

Het inslikken van natriumhydroxide kan brandwonden aan de lippen, tong, keel, slokdarm en maag veroorzaken. Tot de gebruikelijke symptomen behoren misselijkheid, braken, maagkrampen en diarree.

Hoewel de inademing van natriumhydroxide zeldzaam is en alleen kan plaatsvinden door de aanwezigheid van stof van de verbinding in de lucht of door de vorming van een nevel die het bevat, veroorzaakt het irritatie van de longen.

In het geval van chronische blootstelling kan dit longoedeem en ernstige kortademigheid veroorzaken, wat een medisch noodgeval is.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde . (Vierde druk). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Natriumhydroxide. Hersteld van: en.wikipedia.org
3. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2019). Natriumhydroxide. PubChem-database. CID = 14798. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Amerikaanse elementen. (2019). Natriumhydroxide oplossing. Hersteld van: americanelements.com
5. Chemische veiligheidsfeiten. (2019). Natriumhydroxide. Hersteld van: chemicaliënafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Natriumhydroxide. . Hersteld van: nj.gov
7. Canadees centrum voor gezondheid en veiligheid op het werk. (2019). OSH Answers Fact Sheets: natriumhydroxide. Hersteld van: ccohs.ca
8. Ausetute. (sf). Natriumhydroxide en chloorproductie door elektrolyse. Hersteld van: ausetute.com.au