NĀTRIJA HIDROKSĪDS (NAOH): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, PIELIETOJUMS, SINTĒZE - ĶĪMIJA - 2025

Nātrija hidroksīds ir neorganisks savienojums, kura ķīmiskā formula ir NaOH un sastāv no bāzes vai sārmu metāla spēcīgu. Tā 5% šķīduma ūdenī pH ir tuvu 14.

Tā ir ļoti higroskopiska balta cieta viela, kas arī var absorbēt oglekļa dioksīdu no gaisa, veidojot nātrija karbonātu. Tirdzniecībā tas nonāk plastmasas pudelēs kā tabletes, kuras pārāk ilgi nevar pakļaut gaisam, kā arī nevajadzētu rīkoties ar lāpstiņām.

Nātrija hidroksīda tabletes pulksteņa glāzē. Avots: nav sniegts mašīnlasāms autors. Walkerma pieņēma (pamatojoties uz autortiesību pretenzijām).

Nātrija hidroksīdu var sintezēt, reaģējot ar kalcija hidroksīdu ar nātrija karbonātu. Tomēr pašlaik to galvenokārt sintezē sālījuma elektrolīzē, un tas ir hlora ražošanas blakusprodukts.

Ņemot vērā NaOH augsto pamatīgumu, tam ir daudz lietojumu un pielietojumu, piemēram, papīra, ziepju, mazgāšanas līdzekļu, krāsvielu utt. Ražošanā. To izmanto arī mājsaimniecības tīrīšanā, ūdens attīrīšanā, alumīnija apstrādē, zāļu ražošanā utt .; un galvenokārt tas ir sekundārais modelis par excellence.

Nātrija hidroksīds ir ļoti kodīgs, tas var izraisīt ādas un acu kairinājumu un apdegumus. Ieelpojot putekļus, tas var izraisīt plaušu tūsku. Tikmēr tā norīšana var izraisīt tik nopietnu gremošanas trakta bojājumu, ka tas var izraisīt nāvi.

Uzbūve

Bezūdens

NaOH joni. Avots: Gabriel Bolívar.

Augšējā attēlā parādīti joni, kas veido NaOH. Na ⁺ katjonu attēlo purpursarkanā lode, bet hidroksiljonu (hidroksīds vai hidroksil) OH ^- sarkanā un baltā lode. Gan Na ⁺ un OH ^- joni mijiedarboties ar otru, izmantojot elektrostatisko attraction to pretējām maksas.

Nātrija hidroksīda struktūra

Šāda mijiedarbība ir bez virziena, tāpēc viena Na ⁺ OH ^- jonu pāra atrakcijas noteiktā attālumā var ietekmēt citu piesaistīto. Rezultāts ir tāds, ka Na ⁺ joni atvairīt viens otru, tādā pašā veidā, kā OH ^- joniem , līdz tie definē kristālu minimālu enerģiju kur tie izveidot sakārtotu un periodiskas (kristāliskās) struktūru.

Tāpēc parādās bezūdens NaOH (bez ūdens) ortorombiskie kristāli:

Bezūdens nātrija hidroksīda kristāliskās struktūras attēlojums. Avots: Quibik caur Wikipedia.

Joni paliek pietiekami saliedēti, lai bezūdens NaOH kristāls izkustu 323ºC temperatūrā (kamēr vidē nav mitruma).

Hidrāti

Gan Na ^+, gan OH ^- ir joni, kurus ūdens molekulas viegli šķīst (hidratē). Tas veicina tā hidratāciju virs un virs kristālu retikulārās enerģijas, tāpēc NaOH izdalās daudz enerģijas, nonākot saskarē ar ūdeni.

Tomēr bezūdens kristāli var uzņemt neizšķīdušas ūdens molekulas; tas ir, nātrija hidroksīds var veidot daudz hidrātu, NaOH · nH ₂ O. Ūdens molekula var vai nu veidot ūdeņraža saiti ar OH ^- (HOH-OH ^- ), vai arī koordinēt ar Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂ ).

Atkarībā no NaOH un H ₂ O molārās attiecības var rasties monohidrāti (NaOH · H ₂ O), dihidrāti (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrāti (NaOH · 3.5H ₂ O), tetrahidrāti (NaOH · 4H ₂ O). , heptahidrāti (NaOH · 7H ₂ O) un citi.

Katrs no šiem hidrātiem var izkristalizēties no NaOH ūdens šķīduma ar atšķirīgu masas procentu un dažādās temperatūrās. Līdz ar to NaOH parāda sarežģītu šķīdības shēmu ūdenī.

Kopumā hidrātu kristāli ir mazāk blīvi un ar zemāku kušanas temperatūru. Tas ir saistīts ar faktu, ka ūdens molekulas “kavē” Na ⁺ un OH mijiedarbību ^- pievienojot dipola-dipola spēkus, upurējot jonu atrakcijas.

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Vārdi

IUPAC vēlamais nosaukums: nātrija hidroksīds. Citi nosaukumi: kaustiskā soda, askarīts (mazāk izplatīts)

Molārā masa

39,9971 g / mol

Izskats

Baltas, serozas vai necaurspīdīgas cietas vielas vai kristāli.

Kušanas punkts

323 ºC

Vārīšanās punkts

1388 ºC

Šķīdība ūdenī

1000 g / L 25 ° C temperatūrā. Tas parāda, cik daudz tas var izšķīst ūdenī.

Viņu ūdens šķīdumi ir viskozi, ar viskozitātes vērtību apmēram astoņdesmit reizes lielāku nekā ūdenim, un tie sākumā izdala daudz siltuma. Ja jums ir kontakts ar tiem, tie padara ādu slidenu, pateicoties ādā esošo taukskābju pārziepjošanai.

Pamatīgums (pKb)

- 0,56

pH

5% masas šķīduma ūdenī pH ir tuvu 14

Refrakcijas indekss (nD)

Pie viļņa garuma 580,4 nm: 1433 pie 320 ° C un 1421 pie 420 ° C.

Stabilitāte

Tvertnēm, kas to satur, jābūt hermētiski noslēgtām, lai novērstu nātrija karbonāta veidošanos. Tas ir saistīts ar tā augsto higroskopiskumu, kas liek absorbēt mitrumu no apkārtnes un tā CO ₂ saturu .

Sadalīšanās

Sildot līdz sadalīšanai, tas izdala nātrija oksīda dūmus.

Pašaizdegšanās punkts

Nav uzliesmojošs

Viskozitāte

4,0 cPoise pie 350 ° C

Iztvaikošanas siltums

175 kJ / mol pie 1388 ºC

Virsmas spraigums

74,35 dynes / cm šķīdumā ar 2,72 masas% ūdenī 18 ° C temperatūrā.

Reaģētspēja

Ar skābēm

Reaģē ar organiskām un neorganiskām minerālskābēm, veidojot ūdeni un atbilstošo sāli. Sērskābes gadījumā reakcija ir eksotermiska.

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

Ar skābiem oksīdiem

Reaģē ar sēra dioksīdu, piemēram, iegūstot sulfīta sāli un ūdeni:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Ar metāliem

Tā ūdens šķīdumi reaģē ar dažiem metāliem, veidojot sarežģītus nātrija sāļus. Piemēram, tā reakcija ar cinku rada nātrija cinkātu:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Sintēze

Nātrija hidroksīds tiek sintezēts galvenokārt ar divām metodēm: sākotnēji izmantotā nātrija karbonāta izmantošanu un nātrija hlorīda elektrolīzi, ko pašlaik plaši izmanto rūpniecībā.

Nātrija karbonāta un kalcija hidroksīda reakcija

Nātrija karbonāts reaģē ar kalcija hidroksīdu procesā, kas pazīstams kā kaustizācija:

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

Kalcija karbonāts izgulsnējas, virsējā slānī atstājot nātrija hidroksīdu, kas koncentrējas iztvaicējot.

Nātrija karbonāts iepriekš iegūts Solvay procesā:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Nātrija hlorīda elektrolīze

Sālījumā esošā nātrija hlorīda elektrolīzē ūdens šķīdumā rodas ūdeņraža gāze, hlorīda gāze un nātrija hidroksīds:

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

Elektrolīzes kamera sastāv no no titāna metāla izgatavota nodalījuma ar anodu (+) un vietas, kur ievieto sālījumu. Šis nodalījums ir atdalīts no katoda nodalījuma (-) ar porainu membrānu.

Pie anoda notiek šāda reakcija:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oksidēšana)

Tikmēr šī reakcija notiek katodā:

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

Nātrijs (Na ⁺ ) izkliedējas no anoda nodalījuma uz katoda nodalījumu caur membrānu, kas tos atdala, veidojot nātrija hidroksīdu.

Lietojumprogrammas

Tīrīšanas līdzekļi

Nātrija hidroksīdu izmanto ziepju un mazgāšanas līdzekļu ražošanai mājās un biznesā. Nātrija hidroksīda un hlora kombinācija rada hlora balinātāju, ko izmanto baltu apģērbu mazgāšanai.

Tas arī novērš tauku uzkrāšanos notekas, to novēršot, pārveidojot ziepēs pārziepjošanas procesā. Tas ļauj noņemt aizsērējušos santehniku ​​no mājām un citām ēkām.

Farmaceitiski izstrādājumi un zāles

Nātrija hidroksīds tiek izmantots parasto pretsāpju līdzekļu, piemēram, aspirīna, pagatavošanai. Arī zāles ar antikoagulantu iedarbību, kas bloķē asins recekļu veidošanos, un zāles, kas samazina hiperholesterinēmiju.

Enerģētiskie procesi

Nātrija hidroksīdu izmanto tādu kurināmā elementu ražošanā, kas darbojas kā akumulatori, lai ražotu elektrību dažādiem lietojumiem, ieskaitot transportēšanu. Epoksīdsveķus, kas ražoti ar nātrija hidroksīda iejaukšanos, izmanto vēja turbīnās.

Ūdens attīrīšana

Nātrija hidroksīdu izmanto, lai neitralizētu ūdens skābumu un veicinātu smago metālu izvadīšanu no tā. To izmanto arī nātrija hipohlorīta, ūdens dezinfekcijas līdzekļa, ražošanai.

Nātrija hidroksīds tiek reaģēts ar alumīnija sulfātu, veidojot alumīnija hidroksīdu: flokulējošu līdzekli, ko izmanto ūdens attīrīšanas iekārtās, lai palielinātu daļiņu sedimentāciju un panāktu to dzidrināšanu.

Papīra izgatavošana

Nātrija hidroksīdu koksnes apstrādē izmanto kopā ar nātrija sulfīdu, lai iegūtu celulozi gandrīz tīrā veidā, kas ir papīra pamats. To izmanto arī papīra pārstrādē, jo, palīdzot atdalīt tinti, tas ļauj to atkal izmantot.

Rūpnieciskā ražošana

Nātrija hidroksīdu izmanto viskozes, spandeksa, sprāgstvielu, epoksīdsveķu, stikla un keramikas ražošanā. Tekstilrūpniecībā to izmanto krāsvielu ražošanai un kokvilnas audumu apstrādei.

Cukurniedru apstrādes rūpnīcās etanola ražošanai no cukurniedru cukurniedru izmanto zemas temperatūras nātrija hidroksīdu.

Riski

Nātrija hidroksīds ir ļoti kodīgs savienojums, tāpēc, nonākot saskarē ar ādu, tas var izraisīt apdegumus, pūslīšus un pat paliekošas rētas.

Saskarē ar acīm tas var izraisīt smagus apdegumus, pietūkumu, sāpes, neskaidru redzi, un smagos gadījumos tas var izraisīt pastāvīgu aklumu.

Nātrija hidroksīda norīšana var izraisīt lūpu, mēles, rīkles, barības vada un kuņģa apdegumus. Starp parastajiem simptomiem var būt slikta dūša, vemšana, krampji kuņģī un caureja.

Lai arī nātrija hidroksīda ieelpošana ir reti sastopama, un tā var notikt tikai tāpēc, ka gaisā ir savienojuma putekļi vai veidojas migla, kas to satur, tas izraisa kairinājumu plaušās.

Hroniskas iedarbības gadījumā tas var izraisīt plaušu tūsku un izteiktu elpas trūkumu, kas ir ārkārtas medicīniska palīdzība.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019. gads). Nātrija hidroksīds. Atgūts no: en.wikipedia.org
3. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2019. gads). Nātrija hidroksīds. PubChem datu bāze. CID = 14798. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Amerikas elementi. (2019. gads). Nātrija hidroksīda šķīdums. Atgūts no: americanelements.com
5. Fakti par ķīmisko drošību. (2019. gads). Nātrija hidroksīds. Atgūts no: chemicalsafetyfacts.org
6. NJ veselība. (2015). Nātrija hidroksīds. . Atgūts no: nj.gov
7. Kanādas arodveselības un darba drošības centrs. (2019. gads). DDVA atbildes faktu lapas: nātrija hidroksīds. Atgūts no: ccohs.ca
8. Ausetute. (sf). Nātrija hidroksīda un hlora iegūšana elektrolīzes ceļā. Atgūts no: ausetute.com.au