Υδροξείδιο του νατρίου

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Υδροξείδιο του νατρίου
SodiumHydroxide.jpg
Sodium-hydroxide-crystal-3D-vdW.png
NaOH.gif
Γενικά
Όνομα IUPAC Νάτριο υδροξείδιο
Άλλες ονομασίες Καυστική σόδα,
καυστικό νάτριο
Χημικά αναγνωριστικά
Μοριακή μάζα 39.9971 g/mol
Αριθμός CAS 1310-73-2
SMILES [OH-].[Na+]
InChI 1/Na.H2O/h;1H2/q+1;/
p-1/fNa.HO/h;1h/qm;-1
Αριθμός EINECS 215-185-5
Αριθμός RTECS WB4900000
PubChem CID 14798
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 323 °C (596 K) (613 °F)
Σημείο βρασμού 1388 °C (1661 K) (2530 °F)
Πυκνότητα 2.13 g/cm3, στερεό
Διαλυτότητα
στο νερό
111 g/100 mL (20 °C)
Διαλυτότητα
σε άλλους διαλύτες
Αιθανόλη (13.9 g/100 mL),
μεθανόλη (23.8 g/100 mL),
γλυκερόλη
Δείκτης διάθλασης ,
nD
1.412
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
Μη αναφλέξιμο
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου 35
Φράσεις ασφαλείας 1/2,26,37/39, 45
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το υδροξείδιο του νατρίου ή καυστικό νάτριο ή καυστική σόδα είναι ετεροπολική (ιοντική) ένωση με χημικό τύπο NaOH.
Είναι ουσία λευκή κρυσταλλική, πολύ υγροσκοπική και απορροφά διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, γιαυτό πρέπει να αποθηκεύεται σε δοχεία καλά κλεισμένα και αεροστεγή. Το καθαρό υδροξείδιο του νατρίου διατίθεται στο εμπόριο σε πλαστικά δοχεία σε κοκκώδη μορφή. Είναι χημική ένωση πολύ διαλυτή στο νερό και η διάλυση αυτή είναι ισχυρά εξώθερμη. Είναι επίσης διαλυτή στην αιθανόλη (οινόπνευμα) και στη μεθανόλη.

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Eργαστηριακές μέθοδοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Επίδραση νερού στο νάτριο[1] :

Na + H_2O \xrightarrow{} NaOH + \frac{1}{2}H_2 \uparrow

2. Επίδραση νερού στο οξείδιο του νατρίου:

Na_2O + H_2O \xrightarrow{} 2NaOH

3. Αντίδραση του τύπου "άλας1 + βάση1 → άλας2 + βάση2". Το παραγόμενο "άλας2" πρέπει να είναι δυσδιάλυτο έτσι ώστε να καθιζάνει στο δοχείο και να απομακρύνεται μετά με διήθηση. Η "βάση2" μπορεί να απομονωθεί μετά από εξάτμιση του νερού του διαλύματος. Π.χ.:

Na_2SO_4 + Ba(OH)_2 \xrightarrow{} 2NaOH + BaSO_4 \downarrow

Βιομηχανικές μέθοδοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Καυστικοποίηση του ανθρακικού νατρίου (σόδα) που γίνεται με επίδραση ασβεστόνερου:

Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 \xrightarrow{} 2NaOH + CaCO_3  \downarrow[2]

2. Ηλεκτρόλυση πυκνού διαλύματος χλωριούχου νατρίου (NaCl) με αδρανή ηλεκτρόδια. Αποτελεί τη σημαντικότερη μέθοδο παραγωγής NaOH σε βιομηχανική κλίμακα και πραγματοποιείται γενικά ως εξής:

NaClaqElectrolysisgr.png

* Η συνολκή αντίδραση είναι:

NaCl + H_2O \xrightarrow{\eta \lambda \epsilon \kappa \tau \rho \acute{o} \lambda \upsilon \sigma \eta} NaOH + \frac{1}{2}Cl_2 \uparrow +  \frac{1}{2}H_2 \uparrow

Χημικές ιδιότητες - Αντιδράσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τόσο το υδατικό διάλυμα όσο και το τήγμα NaOH είναι ισχυρές βάσεις σύμφωνα με τη θεωρία για τις βάσεις του Arrhenius. Το ανιόν υδροξύλιο (OH) είναι η ισχυρότερη βάση σύμφωνα με τη θεωρία οξέων-βάσεων των Brönsted - Lowry. Το OH είναι επίσης και βάση σύμφωνα με την άποψη του Lewis.
Το NaΟΗ είναι πολύ σταθερή ένωση και δε διασπάται με θέρμανση. Μπορεί να κρυσταλλωθεί με διαφορετικό πλήθος μορίων νερού σε διάφορες θερμοκρασίες :

  1. NaOH·H2O όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -28 °C και -24 °C.
  2. NaOH·7H2O όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -24 °C και -17,7 °C.
  3. NaOH·5H2O όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -17,7 °C και -5,4 °C.
  4. NaOH·4H2O όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -5,4 °C και 12,3 °C.
  5. NaOH·H2O όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -5,4 °C και 12,3 °C.

Από τα υδατικά διαλύματά του, το NaOH κρυσταλλώνεται ως μονοϋδρίτης μεταξύ 12,8 °C και 61,8 °C με σημείο τήξης 65,1 °C και πυκνότητα 1.829 kg/m3. Δίνει τις εξής αντιδράσεις :
1. Αντιδράσεις οξέος-βάσης. Αυτές είναι των γενικών σχημάτων «βάση + οξύ → άλας + νερό» και «βάση + όξινο οξείδιο → άλας + νερό». π.χ.:

NaOH + HNO_3  \xrightarrow{}  NaNO_3 + H_2O
2NaOH + SO_3  \xrightarrow{} Na_2SO_4 + H_2O
NaOH + CO_2  \xrightarrow{}  Na_2CO_3 + H_2O
NaOH + HCl  \xrightarrow{}  NaCl + H_2O

2. Αντιδράσεις καταβύθισης ιζήματος ή έκλυσης αερίου με το γενικό σχήμα «βάση + άλας → νέα βάση + νέο άλας» π.χ.

ZnSO_4 + 2NaOH \xrightarrow{} Na_2SO_4 + Zn(OH)_2 \downarrow
 NaOH + NH_4Cl \xrightarrow{} NaCl + H_2O + NH_3 \uparrow

3. Αντιδρά με θέρμανση με το αργίλιο (Al), τον ψευδάργυρο (Zn) και τον κασσίτερο (Sn) ενώ με σύντηξη αντιδρά και με το βόριο (Β) και το πυρίτιο (Si) :

Al + 3NaOH \xrightarrow{} Na_3AlO_2 + \frac{3}{2}H_2 \uparrow
Zn + 2NaOH \xrightarrow{} Na_2ZnO_2 + H_2 \uparrow
Sn + 2NaOH + H_2O \xrightarrow{} Na_2SnO_3 + 2H_2 \uparrow
B + 3NaOH \xrightarrow{} Na_3BO_3 + \frac{3}{2}H_2 \uparrow
Si + 2NaOH \xrightarrow{} Na_2SiO_3 + 2H_2 \uparrow

4. Προσβάλλει το γυαλί αντιδρώντας με το οξείδιο του πυριτίου (SiO2) που αυτό περιέχει:

SiO_2 + NaOH \xrightarrow{} Na_2SiO_3 + 2H_2O \uparrow

Γι' αυτό δεν πρέπει να αποθηκεύεται πυκνό διάλυμα NaOH μέσα σε γυάλινο σκεύος για πολύ καιρό. Δεν προσβάλλει το σίδηρο.

5. Αντιδρά με οργανικές ενώσεις που παρουσιάζουν όξινες ιδιότητες όπως είναι τα καρβοξυλικά οξέα (RCOOH)[3] και οι φαινόλες[4]. Π.χ.:

RCOOH +NaOH \xrightarrow{} RCOONa + H_2O
PhOH + NaOH \xrightarrow{} PhONa + H_2O

6. Επίσης αντιδρά με τα αλκυλαλογονίδια (CνH2ν+1X) και με τα υπόλοιπα οργανικά αλογονίδια [5]:

α. Aραιά διαλύματα NaOH υποκαθιστούν το αλογόνο με υδροξύλιο. Π.χ.:

RX + NaOH \xrightarrow{} ROH + NaX

  • Η αντίδραση γίνεται ευκολότερα με το Χ = Ι.
β. Πυκνά διαλύματα NaOH ή καλύτερα διαλύματα NaOH σε αλκοόλες (ROH) δείνουν α-απόσπαση υδραλογόνου. Π.χ.:

RCH_2CH_2X + NaOH \xrightarrow{ROH} RCH=CH_2 + NaX + H_2O

γ. Πυκνά διαλύματα NaOH σε αλογονίδια που δεν περιέχουν υδρογόνο σε διπλανό άτομο άνθρακα δείνουν καρβένια, αν και για το σκοπό αυτό προτιμάται το KOH. Επίσης από τα αλογόνα προτιμάται το χλώριο. Π.χ.:

 CHCl_3 + NaOH \xrightarrow{} [:CCl_2] + NaCl + H_2O

  • Τα παραγόμενα καρβένια είναι ασταθέστατες ενώσεις του CII και πρακτικά λειτουργούν ως πολύ δραστικές δίριζες: Δείνουν αντιδράσεις παρεμβολής στους απλούς δεσμούς και αντιδράσεις προσθήκης στους πολλαπλούς. Προκύπτουν όλα τα πιθανά παράγωγα σε σχεδόν απόλυτα κινητικές αναλογίες. Π.χ.:

[:CCl_2] + CH_3CH=CH_2 \xrightarrow{} \frac{3}{8} Cl_2CHCH_2CH=CH_2 + \frac{2}{8} CH_3CH=CHCHCl_2 + \frac{1}{8} Cl_2CHC(CH_3)=CH_2 + \frac{1}{8} CH_3CH(Cl)_2CH=CH_2 +
 + \frac{1}{8} 1 1-dichloro-2-methylcyclopropane.png

7. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η αντίδραση του NaOH με τους κορεσμένους εστέρες του τύπου RCOOR' [6] οπότε παράγονται άλατα με Na και αλκοόλες. Η αντίδραση είναι βασική υδρόλυση πιό γνωστή ως σαπωνοποίηση αφού αποτελεί την κυριώτερη μέθοδο παραγωγής σαπουνιών:

RCOOR \acute{} + NaOH \xrightarrow{} RCOONa + R \acute{} OH[7]

8. Το αραιό διάλυμα NaOH αντιδρά με το χλώριο (Cl2) και το βρώμιο (Br2). Π.χ.:

Cl_2 + \alpha \rho. NaOH \xrightarrow{} NaClO + NaCl

Η αντίδραση είναι μια αυτοοξειδοαναγωγή διότι ένα μέρος του αλογόνου οξειδώνεται [8] και ένα μέρος ανάγεται[9].

9. Το πυκνό διάλυμα NaOH αντιδρά με το Cl2, το Br2 και το ιώδιο (Ι2) με ταυτόχρονη θέρμανση π.χ.:

3I_2 + 6NaOH \xrightarrow{\triangle} 5NaI + NaIO_3 + 3H_2O

Κι αυτή η αντίδραση είναι μια αυτοοξειδοαναγωγή [10].

10. Το πυκνό διάλυμα NaOH αυτοοξειδώνει[11] επίσης το φωσφόρο P4. Έτσι παράγεται φωσφίνη (PH3) και υποφωσφορώδες νάτριο (NaH2PO2):

P_4 + 3NaOH + 3H_2O  \xrightarrow{} PH_3 + 3NaH_2PO_2

11. Ηλεκτρόλυση διαλύματος NaOH με αδρανή ηλεκτρόδια. Μέσα στο διάλυμα του ηλεκτρολύτη υπάρχουν: Na+, OH-, Η+, H2O:

NaOHaqElectrolysisgr.png
  • Η συνολκή αντίδραση είναι:

H_2O  \xrightarrow{\eta \lambda \epsilon \kappa \tau \rho \acute{o} \lambda \upsilon \sigma \eta} H_2  \uparrow  + \frac{1}{2}O_2 \uparrow

12. Ηλεκτρόλυση τήγματος NaOH με αδρανή ηλεκτρόδια. Στο τήγμα υπάρχουν μόνο τα ιόντα Na+ και ΟΗ από το κρυσταλλικό πλέγμα του NaOH.

NaOHElectrolysisgr.png
  • Η συνολκή αντίδραση είναι:

NaOH \xrightarrow[\triangle]{\eta \lambda \epsilon \kappa \tau \rho \acute{o} \lambda \upsilon \sigma \eta} Na + H_2O \uparrow + \frac{1}{2}O_2 \uparrow

Χρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το υδροξείδιο του νατρίου χρησιμοποιείται :

  • Ως ρυθμιστής οξύτητας στα τρόφιμα και για την ενίσχυση της βιομηχανικής αποφλοίωσης φρούτων, για την ενίσχυση του χρώματος των ελαιών και για την παρασκευή της καραμέλας.
  • Στην παραδοσιακή παρασκευή σαπουνιών με τη διαδικασία της σαπωνοποίησης.
  • Στη βιομηχανία τεχνητού μεταξιού.
  • Στην κατεργασία του βαμβακιού.
  • Στον καθαρισμό των πετρελαίων.
  • Στη βιομηχανία συνθετικών χρωμάτων και σε διάφορες συνθέσεις.
  • Στην κατεργασία του βωξίτη κατά την παραγωγή αλουμινίου με τη μέθοδο Bayer.
  • Στην παραγωγή χαρτιού μαζί με θειούχο νάτριο κατά το διαχωρισμό της λιγνίνης από τις ίνες κυτταρίνης και στη λεύκανση του χαρτοπολτού.
  • Στην παραγωγή βιοντίζελ ως καταλύτης με την άνυδρή του μορφή κατά τη μετεστεροποίηση μεθανόλης και τριγλυκεριδίων.
  • Στη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα που προέρχεται από την αναπνοή ζωντανών οργανισμών σε κλειστούς χώρους.
  • Στη ρύθμιση του pH κατά τη διαδικασία παραγωγής ναρκωτικών ουσιών όπως η μεθαμφεταμίνη.
  • Ως καθαριστικό των κλιβάνων και των ανοξείδωτων δεξαμενών σε οινοποιεία και ζυθοποιεία.
  • Στη χημική ανάλυση για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης όξινων διαλυμάτων με ογκομέτρηση.

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Σημειώσεις - Αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Η αντίδραση είναι βίαιη εξαιτίας του εκλυόμενου υδρογόνου. Αν η ποσότητα είναι αρκετή, είναι δυνατό να συμβεί και έκρηξη, λόγω ανάφλεξης του υδρογόνου.
  2. Το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3) απομακρύνεται εύκολα αφού είναι αδιάλυτο στο νερό.
  3. Με R- συμβολίζεται γενικά το αλκύλιο που είναι κορεσμένη (μόνο απλοί δεσμοί C-C) μονοσθενής οργανική ομάδα αποτελούμενη μόνο από άτομα C και Η και προκύπτει θεωρητικά από τους κορεσμένους υδρογονάνθρακες (αλκάνια) με αφαίρεση ενός ατόμου Η. Επομένως, το R- μπορεί να συμβολιστεί και CνH2ν+1− όπου ν = 1,2,3,...
  4. Η απλούστερη είναι το υδροξυ-βενζόλιο ή φαινόλη με τύπο C6H5OH ή PhOH
  5. όπου Χ = άτομο αλογόνου δηλ. φθόριο, χλώριο, βρώμιο και ιώδιο.
  6. R- και R'- είναι δύο διαφορετικά αλκύλια. Μπορεί να ισχύει και R- = R'-. Στους εστέρες η ένωση RCOOR' δεν είναι ίδια με την R'COOR
  7. κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη με σύνταξη R-O-H.
  8. Το ένα άτομο Cl των αντιδρώντων με αριθμό οξείδωσης (α.ο.) = 0 αποκτά α.ο. = -1 (αναγωγή) στο NaCl
  9. Το άλλο άτομο Cl των αντιδρώντων με α.ο. = 0 αποκτά α.ο. = +1 (οξείδωση) στο NaCl
  10. Το αλογόνο έχει α.ο. = 0 στα αντιδρώντα και -1 και +5 στα προϊόντα
  11. Ο Ρ με α.ο. = 0 στον P4 αποκτά α.ο. = -3 στη PH3 και +1 στο NaH2PO2

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Ποιοτική Ανάλυση", Θεσσαλονίκη 1980.
  2. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία Ανόργανης Χημείας", Έκδοση 14η, Αθήνα 1984.
  3. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Χημικές Αντιδράσεις", Αθήνα 1976.
  4. Τοσσίδης Ι. "Χημεία Ενώσεων Συναρμογής", Θεσσαλονίκη 1986.
  5. Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Χημεία Περιβάλλοντος", Θεσσαλονίκη 1986.
  6. Μπόσκου Δ. "Χημεία τροφίμων με Στοιχεία Τεχνολογίας Τροφίμων", Θεσσαλονίκη 1986.
  7. Μανουσάκης Γ.Ε. "Γενική και Ανόργανη Χημεία", Τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1981.
  8. Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  9. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  10. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982