NATRI HYDROXIT (NAOH): CẤU TẠO, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG, TỔNG HỢP - HÓA HỌC - 2025

Các sodium hydroxide là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học là NaOH và bao gồm một cơ sở hoặc kim loại kiềm mạnh. Dung dịch 5% của nó trong nước có pH gần bằng 14.

Nó là một chất rắn màu trắng rất hút ẩm và cũng có thể hấp thụ carbon dioxide từ không khí để tạo thành natri cacbonat. Nó được bán trên thị trường trong các chai nhựa dưới dạng thuốc viên, không thể tiếp xúc quá lâu với không khí, cũng như không nên xử lý chúng bằng thìa.

Viên nén natri hydroxit trong kính đồng hồ. Nguồn: Không cung cấp tác giả có thể đọc bằng máy. Walkerma giả định (dựa trên khiếu nại về bản quyền).

Natri hydroxit có thể được tổng hợp bằng cách cho canxi hydroxit phản ứng với natri cacbonat. Tuy nhiên, hiện nay về cơ bản nó được tổng hợp bằng cách điện phân nước muối, và là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất khí clo.

Với tính bazơ cao của NaOH, nó có rất nhiều công dụng và ứng dụng, chẳng hạn như sản xuất giấy, xà phòng, chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, v.v. Nó cũng được sử dụng trong vệ sinh gia đình, xử lý nước, chế biến nhôm, sản xuất thuốc, v.v.; và trên hết, nó là một mẫu phụ xuất sắc.

Natri hydroxit rất ăn mòn, có khả năng gây kích ứng và bỏng da và mắt. Bằng cách hít phải bụi của nó, nó có thể gây ra phù phổi. Trong khi đó, việc ăn phải nó có thể gây tổn thương đường tiêu hóa nghiêm trọng đến mức có thể dẫn đến tử vong.

Kết cấu

Khan

Các ion NaOH. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Hình ảnh trên cho thấy các ion tạo nên NaOH. Cation Na ⁺ được thể hiện bằng hình cầu màu tím, còn anion hydroxyl (hydroxit hoặc hydroxyl) OH ^- bằng hình cầu màu đỏ và trắng. Cả ion Na ⁺ và OH ^{- đều} tương tác với nhau thông qua lực hút tĩnh điện của các điện tích trái dấu của chúng.

Cấu trúc của natri hydroxit

Tương tác như vậy là không định hướng, do đó lực hút của một cặp ion Na ⁺ OH ^- có thể ảnh hưởng đến các cặp ion khác ở một khoảng cách nhất định. Kết quả là các ion Na ⁺ đẩy nhau, theo cách giống như các ion OH ^- , cho đến khi chúng xác định một tinh thể có năng lượng tối thiểu tại đó chúng thiết lập một cấu trúc có trật tự và tuần hoàn (tinh thể).

Do đó, các tinh thể trực thoi của NaOH khan (không chứa nước) xuất hiện:

Biểu diễn cấu trúc tinh thể của natri hiđroxit khan. Nguồn: Quibik qua Wikipedia.

Các ion vẫn liên kết đủ để tinh thể NaOH khan nóng chảy ở 323ºC (miễn là không có độ ẩm trong môi trường).

Hydrat

Cả Na ⁺ và OH ^- đều là những ion dễ bị solvat hóa (ngậm nước) bởi các phân tử nước. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hydrat hóa của nó hơn và cao hơn năng lượng lưới của các tinh thể của nó, đó là lý do tại sao NaOH giải phóng rất nhiều năng lượng khi nó tiếp xúc với nước.

Tuy nhiên, các tinh thể khan có thể chứa các phân tử nước chưa hòa tan; nghĩa là, natri hiđroxit có thể tạo thành nhiều hiđrat, NaOH · nH ₂ O. Phân tử nước có thể tạo liên kết hiđro với OH ^- (HOH-OH ^- ), hoặc phối hợp với Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂ ).

Tùy thuộc vào tỷ lệ số mol giữa NaOH và H ₂ O, các monohydrat (NaOH · H ₂ O), dihydrat (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrat (NaOH · 3.5H ₂ O), tetrahydrat (NaOH · 4H ₂ O) có thể phát sinh , heptahydrat (NaOH · 7H ₂ O), và các chất khác.

Mỗi hyđrat này có thể kết tinh từ dung dịch nước NaOH với phần trăm khối lượng khác nhau và ở nhiệt độ khác nhau. Do đó, NaOH có biểu đồ phức tạp về tính tan trong nước.

Nói chung, các tinh thể hyđrat ít đặc hơn và có điểm nóng chảy thấp hơn. Điều này là do các phân tử nước “cản trở” tương tác giữa Na ⁺ và OH ^- , tạo thêm lực lưỡng cực-lưỡng cực làm hy sinh các lực hút ion.

Các tính chất vật lý và hóa học

Tên

Tên ưu tiên của IUPAC: natri hydroxit. Tên khác: Xút, Ascarit (ít phổ biến hơn)

Khối lượng phân tử

39,9971 g / mol

Xuất hiện

Chất rắn hoặc tinh thể màu trắng, huyết thanh, hoặc đục.

Độ nóng chảy

323 ºC

Điểm sôi

1,388 ºC

Khả năng hòa tan trong nước

1.000 g / L ở nhiệt độ 25 ° C. Điều này cho thấy nó có thể hòa tan bao nhiêu trong nước.

Dung dịch nước của chúng là nhớt, với giá trị độ nhớt khoảng 80 lần so với nước, và ban đầu chúng tỏa ra rất nhiều nhiệt. Nếu bạn tiếp xúc với chúng, chúng sẽ làm cho da trơn trượt, do sự xà phòng hóa của các axit béo trong da.

Tính cơ bản (pKb)

- 0,56

độ pH

Dung dịch 5% w / w trong nước có độ pH gần bằng 14

Chỉ số khúc xạ (nD)

Ở bước sóng 580,4 nm: 1,433 ở 320 ° C, và 1,421 ở 420 ° C.

Ổn định

Các thùng chứa nó phải được đóng kín để ngăn chặn sự hình thành natri cacbonat. Điều này là do tính hút ẩm cao, dẫn đến việc nó hút ẩm từ môi trường xung quanh và hàm lượng CO ₂ của nó .

Sự phân hủy

Khi đun nóng để phân hủy nó phát ra khói natri oxit.

Điểm đánh lửa tự động

Không dễ cháy

Độ nhớt

4,0 cPoise ở 350 ° C

Nhiệt hóa hơi

175 kJ / mol ở 1,388 ºC

Sức căng bề mặt

74,35 dynes / cm trong dung dịch ở 2,72% w / w trong nước ở 18 ° C.

Phản ứng

Với axit

Phản ứng với các axit khoáng vô cơ và hữu cơ, tạo ra nước và muối tương ứng. Trong trường hợp axit sunfuric, phản ứng tỏa nhiệt.

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

Với oxit axit

Phản ứng với lưu huỳnh đioxit, ví dụ, tạo ra muối sulfit của và nước:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Với kim loại

Các dung dịch nước của nó phản ứng với một số kim loại để tạo ra muối natri phức tạp. Ví dụ, phản ứng của nó với kẽm tạo ra natri zincate:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

Tổng hợp

Natri hydroxit được tổng hợp chủ yếu bằng hai phương pháp: sử dụng natri cacbonat, ban đầu được sử dụng, và điện phân natri clorua, hiện đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Phản ứng của natri cacbonat và canxi hiđroxit

Natri cacbonat phản ứng với canxi hydroxit trong một quá trình được gọi là ăn da:

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

Canxi cacbonat kết tủa, để lại natri hydroxit ở phần nổi phía trên, được cô đặc bằng cách bay hơi.

Natri cacbonat trước đây đến từ quá trình Solvay:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Điện phân natri clorua

Quá trình điện phân natri clorua, có mặt trong nước muối, tạo ra khí hydro, khí clorua và natri hydroxit trong dung dịch nước:

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

Buồng điện phân gồm một ngăn chứa cực dương (+), làm bằng kim loại titan, và một chỗ để nước muối. Ngăn này ngăn cách với ngăn cực âm (-) bằng một màng xốp.

Phản ứng sau đây xảy ra ở cực dương:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oxi hóa)

Trong khi đó, phản ứng này xảy ra ở catot:

2 H ₂ O + 2 e ^- => H ₂ + OH ^- (khử)

Natri (Na ⁺ ) khuếch tán từ ngăn cực dương sang ngăn cực âm, qua màng ngăn cách chúng, tạo thành natri hydroxit.

Các ứng dụng

Sản phẩm tẩy rửa

Natri hydroxit được sử dụng để sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa dùng trong gia đình và kinh doanh. Sự kết hợp của natri hydroxit và clo tạo ra chất tẩy clo, được sử dụng để giặt quần áo trắng.

Nó cũng giúp loại bỏ sự tích tụ của dầu mỡ trong cống rãnh, tạo ra sự loại bỏ dầu mỡ thông qua việc chuyển hóa thành xà phòng thông qua quá trình xà phòng hóa. Điều này cho phép loại bỏ hệ thống ống nước bị tắc nghẽn khỏi nhà và các tòa nhà khác.

Dược phẩm và sản phẩm thuốc

Natri hydroxit được sử dụng để làm thuốc giảm đau thông thường, chẳng hạn như aspirin. Ngoài ra, các loại thuốc có tác dụng chống đông máu ngăn chặn sự hình thành các cục máu đông và thuốc để giảm tăng cholesterol trong máu.

Quy trình năng lượng

Natri hydroxit được sử dụng trong sản xuất pin nhiên liệu có chức năng giống như pin để sản xuất điện cho nhiều ứng dụng, bao gồm cả giao thông vận tải. Nhựa epoxy, được sản xuất với sự can thiệp của natri hydroxit, được sử dụng trong tuabin gió.

Xử lý nước

Natri hydroxit được sử dụng để trung hòa độ axit của nước và góp phần loại bỏ các kim loại nặng khỏi nó. Nó cũng được sử dụng để sản xuất natri hypoclorit, một chất khử trùng nước.

Natri hydroxit phản ứng với nhôm sunfat để tạo thành nhôm hydroxit: một chất keo tụ được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để tăng độ lắng của các hạt, tạo ra độ trong của chúng.

Làm giấy

Natri hydroxit được sử dụng với natri sunfua trong xử lý gỗ để thu được xenlulozơ, ở dạng gần như nguyên chất, làm nền cho giấy. Nó cũng được sử dụng trong việc tái chế giấy, vì bằng cách giúp tách mực, nó cho phép sử dụng lại.

Sản xuất công nghiệp

Natri hydroxit được sử dụng trong sản xuất rayon, vải thun, chất nổ, nhựa epoxy, thủy tinh và gốm sứ. Nó được sử dụng trong ngành công nghiệp dệt may để làm thuốc nhuộm và xử lý vải bông.

Trong các nhà máy xử lý mía đường, natri hydroxit ở nhiệt độ thấp được sử dụng để sản xuất etanol từ bã mía.

Rủi ro

Natri hydroxit là một hợp chất có tính ăn mòn cao, vì vậy nó có thể gây bỏng, phồng rộp và thậm chí là sẹo vĩnh viễn khi tiếp xúc với da.

Khi tiếp xúc với mắt có thể gây bỏng nặng, sưng tấy, đau nhức, mờ mắt, trường hợp nặng có thể gây mù vĩnh viễn.

Nuốt phải natri hydroxit có thể gây bỏng môi, lưỡi, họng, thực quản và dạ dày. Trong số các triệu chứng thông thường là buồn nôn, nôn, đau bụng và tiêu chảy.

Mặc dù việc hít phải natri hydroxit là rất hiếm và chỉ có thể xảy ra do sự hiện diện của bụi của hợp chất trong không khí hoặc do sự hình thành sương mù có chứa nó, nó tạo ra kích ứng ở phổi.

Trong trường hợp phơi nhiễm mãn tính, điều này có thể gây phù phổi và khó thở nghiêm trọng, đây là một cấp cứu y tế.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Natri Hidroxit. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Natri Hidroxit. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 14798. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Yếu tố Mỹ. (2019). Dung dịch natri hydroxit. Phục hồi từ: americanelements.com
5. Sự kiện An toàn Hóa chất. (2019). Natri Hidroxit. Đã khôi phục từ: Chemicalsafetyfacts.org
6. NJ Sức khỏe. (2015). Natri Hidroxit. . Đã khôi phục từ: nj.gov
7. Trung tâm An toàn & Sức khỏe Nghề nghiệp Canada. (2019). Đáp án ATVSLĐ Bảng tính: natri hiđroxit. Phục hồi từ: ccohs.ca
8. Ausetute. (sf). Sản xuất natri hydroxit và clo bằng điện phân. Phục hồi từ: ausetute.com.au