ویسکوزیته هیدروکسید سدیم
محلول های آبی غلیظ (50٪) هیدروکسید سدیم دارای ویسکوزیته مشخصه 78 mPa * s است که بسیار بالاتر از آب (1.0 mPa * s) و نزدیک به روغن زیتون (85 mPa * s) در دمای اتاق است. ویسکوزیته NaOH آبی، مانند هر ماده شیمیایی مایع، با دمای استفاده از آن نسبت معکوس دارد، یعنی با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می یابد و بالعکس. ویسکوزیته محلول های هیدروکسید سدیم نقش مستقیمی در استفاده و ذخیره سازی آنها دارد. – هیدرات ها – هیدروکسید سدیم می تواند چندین هیدرات تشکیل دهد: NaOH * n H2O که منجر به نمودار حلالیت پیچیده می شود که با جزئیات توسط S. U. Pickering در سال 1893 شرح داده شده است.
هیدرات های شناخته شده و محدوده تقریبی دما و غلظت (درصد جرمی NaOH) محلول های آبی اشباع شده آنها عبارتند از : هپتاهیدرات، NaOH * 7 H2O: از -28 درجه سانتی گراد (18.8٪) تا -24 درجه سانتی گراد (22.2٪). پنتاهیدرات، NaOH * 5H2O: -24 درجه سانتیگراد (22.2٪) تا -17.7 درجه سانتیگراد (24.8٪). تتراهیدرات، NaOH * 4H2O، شکل α: -17.7 درجه سانتیگراد (24.8٪) تا +5.4 درجه سانتیگراد (32.5٪). تترا هیدرات، NaOH * 4 H2O، فرم β: متاستابل. تری همی هیدرات، NaOH * 3.5 H2O: +5.4 درجه سانتیگراد (32.5٪) تا +15.38 درجه سانتیگراد (38.8٪) سپس تا +5.0 درجه سانتیگراد (45.7٪). تری هیدرات، NaOH * 3 H2O: غیر پایدار. دی هیدرات، NaOH * 2 H2O: +5.0 درجه سانتی گراد (45.7٪) تا +12.3 درجه سانتی گراد (51٪). مونوهیدرات، NaOH * H2O: +12.3 درجه سانتی گراد (51%) تا 65.10 درجه سانتی گراد (69%)، سپس تا 62.63 درجه سانتی گراد (73.1%). گزارش های اولیه به هیدرات هایی با n = 0.5 یا n = 2/3 اشاره دارد، اما بررسی دقیق بیشتر نمی تواند وجود آنها را تایید کند. تنها هیدرات های دارای نقطه ذوب پایدار NaOH * H2O (65.10 درجه سانتیگراد) و NaOH * 3.5 H2O (15.38 درجه سانتیگراد) هستند. هیدرات های دیگر، به استثنای ناپایدارهای NaOH * 3 H2O و NaOH * 4 H2O (β) می توانند از محلول هایی با ترکیب صحیح، همانطور که در بالا نشان داده شد، متبلور شوند. با این حال، محلول‌های NaOH را می‌توان به‌راحتی با درجات زیادی فوق‌سرد کرد و امکان تشکیل هیدرات‌ها (از جمله متابولات) از محلول‌هایی با غلظت‌های مختلف را فراهم کرد.
به عنوان مثال، هنگامی که محلول مولی 1:2 از NaOH و آب (52.6% NaOH بر حسب جرم) سرد می شود، مونوهیدرات معمولاً قبل از دی هیدرات شروع به متبلور شدن می کند (در حدود 22 درجه سانتیگراد). با این حال، محلول را می توان به راحتی تا -15 درجه سانتیگراد فوق سرد کرد تا به سرعت به صورت دی هیدرات متبلور شود. هنگامی که گرم می شود، دی هیدرات جامد می تواند به طور مستقیم به یک محلول 13.35 درجه سانتیگراد ذوب شود. با این حال، به محض اینکه دما از 12.58 درجه سانتیگراد فراتر رفت، معمولاً به یک مونوهیدرات جامد و یک محلول مایع تجزیه می شود. حتی هیدرات n=3.5 نیز به سختی متبلور می شود زیرا محلول آنقدر فوق سرد می شود که هیدرات های دیگر پایدارتر می شوند. محلول آب گرم حاوی 73.1٪ (بر وزن) NaOH یک یوتکتیک است که در حدود 62.63 درجه سانتیگراد به عنوان مخلوطی از کریستال های بی آب و مونوهیدرات جامد می شود.
دومین ترکیب یوتکتیک پایدار شامل 45.4% (جرم) NaOH است که در حدود 4.9 درجه سانتیگراد به عنوان مخلوطی از کریستال های دی هیدرات و 3.5 هیدرات جامد می شود. سومین یوتکتیک پایدار از 18.4 درصد (جرم) NaOH تشکیل شده است. در حدود -28.7 درجه سانتیگراد به عنوان مخلوطی از یخ آب و هپتا هیدرات NaOH * 7 H2O جامد می شود. هنگامی که محلول های با کمتر از 18.4٪ NaOH سرد می شوند، یخ آب ابتدا متبلور می شود، در حالی که NaOH در محلول باقی می ماند. فرم α تتراهیدرات دارای چگالی 1.33 گرم بر سانتی متر مکعب است. در دمای 7.55 درجه سانتیگراد به طور همزمان ذوب می شود تا زمانی که به مایعی با 35.7 درصد NaOH و چگالی 1.392 گرم بر سانتی متر مکعب تبدیل می شود، بنابراین مانند یخ در آب در آن شناور می شود.
با این حال، در حدود 4.9 درجه سانتیگراد، می تواند به طور نامتجانس در مخلوطی از NaOH جامد * 3.5 H2O و یک محلول مایع ذوب شود. فرم β از تتراهیدرات متابولیسم است و اغلب زمانی که زیر 20- درجه سانتیگراد سرد می شود خود به خود به شکل α تبدیل می شود. پس از شروع، تبدیل گرمازا در چند دقیقه کامل می شود و حجم جامد را 6.5٪ افزایش می دهد. فرم β می تواند از محلول های فوق سرد در -26 درجه سانتیگراد متبلور شود و تا حدی در -1.83 درجه سانتیگراد ذوب شود. داده های فیزیکی از ادبیات فنی ممکن است به مونوهیدرات (چگالی 1.829 گرم بر سانتی متر مکعب) اشاره داشته باشد و نه به ترکیب بی آب.
ساختار کریستالی هیدروکسید سدیم
NaOH و مونوهیدرات آن به ترتیب با گروه های فضایی Cmcm (oS8) و Pbca (oP24)، کریستال های متعامد را تشکیل می دهند. ابعاد سلولی مونوهیدرات a = 1.1825، b = 0.6213، c = 0.6069 نانومتر است. اتم ها در یک ساختار لایه ای مشابه هیدرارژیلیت قرار گرفته اند. هر اتم سدیم توسط شش اتم اکسیژن، سه اتم توسط آنیون هیدروکسیل OH و سه اتم توسط مولکول آب احاطه شده است. اتم های هیدروژن در گروه های هیدروکسیل پیوندهای قوی با اتم های اکسیژن درون هر پوسته O ایجاد می کنند. پوسته های O مجاور توسط پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب به هم متصل می شوند.
واکنش سدیم هیدروکسد با اسیدها
هیدروکسید سدیم با اسیدهای پروتونیک واکنش داده و آب و نمک های مربوطه را تشکیل می دهد. به عنوان مثال، هنگامی که هیدروکسید سدیم با اسید هیدروکلریک واکنش می دهد، کلرید سدیم تشکیل می شود:
NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) +H2O(l)
به طور کلی، این واکنش های خنثی سازی با یک معادله یونی خالص ساده نشان داده می شود:
OH-(aq) + H+(aq) → H2O(l)
این نوع واکنش با یک اسید قوی گرما را آزاد می کند و آن را گرمازا می کند. از این واکنش های اسید-باز می توان برای تیتراسیون نیز استفاده کرد. با این حال، هیدروکسید سدیم به عنوان استاندارد اولیه استفاده نمی شود زیرا رطوبت سنجی است و دی اکسید کربن را از هوا جذب می کند.
