واکنش سدیم هیدروکسید با اسید و باز

هیدروکسید سدیم چیست؟

هیدروکسید سدیم یک جامد رطوبت سنجی سفید رنگ است و یکی از قوی ترین بازها است. در آب به دلیل آنتالپی منفی محلول 4/44- کیلوژول بر مول به محلول هیدروکسید سدیم واکنش قوی قلیایی (pH 14 در c = 1 mol/L) به خوبی حل می شود. همیشه در محلول آبی کاملاً تفکیک می شود. با این حال، در غلظت‌های بالاتر، نیروهای بین یونی بین یون‌های سدیم و هیدروکسید خود را بر تحرک آزاد یون‌ها احساس می‌کنند، به طوری که یک محلول معمولی (40 گرم هیدروکسید سدیم در لیتر) حدود 78 درصد به نظر می‌رسد. محلول 0.1-n حدود 90٪. با دی اکسید کربن موجود در هوا واکنش می دهد و هیدروژن کربنات سدیم تشکیل می دهد و بنابراین در ظروف دربسته نگهداری می شود. برای جلوگیری از اتصال هیدروکسید سدیم به آب از هوا، می توان آن را همراه با یک ماده خشک کننده ذخیره کرد. به عنوان یک باز قوی، یون هیدروکسید، بازهای ضعیف تر و فرار را از نمک های آنها جابجا می کند.

ساختار کریستالی سود سوزآور

بین دمای اتاق و نقطه ذوب، 318.4 درجه سانتی گراد، هیدروکسید سدیم بی آب در دو تغییر رخ می دهد. در دمای زیر 299.6 درجه سانتیگراد (اصلاح) هیدروکسید سدیم با ساختار کریستالی متعامد با گروه فضایی Cmcm متبلور می شود، بالاتر از این (تغییر β) به طور متقارن با ساختار کریستالی مونوکلینیک با گروه فضایی P21 متبلور می شود. مولکول هیدروکسید سدیم خطی و به این ترتیب موازی با محور c است. سدیم و اکسیژن دولایه‌های گسترده‌ای شبیه به ساختار کلرید سدیم در x,y تشکیل می‌دهند که سدیم و اکسیژن در جهت‌های متناوب (x-y) هستند. ضخامت لایه کمی بیشتر از فاصله سدیم-اکسیژن در مولکول است.

به صورت طولی c لایه های متوالی 1/2 a جابه جا می شوند. ثابت های شبکه در 24 درجه سانتیگراد a = b = 0.001 ± 3.3994 Å، c = 0.005 ± 11.377 Å، α = β = γ = 90 درجه است. مولکول در صفحه [010] زاویه دارد. زاویه β به دما بستگی دارد. با افزایش دما، تقریب به نوع ساختار کلرید سدیم موجود در فلوراید سدیم نیز افزایش می یابد. طبق [110] α-سدیم هیدروکسید اغلب دوقلو می شود. بر اساس [001] اصلاح β همیشه به کسرهای حجمی تقریباً مساوی دوقلو می شود. با جابجایی طولی لایه ها از شکل α خارج می شود.

ساختار دولایه ها حفظ شده است.[12] علاوه بر این، این ترکیب در چندین شکل هیدرات وجود دارد. بنابراین، مونو-، دی-، 3،5-، تترا-، پنتا- و هپتا هیدرات شناخته شده اند. شکل متاپایدار تتراهیدرات β-NaOH-4 H2O دارای ساختار کریستالی متعامد با گروه فضایی P212121 با چهار واحد فرمول در هر سلول واحد و ثابت های شبکه a = 6.237، b = 6.288، c = 13.12 است. در -155 درجه سانتیگراد هیدرات های NaOH-3.5H2O و NaOH-7H2O هر کدام دارای ساختار کریستالی با گروه فضایی P21/c با هشت واحد فرمول در هر سلول واحد (ثابت شبکه a = 6.481، b = 12.460، c = 11.681 Å هستند. ، β = 104.12 درجه در -100 درجه سانتیگراد) و چهار واحد فرمول در هر سلول واحد (a = 7.344، b = 16.356، c = 6.897 Å، β = 92.91 درجه در -150 درجه سانتیگراد)، به ترتیب. مونوهیدرات در دمای 64.3 درجه سانتیگراد، 3.5-هیدرات در 15.6 درجه سانتیگراد ذوب می شود.

واکنش سدیم هیدروکسید با اسید و باز

اگر سدیم هیدروکسید بدون مهر و موم در هوا ذخیره شود، با دی اکسید کربن واکنش داده و سدیم هیدروژن کربنات یا کربنات سدیم می شود، بنابراین در ظروف دربسته نگهداری می شود.

NaOH + CO2 = NaHCO3

2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

در آزمایشگاه، آمونیاک به راحتی با واکنش اسید و باز هیدروکسید سدیم و کلرید آمونیوم تولید می شود.

NaOH + NH4Cl = NH3 + NaCl + H2O

به عنوان محلول، با آلومینیوم (برای تشکیل دی اکسید سدیم آلومینیوم) و بسیاری از فلزات دیگر مانند آهن، مس، کادمیوم، کبالت و تیتانیوم واکنش می دهد.

2 Al + 2 NaOH + 2 H2O = 2 NaAlO2 + 3 H2

هیدروکسید سدیم با اسیدها واکنش می دهد و نمک تشکیل می دهد و گرمای تولید شده آنقدر قابل توجه است که انفجار با اسیدهای قوی رخ می دهد، به عنوان مثال، هنگامی که اسید سولفوریک غلیظ روی هیدروکسید سدیم پودری ریخته می شود.

فرم تجاری هیدروکسید سدیم

هیدروکسید سدیم به صورت تجاری در ظروف پلاستیکی در بسته بندی هوابند به شکل دانه های کوچک یا گلوله موجود است.

هیدروکسید سدیم عمدتاً به شکل سود سوزآور استفاده می شود و یکی از مهم ترین مواد شیمیایی در صنعت است. هیدروکسید سدیم جامد، همراه با تراشه های آلومینیومی، یک عنصر ضروری در پاک کننده های فاضلاب است. هنگامی که در آب حل می شود، پایه قوی آلومینیوم را تحت حرارت و تکامل هیدروژن اکسید می کند و سپس با صابونی شدن، چربی ها و پروتئین ها را در رسوبات حل می کند. محلول داغ برای حل کردن رسوبات آتش در قابلمه های پخت و پز استفاده می شود. هیدروکسید سدیم برای قابلمه های آلومینیومی مناسب نیست.

سود سوزآور نام محلول های قلیایی هیدروکسید سدیم (NaOH) در آب است.

خواص سود سوزآور

هیدروکسید سدیم به خوبی در آب تحت حرارت قوی حل می شود. یک محلول آبی اشباع در دمای اتاق حاوی 1260 گرم هیدروکسید سدیم به یک لیتر آب است. سود سوزآور یکی از پرمصرف ترین مواد شیمیایی آزمایشگاهی و صنعتی است. سود سوزآور غلیظ برای پوست بسیار خورنده است و حتی سود سوزآور بسیار رقیق نیز می تواند به قرنیه چشم آسیب برساند تا جایی که باعث کوری شود. محلول هیدروکسید سدیم یک مولار (محلول حاوی یک مول NaOH (40 گرم) در یک لیتر؛ معادل حدود 3.9 وزنی٪) دارای pH 14 است.

استخراج – سود سوزآور معمولاً از طریق الکترولیز از محلول آبی کلرید سدیم به دست می آید. این روش الکترولیز کلر قلیایی نامیده می شود. می توان از فرآیندهای فنی مختلف استفاده کرد. معادله واکنش برای واکنش کلی به صورت زیر است:

2 NaCl + 2 H2O = 2 NaOH + Cl2 + H2

کلر نیز در این فرآیند تولید می شود. نیاز شدید صنایع شیمیایی به سود سوزآور کمک قابل توجهی به توسعه شیمی کلر کرده است. همچنین می توان از الکترولیز برای تبدیل سایر نمک های فلزی به هیدروکسیدهای آنها استفاده کرد. به عنوان مثال، اگر به جای کلرید سدیم از کلرید پتاسیم استفاده شود، محلول هیدروکسید پتاسیم به دست می آید. الکترولیز کلر قلیایی یک واکنش گرماگیر است. انرژی مورد نیاز به صورت جریان الکتریکی تامین می شود. سود سوزآور را می توان از گل قرمز نیز شست.

موارد استفاده از سود سوزآور

– سنتز مواد شیمیایی مختلف، به عنوان مثال اسید فرمیک، هیپوکلریت سدیم، فسفات سدیم، سولفید سدیم.

– تولید انواع صابون سدیم.
– در صنایع شیمیایی برای خنثی سازی اسیدها در انواع فرآیندهای شیمیایی.
– هضم بوکسیت و سایر کانه ها (فرایند بایر برای تولید آلومینیوم).
– فرآوری: حذف رنگ قدیمی (لایه بردار)، بازسازی لاستیک و مبدل های یونی، تکمیل پنبه (مرسریزاسیون)، استخراج خمیر کاغذ (سلولز).
– در صنایع غذایی: شستشوی بطری در کارخانه های بطری نوشابه، حذف ناخالصی های چرب و روغنی، تمیز کردن مخازن استیل ضد زنگ، حذف پوسته میوه ها و سبزیجات، در تولید شیرینی های لیمو به عنوان افزودنی غذایی E 524 برای رنگ قهوه ای و طعم “صابونی” برای ترشی زیتون.
– در کشاورزی و لبنیات پنیر برای تمیز کردن ماشین های شیردوشی، شیلنگ ها، لوله ها و مخازن خنک کننده شیر.
– در زنبورداری: برای نظافت کندوها و قاب های زنبور عسل.
– در صنعت داروسازی، داروهای اسیدی کم محلول، به عنوان مثال هگزوباربیتال، ایزوترتینوئین، کتورولاک، اغلب با سود سوزآور به نمک های سدیم تبدیل می شوند که سپس در آب محلول تر می شوند یا دارای مزایای گالنیکی دیگر هستند.
– در مصارف خانگی به عنوان پاک کننده فاضلاب.
– در ساخت برد مدار چاپی برای توسعه طرحی که قبلاً به برد عکس پوشش داده شده با اشعه ماوراء بنفش منتقل شده است.

ذخیره سازی سود سوزآور

سود سوزآور هرگز نباید در ظروف دارای درپوش شیشه ای آسیاب شده نگهداری شود. بی کربنات سدیم در محل اتصال زمین با دی اکسید کربن موجود در هوا تشکیل می شود: این پوسته نمکی مفصل زمین را به آستین می چسباند. علاوه بر این، هیدروکسید سدیم به اکثر ظروف شیشه‌ای حمله می‌کند، به همین دلیل است که به طور کلی توصیه می‌شود از یک ظرف خنثی قلیایی استفاده کنید. ساخته شده از پلی اتیلن، با درپوش پیچی یا در صورت لزوم، درپوش های لاستیکی برای مدت کوتاهی. برای محلول های حجمی NaOH، ظروف شیشه ای کاملاً ممنوع است.

دسترسی به سود سوزآور

سود سوزآور، مانند همه قلیاها، قبل از ورود به سیستم فاضلاب باید با اسیدهای مناسب خنثی شود. در صورت لزوم، غلظت نمک های حاصل باید با رقیق سازی کاهش یابد. مقادیر کم، مانند مواردی که هنگام استفاده از مواد پاک کننده خاص رخ می دهد، فقط باید به اندازه کافی رقیق شوند.