سدیم هیدروکسید چیست؟
هیدروکسید سدیم به عنوان سود سوزآور نیز شناخته می شود زیرا از یک پایه و قلیایی بسیار سوزآور ساخته شده است که پروتئین ها را در دمای معمولی محیط تجزیه می کند و باید باعث سوختگی شدید شیمیایی شود. در آب بسیار محلول است و به راحتی رطوبت و CO2 را از هوا جذب می کند. یک سری هیدرات مانند NaOH.nH2O را تشکیل می دهد. هیدروکسید سدیم در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود: در ساخت خمیر و کاغذ، منسوجات، نوشیدنی‌ها، صابون‌ها و مواد شوینده، و به عنوان پاک‌کننده فاضلاب.
ویژگی های فیزیکی سدیم هیدروکسید
NaOH از نظر فیزیکی مخلوط نشده یک جامد کریستالی بی رنگ است. نقطه ذوب آن 318 درجه سانتیگراد (604 درجه فارنهایت) و نقطه جوش 1388 درجه سانتیگراد (2530 درجه فارنهایت) است. در آب بسیار محلول است و در حلال های قطبی مانند اتانول و متانول حلالیت کمتری دارد. NaOH در اتر یا سایر حلال های غیر قطبی حل نمی شود. با تماس با پوست ناشی از روش صابونی سازی که بین NaOH و روغن های طبیعی پوست اتفاق می افتد، احساس لغزنده می کند.
- ویسکوزیته
ویسکوزیته NaOH آبی، مانند هر ماده شیمیایی مایع، با دمای سرویس آن رابطه معکوس دارد، یعنی با افزایش دما، ویسکوزیته آن کاهش می یابد و برعکس. ویسکوزیته محلول های سود سوزآور نقشی فوری در کاربرد آن و همچنین ذخیره سازی آن ایفا می کند.
واکنش های هیدراته سدیم هیدروکسید
هیدروکسید سدیم می تواند چندین هیدرات NaOH.nH2O را تشکیل دهد که به نمودار حلالیت شیک ختم می شود. هیدرات های شناخته شده و بنابراین محدوده تقریبی دما و غلظت (درصد جرمی NaOH) محلول های آب اشباع آنها به شرح زیر است:
هپتاهیدرات، NaOH⋅7H2O: از -28 درجه سانتی گراد (18.8
پنتا هیدرات، NaOH⋅5H2O: از -24 درجه سانتی گراد (22.2
تتراهیدرات، NaOH⋅4H2O، αفرم: از -17.7 (24.8
تتراهیدرات، NaOH⋅4H2O، بفرم: فراپایدار
تری همی هیدرات، NaOH⋅3.5H2O: از +5.4 درجه سانتی گراد (32.5
تری هیدرات، NaOH⋅3H2O: غیر پایدار
دی هیدرات، NaOH⋅2H2O: از 5.0+ درجه سانتی گراد (45.7
مونوهیدرات، NaOH⋅H2O: از 12.3+ درجه سانتی گراد (51
NaOH⋅H2O(65.10°C) و NaOH⋅3.5H2O(15.38°C) تنها هیدرات هایی هستند که نقطه ذوب پایداری دارند.
ساختار کریستالی سود پرک
NaOH و سایر مونوهیدرات های آن بلورهای متعامد را تشکیل می دهند. به ترتیب دارای گروه های فضایی Cmcm (oS8) و Pbca (oP24) است. اتم ها در طول ساختار لایه ای هیدرارژیلیت مانند /ONaOONaO/ مرتب شده اند. هر اتم NaOH توسط شش اتم اکسیژن احاطه شده است که سه اتم از آنیون های هیدروکسیل OH- و سه اتم از مولکول های آب هستند. اتم های هیدروژن موجود در هیدروکسیل ها پیوندهای قوی با اتم های اکسیژن در هر لایه O ایجاد می کنند.
خواص شیمیایی سدیم هیدروکسید
- واکنش با اسیدها
سود سوزآور با اسیدهای پروتیک برای تامین آب و در نتیجه نمک های مربوطه واکنش نشان می دهد. به عنوان مثال، هنگامی که سود سوزآور با اسید واکنش می دهد، نمک معمولی تشکیل می شود:
NaOH(aq)+HCl(aq)→NaCl(aq)+H2O(l)
این نوع واکنش با یک اسید قوی گرما آزاد می کند و از این رو گرمازا است.
- واکنش با اکسیدهای اسیدی
هیدروکسید سدیم همچنین با اکسیدهای اسیدی مانند دی اکسید گوگرد واکنش می دهد. چنین واکنش هایی معمولاً برای پاک کردن گازهای اسیدی مضر (مانند SO2 و H2S) تولید شده در هنگام سوزاندن زغال سنگ و در نتیجه جلوگیری از انتشار آنها در جو انجام می شود. مثلا،
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
- واکنش با فلزات و اکسیدها
شیشه با سدیم آبی یا محلول های سود سوزآور بسیار آهسته در دمای محیط واکنش می دهد و سیلیکات های محلول می سازد. NaOH هیچ واکنشی با آهن در دمای اتاق ندارد زیرا آهن خاصیت آمفوتریک ندارد. با این وجود، در دماهای بالا (به عنوان مثال بالای 500 درجه سانتیگراد)، آهن می تواند به صورت گرماگیر با سود سوزآور واکنش داده و اکسید آهن (III)، فلز سدیم و گاز هیدروژن بسازد.
واکنش بعدی بین NaOH مذاب و براده های آهن ریز تقسیم شده را در نظر بگیرید:
4Fe+6NaOH→2Fe2O3+6Na+3H2
- صابون سازی
هیدروکسید سدیم معمولاً برای هیدرولیز استرهایی مانند آمیدها و آلکیل هالیدها استفاده می شود. علیرغم حلالیت در پروپاندیول، به لطف واکنش اولیه پروپاندیول با چربی قبل از واکنش بین سود سوزآور و چربی، امکان تبادل آب در صابونی شدن وجود ندارد.
تولید سدیم هیدروکسید
برای اهداف صنعتی، هیدروکسید سدیم به عنوان یک محلول 50٪ با تغییرات فرآیند کلرآلکالی الکترولیتی تولید می شود. گاز کلر یک محصول اضافه شده در طول این فرآیند است. سود سوزآور جامد از این محلول با تبخیر آب به دست می آید. NaOH جامد معمولاً به صورت تکه‌ای، دانه‌ریزی و بلوک‌های ریختگی فروخته می‌شود.
از نظر تاریخی، NaOH با استفاده از جوش شیرین با آهک در طی یک واکنش متاتز تولید می‌شود که از این واقعیت استفاده می‌کند که NaOH محلول است، در حالی که کربنات قابل حل نیست. در هنگام تصفیه سنگ معدن بوکسیت که فلز آلومینیوم از آن استخراج می شود استفاده می شود. این فرآیند فرآیند بایر است.
موارد مصرف سدیم هیدروکسید
- هیدروکسید سدیم یک پایه قوی محبوب است که در صنعت استفاده می شود.
- NaOH در ساخت نمک های سدیم و مواد شوینده، تنظیم pH و سنتز آلی استفاده می شود.
- به صورت عمده، اغلب به عنوان یک راه حل استفاده می شود.
- در صنعت نفت، سود سوزآور به عنوان یک افزودنی در سیال حفاری برای افزایش قلیاییت در سیستم‌های گل بنتونیت، افزایش ویسکوزیته گل و خنثی کردن هرگونه گاز اسیدی استفاده می‌شود.
- برای تولید صابون و مواد شوینده استفاده می شود.
- همچنین به ایجاد الیاف نساجی مصنوعی (مانند ریون) و در ساخت کاغذ کمک می کند.
- 56 درصد سود سوزآور تولیدی در صنعت تولید می شود که 25 درصد آن در صنایع کاغذسازی به کار می رود.
- استفاده از آن تقاضای زیادی برای چربی زدایی فلزات، تصفیه روغن و ساخت رنگ و سفید کننده دارد.
ذخیره سازی سود سوزآور
هنگام استفاده از سود سوزآور، مخصوصاً در حجم های حجیم، نگهداری دقیق مورد نیاز است زیرا ممکن است باعث سوختگی شیمیایی شود. برای مصارف آزمایشگاهی در مقیاس کوچک، NaOH معمولاً در بطری‌ها، ظروف حجیم متوسط (ظروف با حجم متوسط) برای جابجایی و حمل و نقل محموله، یا در مخازن ذخیره‌سازی ثابت بزرگ با حجمی که ممکن است تا 100000 گالن برای تولید یا کارخانه‌های فاضلاب با NaOH گسترده ذخیره شود. استفاده کنید.
مواد رایجی که با سود سوزآور سازگار هستند و گاهی برای ذخیره سازی NaOH استفاده می شوند عبارتند از پلی اتیلن (HDPE، معمول، XLPE، کمتر رایج)، فولاد، PVC (PVC)، فولاد کروم و پلاستیک تقویت شده با فایبر گلاس (FRP، با روکش مقاوم). .
سوالات متداول در مورد هیدروکسید سدیم
Q.1. ماهیت NaOH چیست؟
پاسخ – هیدروکسید سدیم یک جامد کریستالی سفید رنگ بدون بو در دمای معمولی اتاق است و رطوبت هوا را جذب می کند. این یک ماده ساخته شده است. هنگامی که NaOH در آب مخلوط می شود یا با اسید خنثی می شود، گرمای قابل توجهی از خود ساطع می کند که گاهی اوقات برای احتراق مواد قابل احتراق کافی است.
Q.2. آیا 1m NaOH خطرناک است؟
پاسخ – هیدروکسید سدیم در غلظت‌های بالاتر می‌تواند باعث سوختگی شود و بلعیدن می‌تواند باعث آسیب به اندام‌های داخلی شود، اگرچه این مشکل عمدتاً در غلظت 1 مولار یا بیشتر است.
Q.3. چرا ظروف آلومینیومی برای نگهداری محلول هیدروکسید سدیم مناسب نیستند؟
پاسخ – از آنجایی که آلومینیوم شیمیایی واکنش پذیرتر از سدیم است. از این رو، واکنش جابجایی صورت می گیرد و آلومینیوم سدیم را از هیدروکسید سدیم جابجا می کند و منافذ کوچکی روی ظرف ایجاد می شود.