Idrossido di sodio - Sodium hydroxide

Cella unitaria, modello spacefill di idrossido di sodio
Campione di idrossido di sodio sotto forma di pellet in un vetro da orologio
nomi
nome IUPAC
Idrossido di sodio
Altri nomi
Soda caustica

Lye
Ascarite
White caustica

Sodio idrato
Identificatori
Modello 3D ( JSmol )
CheBI
ChemSpider
Scheda informativa dell'ECHA 100.013.805 Modificalo su Wikidata
Numero CE
E numero E524 (regolatori di acidità, ...)
68430
KEGG
Maglia Sodio+idrossido
Numero RTECS
UNII
numero ONU 1824, 1823
  • InChI=1S/Na.H2O/h;1H2/q+1;/p-1 dai un'occhiata
    Legenda: HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M dai un'occhiata
  • InChI=1/Na.H2O/h;1H2/q+1;/p-1
    Legenda: HEMHJVSKTPXQMS-REWHXWOFAM
  • [OH-].[Na+]
Proprietà
NaOH
Massa molare 39,9971 g mol −1
Aspetto esteriore Cristalli bianchi, duri (quando puri), opachi
Odore inodore
Densità 2,13 g/cm 3
Punto di fusione 323 °C (613 °F; 596 K)
Punto di ebollizione 1.388 ° C (2.530 ° F; 1.661 K)
418 g/L (0 °C)
1000 g/L (25 °C)
3370 g/L (100 °C)
solubilità solubile in glicerolo
trascurabile in ammoniaca
insolubile in etere
lentamente solubile in glicole propilenico
Solubilità in metanolo 238 g/litro
Solubilità in etanolo <<139 g/l
Pressione del vapore <2,4 kPa (a 20 °C)
Basicità (p K b ) 0.2
-15,8·10 -6 cm 3 /mol (acquosa)
1.3576
Struttura
Ortorombico, oS8
Cmcm, n. 63
a  = 0,34013 nm, b  = 1,1378 nm, c  = 0,33984 nm
4
Termochimica
59,5 J/mol K
64,4 J·mol −1 ·K −1
−425,8 kJ·mol −1
-379.7 kJ/mol
Pericoli
Scheda di sicurezza SDS esterno
Pittogrammi GHS GHS05: Corrosivo
Avvertenza GHS Pericolo
H290 , H314
P280 , P305+351+338 , P310
NFPA 704 (diamante di fuoco)
3
0
1
Dose o concentrazione letale (LD, LC):
LD 50 ( dose media )
40 mg/kg (topo, intraperitoneale)
500 mg/kg (coniglio, orale)
NIOSH (limiti di esposizione per la salute negli Stati Uniti):
PEL (consentito)
8 ore 2 mg/m 3
REL (consigliato)
C 2 mg / m 3
IDLH (pericolo immediato)
10 mg / m 3
Composti correlati
Altri anioni
Idrosolfuro di
sodio Idruro di
sodio Ossido di sodio
Altri cationi
Idrossido di litio Idrossido di
potassio Idrossido di
rubidio Idrossido di
cesio Idrossido di
francio
Composti correlati
Deuterossido di sodio
Salvo indicazione contraria, i dati sono forniti per i materiali nel loro stato standard (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Riferimenti alla casella informativa

L'idrossido di sodio , noto anche come liscivia e soda caustica , è un composto inorganico con la formula NaOH. È un composto ionico solido bianco costituito da cationi di sodio Na +
e
anioni idrossido OH
.

L'idrossido di sodio è una base e un alcali altamente caustici che decompongono le proteine a temperature ambiente normali e possono causare gravi ustioni chimiche . È altamente solubile in acqua , e prontamente assorbe l'umidità e l'anidride carbonica dal dell'aria . Forma una serie di idrati NaOH· n H
2
O
. Il monoidrato NaOH· H
2
O
cristallizza da soluzioni acquose tra 12,3 e 61,8 °C. L'"idrossido di sodio" disponibile in commercio è spesso questo monoidrato e i dati pubblicati possono fare riferimento ad esso invece del composto anidro .

Essendo uno degli idrossidi più semplici, l'idrossido di sodio viene spesso utilizzato insieme all'acqua neutra e all'acido cloridrico acido per dimostrare la scala del pH agli studenti di chimica.

L'idrossido di sodio è utilizzato in molte industrie: nella produzione di pasta di legno e carta , tessuti , acqua potabile , saponi e detersivi e come detergente per scarichi . La produzione mondiale nel 2004 è stata di circa 60 milioni di tonnellate, mentre la domanda è stata di 51 milioni di tonnellate.

Proprietà

Proprietà fisiche

L'idrossido di sodio puro è un solido cristallino incolore che fonde a 318 ° C (604 ° F) senza decomposizione e con un punto di ebollizione di 1.388 ° C (2.530 ° F). È altamente solubile in acqua, con una minore solubilità in solventi polari come etanolo e metanolo . NaOH è insolubile in etere e altri solventi non polari.

Simile all'idratazione dell'acido solforico, la dissoluzione dell'idrossido di sodio solido in acqua è una reazione altamente esotermica in cui viene liberata una grande quantità di calore, che rappresenta una minaccia per la sicurezza attraverso la possibilità di spruzzi. La soluzione risultante è solitamente incolore e inodore. Come con altre soluzioni alcaline, al contatto con la pelle risulta scivoloso a causa del processo di saponificazione che avviene tra NaOH e gli oli naturali della pelle.

Viscosità

Concentrate (50%) soluzioni acquose di idrossido di sodio hanno una caratteristica viscosità , 78 m Pa · s, che è molto maggiore di quella dell'acqua (1,0 mPa · s) e vicino a quello dell'olio di oliva a temperatura ambiente (85 mPa · s) . La viscosità dell'NaOH acquoso, come per qualsiasi prodotto chimico liquido, è inversamente proporzionale alla sua temperatura di servizio, cioè la sua viscosità diminuisce all'aumentare della temperatura e viceversa. La viscosità delle soluzioni di idrossido di sodio gioca un ruolo diretto nella sua applicazione e nel suo stoccaggio.

Idrata

L'idrossido di sodio può formare diversi idrati NaOH· n H
2
O
, che risulta in un diagramma di solubilità complesso che è stato descritto in dettaglio da SU Pickering nel 1893. Gli idrati noti e gli intervalli approssimativi di temperatura e concentrazione (percentuale di massa di NaOH) delle loro soluzioni acquose sature sono:

  • Eptaidrato, NaOH·7 H
    2
    O
    : da -28 °C (18,8%) a -24 °C (22,2%).
  • Pentaidrato, NaOH·5 H
    2
    O
    : da -24 ° C (22,2%) a -17,7 (24,8%).
  • Tetraidrato, NaOH·4 H
    2
    Forma O , α: da -17,7 (24,8%) a +5,4 °C (32,5%).
  • Tetraidrato, NaOH·4 H
    2
    O
    , forma β: metastabile.
  • Triemiidrato, NaOH·3,5 H
    2
    O
    : da +5,4 °C (32,5%) a +15,38 °C (38,8%) e poi a +5,0 °C (45,7%).
  • Triidrato, NaOH·3 H
    2
    O
    : metastabile.
  • Diidrato, NaOH·2 H
    2
    O
    : da +5,0 °C (45,7%) a +12,3 °C (51%).
  • Monoidrato, NaOH· H
    2
    O
    : da +12,3 °C (51%) a 65,10 °C (69%) quindi a 62,63 °C (73,1%).

I primi rapporti si riferiscono a idrati con n = 0,5 o n = 2/3, ma successive attente indagini non sono riuscite a confermare la loro esistenza.

Gli unici idrati con punti di fusione stabili sono NaOH· H
2
O
(65,10 °C) e NaOH·3,5 H
2
O
(15,38 °C). Gli altri idrati, eccetto quelli metastabili NaOH·3 H
2
O
e NaOH·4 H
2
O
(β) può essere cristallizzato da soluzioni di composizione opportuna, come sopra elencato. Tuttavia, le soluzioni di NaOH possono essere facilmente sottoraffreddate di molti gradi, il che consente la formazione di idrati (compresi quelli metastabili) da soluzioni con diverse concentrazioni.

Ad esempio, quando si raffredda una soluzione di NaOH e acqua con rapporto molare 1:2 (52,6% NaOH in massa), il monoidrato normalmente inizia a cristallizzare (a circa 22°C) prima del diidrato. Tuttavia, la soluzione può essere facilmente superraffreddata fino a -15 ° C, a quel punto può cristallizzare rapidamente come diidrato. Quando riscaldato, il solido diidrato può fondere direttamente in una soluzione a 13,35 °C; tuttavia, una volta che la temperatura supera i 12,58 °C. spesso si decompone in monoidrato solido e una soluzione liquida. Anche l' idrato n = 3.5 è difficile da cristallizzare, perché la soluzione si raffredda così tanto che gli altri idrati diventano più stabili.

Una soluzione di acqua calda contenente il 73,1% (in massa) di NaOH è un eutettico che solidifica a circa 62,63 °C come intima miscela di cristalli anidri e monoidrati.

Una seconda composizione eutettica stabile è il 45,4% (massa) di NaOH, che solidifica a circa 4,9 °C in una miscela di cristalli del diidrato e del 3,5-idrato.

Il terzo eutettico stabile ha il 18,4% (massa) di NaOH. Si solidifica a circa -28,7 ° C come una miscela di ghiaccio d'acqua e l'eptaidrato NaOH·7 H
2
O
.

Quando le soluzioni con meno del 18,4% di NaOH vengono raffreddate, il ghiaccio d' acqua cristallizza per primo, lasciando l'NaOH in soluzione.

La forma α del tetraidrato ha densità 1,33 g/cm 3 . Si fonde congruamente a 7,55 °C in un liquido con 35,7% di NaOH e densità 1,392 g/cm 3 , e quindi galleggia su di esso come ghiaccio sull'acqua. Tuttavia, a circa 4,9 °C può invece fondere in modo incongruo in una miscela di NaOH·3,5 H . solido
2
O
e una soluzione liquida.

La forma β del tetraidrato è metastabile e spesso si trasforma spontaneamente nella forma α quando viene raffreddata al di sotto di -20 ° C. Una volta iniziata, la trasformazione esotermica si completa in pochi minuti, con un aumento del 6,5% del volume del solido. La forma β può essere cristallizzata da soluzioni superraffreddate a -26 °C e fonde parzialmente a -1,83 °C.

L'"idrossido di sodio" in commercio è spesso il monoidrato (densità 1,829 g/cm 3 ). I dati fisici nella letteratura tecnica possono riferirsi a questa forma, piuttosto che al composto anidro.

Struttura di cristallo

NaOH e il suo monoidrato formano cristalli ortorombici con i gruppi spaziali Cmcm ( oS8 ) e Pbca (oP24), rispettivamente. Le dimensioni della cella monoidrato sono a = 1,1825, b = 0,6213, c = 0,6069 nm . Gli atomi sono disposti in una struttura a strati simile all'hydrargillite /O Na OO Na O/... Ogni atomo di sodio è circondato da sei atomi di ossigeno, tre ciascuno da anioni idrossile HO
e tre dalle molecole d'acqua. Gli atomi di idrogeno degli idrossili formano forti legami con gli atomi di ossigeno all'interno di ogni strato di O. Gli strati adiacenti di O sono tenuti insieme da legami idrogeno tra le molecole d'acqua.

Proprietà chimiche

Reazione con acidi

L'idrossido di sodio reagisce con gli acidi protici per produrre acqua e i corrispondenti sali. Ad esempio, quando l'idrossido di sodio reagisce con l'acido cloridrico , si forma cloruro di sodio :

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) +H
2
O(l)

In generale, tali reazioni di neutralizzazione sono rappresentate da una semplice equazione ionica netta:

OH
(ac) + H+
(aq) → H
2
O(l)

Questo tipo di reazione con un acido forte rilascia calore, quindi è esotermica . Tali reazioni acido-base possono essere utilizzate anche per le titolazioni . Tuttavia, l'idrossido di sodio non viene utilizzato come standard primario perché è igroscopico e assorbe l' anidride carbonica dall'aria.

Reazione con ossidi acidi

L'idrossido di sodio reagisce anche con gli ossidi acidi , come l' anidride solforosa . Tali reazioni sono spesso utilizzate per " lavare " i gas acidi nocivi (come SO 2 e H 2 S) prodotti nella combustione del carbone e quindi impedire il loro rilascio nell'atmosfera. Per esempio,

2 NaOH + SO
2
→ Na
2
COSÌ
3
+ H
2
oh

Reazione con metalli e ossidi

Il vetro reagisce lentamente con soluzioni acquose di idrossido di sodio a temperatura ambiente per formare silicati solubili . Per questo motivo, i giunti di vetro e i rubinetti esposti all'idrossido di sodio hanno la tendenza a "congelarsi". Boccette e reattori chimici smaltati sono danneggiati dalla lunga esposizione all'idrossido di sodio caldo, che gela anche il vetro. L'idrossido di sodio non attacca il ferro a temperatura ambiente, poiché il ferro non ha proprietà anfotere (cioè si dissolve solo in acido, non in base). Tuttavia, a temperature elevate (ad es. superiori a 500 °C), il ferro può reagire in modo endotermico con l'idrossido di sodio per formare ossido di ferro (III) , sodio metallico e gas idrogeno . Ciò è dovuto alla minore entalpia di formazione dell'ossido di ferro(III) (-824,2 kJ/mol rispetto all'idrossido di sodio (-500 kJ/mol), quindi la reazione è termodinamicamente favorevole, sebbene la sua natura endotermica indichi non spontaneità. la seguente reazione tra idrossido di sodio fuso e limatura di ferro finemente suddivisa:

4 Fe + 6 NaOH → 2 Fe
2
oh
3
+ 6 Na + 3 H
2

Alcuni metalli di transizione , tuttavia, possono reagire vigorosamente con l'idrossido di sodio.

Nel 1986, un'autocisterna in alluminio nel Regno Unito è stata erroneamente utilizzata per trasportare una soluzione di idrossido di sodio al 25%, causando la pressurizzazione del contenuto e danni all'autocisterna. La pressurizzazione era dovuta al gas idrogeno che si produce nella reazione tra idrossido di sodio e alluminio:

2 Al + 2 NaOH + 6 H
2
O → 2 NaAl(OH)
4
+ 3 H
2

precipitante

A differenza dell'idrossido di sodio, che è solubile, gli idrossidi della maggior parte dei metalli di transizione sono insolubili e quindi l'idrossido di sodio può essere utilizzato per precipitare gli idrossidi di metalli di transizione. Si osservano i seguenti colori:

  • Rame - blu
  • Ferro(II) - verde
  • Ferro(III) - giallo/marrone

I sali di zinco e piombo si sciolgono nell'idrossido di sodio in eccesso per dare una soluzione limpida di Na 2 ZnO 2 o Na 2 PbO 2 .

L'idrossido di alluminio viene utilizzato come flocculante gelatinoso per filtrare il particolato nel trattamento dell'acqua . L'idrossido di alluminio viene preparato nell'impianto di trattamento dal solfato di alluminio facendolo reagire con idrossido di sodio o bicarbonato.

Al
2
(COSÌ
4
)
3
+ 6 NaOH → 2 Al(OH)
3
+ 3 Na
2
COSÌ
4
Al
2
(COSÌ
4
)
3
+ 6 NaHCO
3
→ 2 Al(OH)
3
+ 3 Na
2
COSÌ
4
+ 6 CO
2

Saponificazione

L'idrossido di sodio può essere utilizzato per l' idrolisi guidata da basi di esteri (come nella saponificazione ), ammidi e alogenuri alchilici . Tuttavia, la limitata solubilità dell'idrossido di sodio nei solventi organici significa che l' idrossido di potassio (KOH) più solubile è spesso preferito. Toccare la soluzione di idrossido di sodio a mani nude, sebbene non raccomandato, produce una sensazione scivolosa. Ciò accade perché gli oli sulla pelle come il sebo vengono convertiti in sapone. Nonostante la solubilità nel glicole propilenico è improbabile che sostituisca l'acqua nella saponificazione a causa della reazione primaria del glicole propilenico con il grasso prima della reazione tra idrossido di sodio e grasso.

Frazione di massa di NaOH (% in peso) 4 10 20 30 40 50
Concentrazione molare di NaOH (M) 1.04 2.77 6.09 9,95 14.30 19.05
Concentrazione di massa di NaOH (g/l) 41,7 110.9 243.8 398.3 572.0 762.2
Densità della soluzione (g/ml) 1.043 1.109 1.219 1.328 1.430 1.524

Produzione

L'idrossido di sodio è prodotto industrialmente come soluzione al 50% mediante variazioni del processo elettrolitico al cloro . In questo processo viene prodotto anche gas di cloro . L'idrossido di sodio solido si ottiene da questa soluzione per evaporazione dell'acqua. L'idrossido di sodio solido è più comunemente venduto sotto forma di scaglie, granuli e blocchi colati.

Nel 2004, la produzione mondiale è stata stimata in 60 milioni di tonnellate secche di idrossido di sodio e la domanda è stata stimata in 51 milioni di tonnellate. Nel 1998, la produzione mondiale totale è stata di circa 45 milioni di tonnellate . Il Nord America e l'Asia hanno contribuito ciascuno a circa 14 milioni di tonnellate, mentre l'Europa ha prodotto circa 10 milioni di tonnellate. Negli Stati Uniti, il principale produttore di idrossido di sodio è Olin, che ha una produzione annua di circa 5,7 milioni di tonnellate dai siti di Freeport , Texas, e Plaquemine , Louisiana, St Gabriel, Louisiana, McIntosh, Alabama, Charleston, Tennessee, NiagaraFalls, New York e Becancour, Canada. Altri importanti produttori statunitensi includono Oxychem , Westlake , Shintek e Formosa . Tutte queste aziende utilizzano il processo cloruroalcali .

Storicamente, l'idrossido di sodio è stato prodotto trattando il carbonato di sodio con l'idrossido di calcio in una reazione di metatesi che sfrutta il fatto che l'idrossido di sodio è solubile, mentre il carbonato di calcio non lo è. Questo processo è stato chiamato causticizzazione.

Ca(OH)
2
(aq) + Na
2
CO
3
(s) → CaCO
3
(s) + 2 NaOH(acq)

Questo processo è stato sostituito dal processo Solvay alla fine del XIX secolo, che è stato a sua volta soppiantato dal processo al cloruro alcalino che usiamo oggi.

L'idrossido di sodio viene anche prodotto combinando il sodio metallico puro con l'acqua. I sottoprodotti sono gas idrogeno e calore, che spesso provocano una fiamma.

2 Na + 2 H
2
O → 2 NaOH + H
2

Questa reazione è comunemente usata per dimostrare la reattività dei metalli alcalini in ambienti accademici; tuttavia, non è commercialmente praticabile, poiché l'isolamento del sodio metallico viene tipicamente eseguito mediante riduzione o elettrolisi di composti di sodio incluso l'idrossido di sodio.

Usi

L'idrossido di sodio è una base forte e popolare utilizzata nell'industria. L'idrossido di sodio viene utilizzato nella produzione di sali di sodio e detergenti, nella regolazione del pH e nella sintesi organica. Alla rinfusa, è più spesso gestito come una soluzione acquosa , poiché le soluzioni sono più economiche e più facili da gestire.

L'idrossido di sodio viene utilizzato in molti scenari in cui è desiderabile aumentare l' alcalinità di una miscela o neutralizzare gli acidi.

Ad esempio, nell'industria petrolifera, l'idrossido di sodio viene utilizzato come additivo nei fanghi di perforazione per aumentare l' alcalinità nei sistemi di fanghi bentonitici , per aumentare la viscosità del fango e per neutralizzare qualsiasi gas acido (come idrogeno solforato e anidride carbonica ) che può essere incontrati nella formazione geologica man mano che la perforazione progredisce.

Un altro uso è nei test in nebbia salina dove il pH deve essere regolato. L'idrossido di sodio viene utilizzato con l'acido cloridrico per bilanciare il pH. Il sale risultante, NaCl, è l'agente corrosivo utilizzato nel test standard in nebbia salina a pH neutro.

Il petrolio greggio di scarsa qualità può essere trattato con idrossido di sodio per rimuovere le impurità solforose in un processo noto come lavaggio caustico . Come sopra, l'idrossido di sodio reagisce con acidi deboli come idrogeno solforato e mercaptani per produrre sali di sodio non volatili, che possono essere rimossi. I rifiuti che si formano sono tossici e difficili da trattare e per questo motivo il processo è vietato in molti paesi. Nel 2006, Trafigura ha utilizzato il processo e poi ha scaricato i rifiuti in Costa d'Avorio .

Altri usi comuni dell'idrossido di sodio includono:

  • È usato per fare saponi e detersivi. L'idrossido di sodio viene utilizzato per le saponette dure mentre l'idrossido di potassio viene utilizzato per i saponi liquidi. L'idrossido di sodio viene utilizzato più spesso dell'idrossido di potassio perché è più economico ed è necessaria una quantità minore.
  • È usato come detergenti per scarichi che contengono idrossido di sodio che convertono i grassi e il grasso che possono ostruire i tubi in sapone, che si dissolve in acqua. (vedi detergente )
  • Viene utilizzato per realizzare fibre tessili artificiali (come il rayon ).
  • Viene utilizzato nella fabbricazione della carta . Circa il 56% dell'idrossido di sodio prodotto viene utilizzato dall'industria, il 25% del quale viene utilizzato nell'industria della carta. (vedi spappolamento chimico )
  • Viene utilizzato nella purificazione del minerale di bauxite da cui viene estratto il metallo di alluminio . Questo è noto come processo Bayer . (vedi dissoluzione di metalli e composti anfoteri )
  • Viene utilizzato nello sgrassaggio dei metalli, nella raffinazione del petrolio e nella produzione di coloranti e candeggianti .
  • Viene utilizzato negli impianti di trattamento delle acque per la regolazione del pH.
  • È usato per trattare bagel e pasta di pretzel, conferendo la caratteristica finitura lucida.

spappolamento chimico

L'idrossido di sodio è anche ampiamente utilizzato nella produzione di pasta di legno per la produzione di carta o fibre rigenerate. Insieme al solfuro di sodio , l'idrossido di sodio è un componente chiave della soluzione del liquore bianco utilizzato per separare la lignina dalle fibre di cellulosa nel processo kraft . Svolge anche un ruolo chiave in diverse fasi successive del processo di sbiancamento della polpa marrone risultante dal processo di spappolamento. Queste fasi includono la delignificazione dell'ossigeno , l' estrazione ossidativa e l'estrazione semplice, che richiedono tutte un ambiente fortemente alcalino con un pH > 10,5 alla fine delle fasi.

Digestione dei tessuti

In modo simile, l'idrossido di sodio viene utilizzato per digerire i tessuti, come in un processo che un tempo veniva utilizzato con gli animali da fattoria. Questo processo prevedeva il posizionamento di una carcassa in una camera sigillata, quindi l'aggiunta di una miscela di idrossido di sodio e acqua (che rompe i legami chimici che mantengono intatta la carne). Questo alla fine trasforma il corpo in un liquido dall'aspetto simile al caffè, e l'unico solido che rimane sono gli scafi ossei, che potrebbero essere schiacciati tra la punta delle dita.

L'idrossido di sodio è spesso usato nel processo di decomposizione del roadkill scaricato nelle discariche dagli appaltatori dello smaltimento degli animali. Per la sua disponibilità e il basso costo, è stato utilizzato dai criminali per smaltire i cadaveri. La serial killer italiana Leonarda Cianciulli ha usato questa sostanza chimica per trasformare i cadaveri in sapone. In Messico, un uomo che lavorava per i cartelli della droga ha ammesso di aver smaltito oltre 300 corpi con esso.

L'idrossido di sodio è una sostanza chimica pericolosa per la sua capacità di idrolizzare le proteine. Se una soluzione diluita viene versata sulla pelle, possono verificarsi ustioni se l'area non viene lavata accuratamente e per diversi minuti con acqua corrente. Gli schizzi negli occhi possono essere più gravi e possono portare alla cecità.

Dissoluzione di metalli e composti anfoteri

Basi robuste attacco alluminio . L'idrossido di sodio reagisce con l'alluminio e l'acqua per rilasciare gas idrogeno. L'alluminio prende l'atomo di ossigeno dall'idrossido di sodio, che a sua volta prende l'atomo di ossigeno dall'acqua, e rilascia i due atomi di idrogeno, la reazione produce così gas idrogeno e alluminato di sodio . In questa reazione, l'idrossido di sodio agisce come agente per rendere la soluzione alcalina, in cui l'alluminio può dissolversi.

2 Al + 2 NaOH + 2 H
2
O → 2 NaAlO
2
+ 3H
2

L'alluminato di sodio è una sostanza chimica inorganica utilizzata come fonte efficace di idrossido di alluminio per molte applicazioni industriali e tecniche. L'alluminato di sodio puro (anidro) è un solido cristallino bianco avente una formula variamente data come NaAlO
2
, NaAl(OH)
4
<
(idratato), Na
2
oh
.
Al
2
oh
3
, o Na
2
Al
2
oh
4
. La formazione di sodio tetraidrossoalluminato (III) o sodio alluminato idrato è data da:

2Al + 2NaOH + 6H
2
O → 2 NaAl(OH)
4
+ 3 H
2

Questa reazione può essere utile nell'incisione , nella rimozione dell'anodizzazione o nella conversione di una superficie lucida in una finitura satinata, ma senza ulteriori passivazioni come l' anodizzazione o l' alodina la superficie può degradarsi, sia in condizioni di uso normale che in condizioni atmosferiche gravose.

Nel processo Bayer , l'idrossido di sodio viene utilizzato nella raffinazione di minerali contenenti allumina ( bauxite ) per produrre allumina ( ossido di alluminio ), che è la materia prima utilizzata per produrre alluminio metallico tramite il processo elettrolitico Hall-Héroult . Poiché l'allumina è anfotera , si dissolve nell'idrossido di sodio, lasciando le impurità meno solubili a pH elevato come gli ossidi di ferro sotto forma di un fango rosso altamente alcalino .

Altri metalli anfoteri sono zinco e piombo che si sciolgono in soluzioni di idrossido di sodio concentrato per dare sodio zincate e sodio piombato rispettivamente.

Reagente di esterificazione e transesterificazione

L'idrossido di sodio è tradizionalmente utilizzato nella produzione di sapone ( sapone a freddo , saponificazione ). Fu realizzato nell'ottocento per un prodotto a superficie dura piuttosto che liquido perché più facile da immagazzinare e trasportare.

Per la produzione di biodiesel , l'idrossido di sodio viene utilizzato come catalizzatore per la transesterificazione del metanolo e dei trigliceridi. Funziona solo con idrossido di sodio anidro , perché combinato con l'acqua il grasso si trasformerebbe in sapone , che sarebbe contaminato dal metanolo . L'NaOH è usato più spesso dell'idrossido di potassio perché è più economico ed è necessaria una quantità minore. A causa dei costi di produzione, l'NaOH, che viene prodotto utilizzando il sale comune, è più economico dell'idrossido di potassio.

Preparazione del cibo

Gli usi alimentari dell'idrossido di sodio includono il lavaggio o il peeling chimico di frutta e verdura , la lavorazione del cioccolato e del cacao , la produzione di coloranti al caramello , la scottatura del pollame , la lavorazione delle bibite e l'addensamento del gelato . Le olive vengono spesso messe a bagno nell'idrossido di sodio per ammorbidirle; I pretzel e gli involtini di liscivia tedeschi vengono glassati con una soluzione di idrossido di sodio prima della cottura per renderli croccanti. A causa della difficoltà di ottenere idrossido di sodio alimentare in piccole quantità per uso domestico, il carbonato di sodio viene spesso utilizzato al posto dell'idrossido di sodio. È noto come numero E E524.

Gli alimenti specifici elaborati con idrossido di sodio includono:

  • I pretzel tedeschi vengono affogati in una soluzione bollente di carbonato di sodio o una soluzione fredda di idrossido di sodio prima della cottura, che contribuisce alla loro crosta unica.
  • L'acqua di liscivia è un ingrediente essenziale nella crosta dei tradizionali dolci della luna cinesi al forno.
  • La maggior parte dei noodle cinesi di colore giallo sono fatti con acqua di liscivia, ma vengono comunemente scambiati per contenere uova.
  • Una varietà di zongzi utilizza l'acqua di liscivia per conferire un sapore dolce.
  • L'idrossido di sodio è anche la sostanza chimica che provoca la gelificazione degli albumi nella produzione delle uova Century .
  • Alcuni metodi di preparazione delle olive prevedono di sottoporle a una salamoia a base di liscivia.
  • Il dolce filippino ( kakanin ) chiamato kutsinta utilizza una piccola quantità di acqua di liscivia per aiutare a dare alla pastella di farina di riso una consistenza gelatinosa. Un processo simile viene utilizzato anche nel kakanin noto come pitsi-pitsi o pichi-pichi, tranne per il fatto che la miscela utilizza manioca grattugiata anziché farina di riso.
  • Il piatto norvegese noto come lutefisk (da lutfisk , "pesce liscivia").
  • I bagel vengono spesso bolliti in una soluzione di liscivia prima della cottura, contribuendo alla loro crosta lucida.
  • Hominy è chicchi di mais essiccati (mais) ricostituiti mediante immersione in acqua di liscivia . Questi si espandono considerevolmente in dimensioni e possono essere ulteriormente lavorati friggendo per produrre noci di mais o essiccando e macinando per ottenere grana . Hominy è usato per creare Masa , una farina popolare utilizzata nella cucina messicana per fare tortillas di mais e tamales . Nixtamal è simile, ma utilizza l'idrossido di calcio invece dell'idrossido di sodio.

Agente di pulizia

L'idrossido di sodio è spesso usato come agente di pulizia industriale dove è spesso chiamato "caustico". Viene aggiunto all'acqua, riscaldato e quindi utilizzato per pulire le apparecchiature di processo, i serbatoi di stoccaggio, ecc. Può dissolvere grasso , oli , grassi e depositi a base di proteine . Viene anche utilizzato per la pulizia dei tubi di scarico dei rifiuti sotto lavelli e scarichi nelle proprietà domestiche. I tensioattivi possono essere aggiunti alla soluzione di idrossido di sodio per stabilizzare le sostanze disciolte e quindi prevenire la rideposizione. Una soluzione di immersione all'idrossido di sodio viene utilizzata come potente sgrassante su teglie in acciaio inossidabile e vetro. È anche un ingrediente comune nei detergenti per forno.

Un uso comune dell'idrossido di sodio è nella produzione di detersivi per lavapezzi . I detergenti per lavapezzi a base di idrossido di sodio sono alcuni dei prodotti chimici per la pulizia dei lavapezzi più aggressivi. I detergenti a base di idrossido di sodio comprendono tensioattivi, antiruggine e antischiuma. Una lavapezzi riscalda l'acqua e il detergente in un armadio chiuso, quindi spruzza l'idrossido di sodio riscaldato e l'acqua calda a pressione contro le parti sporche per applicazioni di sgrassaggio. L'idrossido di sodio utilizzato in questo modo ha sostituito molti sistemi a base di solventi nei primi anni '90, quando il tricloroetano fu bandito dal Protocollo di Montreal . Le lavapezzi a base di detergente con acqua e idrossido di sodio sono considerate un miglioramento ambientale rispetto ai metodi di pulizia a base di solventi.

I negozi di ferramenta classificano l'idrossido di sodio da utilizzare come un tipo di detergente per scarichi .
Sverniciatura con soda caustica

L'idrossido di sodio viene utilizzato in casa come un tipo di apriscatole per sbloccare gli scarichi ostruiti, di solito sotto forma di un cristallo secco o come un gel liquido denso. L'alcali dissolve i grassi per produrre prodotti solubili in acqua . Idrolizza anche le proteine come quelle che si trovano nei capelli che possono ostruire le condutture dell'acqua. Queste reazioni sono accelerate dal calore generato quando l'idrossido di sodio e gli altri componenti chimici del detergente si dissolvono in acqua. Tali detergenti per scarichi alcalini e le loro versioni acide sono altamente corrosivi e devono essere maneggiati con grande cautela.

L'idrossido di sodio è usato in alcuni rilassanti per lisciare i capelli . Tuttavia, a causa dell'elevata incidenza e intensità delle ustioni chimiche, i produttori di rilassanti chimici utilizzano altri prodotti chimici alcalini nei preparati disponibili per i consumatori medi. I rilassanti all'idrossido di sodio sono ancora disponibili, ma sono usati principalmente da professionisti.

Una soluzione di idrossido di sodio in acqua era tradizionalmente usata come sverniciatore più comune sugli oggetti in legno. Il suo utilizzo è diventato meno comune, perché può danneggiare la superficie del legno, alzando le venature e macchiando il colore.

Trattamento delle acque

L'idrossido di sodio viene talvolta utilizzato durante la purificazione dell'acqua per aumentare il pH delle riserve idriche. L'aumento del pH rende l'acqua meno corrosiva per le tubature e riduce la quantità di piombo, rame e altri metalli tossici che possono dissolversi nell'acqua potabile.

Usi storici

L'idrossido di sodio è stato utilizzato per rilevare l'avvelenamento da monossido di carbonio , con campioni di sangue di tali pazienti che diventano di colore vermiglio dopo l'aggiunta di poche gocce di idrossido di sodio. Oggi, l'avvelenamento da monossido di carbonio può essere rilevato mediante ossimetria da CO .

In miscele cementizie, malte, calcestruzzo, boiacche

L'idrossido di sodio è utilizzato in alcuni plastificanti per miscele di cemento. Questo aiuta ad omogeneizzare gli impasti cementizi, prevenendo la segregazione di sabbie e cemento, diminuisce la quantità di acqua richiesta in un impasto e aumenta la lavorabilità del prodotto cementizio, sia esso malta, intonaco o calcestruzzo.

Sperimentale

flavonoidi

Vedi: Test dell'idrossido di sodio per i flavonoidi

Accumulo di calore estate-inverno

I ricercatori dell'EMPA stanno sperimentando l'idrossido di sodio concentrato (NaOH) come accumulo termico o mezzo di riserva stagionale per il riscaldamento degli ambienti domestici . Se l'acqua viene aggiunta all'idrossido di sodio (NaOH) solido o concentrato, viene rilasciato calore. La diluizione è esotermica : l'energia chimica viene rilasciata sotto forma di calore. Al contrario, applicando energia termica in una soluzione diluita di idrossido di sodio, l'acqua evapora in modo che la soluzione diventi più concentrata e quindi immagazzina il calore fornito come energia chimica latente .

Moderatore di neutroni

Seaborg Technologies sta lavorando a un progetto di reattore in cui NaOH viene utilizzato come moderatore di neutroni.

Sicurezza

Ustioni chimiche causate dalla soluzione di idrossido di sodio fotografate 44 ore dopo l'esposizione.

Come altri acidi e alcali corrosivi , gocce di soluzioni di idrossido di sodio possono facilmente decomporre proteine e lipidi nei tessuti viventi tramite idrolisi dell'ammide e dell'estere , che di conseguenza causano ustioni chimiche e possono indurre cecità permanente al contatto con gli occhi. Gli alcali solidi possono anche esprimere la loro natura corrosiva se c'è acqua, come il vapore acqueo. Pertanto, quando si maneggia questa sostanza chimica o le sue soluzioni, è necessario utilizzare sempre dispositivi di protezione , come guanti di gomma , indumenti di sicurezza e protezione per gli occhi . Le misure standard di primo soccorso per le fuoriuscite di alcali sulla pelle sono, come per altri corrosivi, l'irrigazione con grandi quantità di acqua. Il lavaggio viene continuato per almeno dieci-quindici minuti.

Inoltre, la dissoluzione dell'idrossido di sodio è altamente esotermica e il calore risultante può causare ustioni da calore o incendiare sostanze infiammabili. Produce anche calore quando reagito con acidi.

L'idrossido di sodio è anche leggermente corrosivo per il vetro , che può causare danni ai vetri o causare il legame dei giunti di vetro smerigliato . L'idrossido di sodio è corrosivo per diversi metalli, come l' alluminio che reagisce con l'alcali per produrre gas idrogeno infiammabile a contatto:

2 Al + 6 NaOH → 3 H
2
+ 2 Na
3
AlO
3
2 Al + 2 NaOH + 2 H
2
O → 3 H
2
+ 2 NaAlO
2
2 Al + 2 NaOH + 6 H
2
O → 3 H
2
+ 2 NaAl(OH)
4

Magazzinaggio

È necessaria un'attenta conservazione quando si maneggia l'idrossido di sodio per l'uso, in particolare i volumi sfusi. È sempre consigliabile seguire le linee guida per lo stoccaggio di NaOH corrette e mantenere la sicurezza del lavoratore/dell'ambiente, dato il rischio di ustione della sostanza chimica.

L'idrossido di sodio viene spesso immagazzinato in bottiglie per l'uso in laboratorio su piccola scala, all'interno di contenitori intermedi alla rinfusa ( contenitori di volume medio) per la movimentazione e il trasporto delle merci, o all'interno di grandi serbatoi di stoccaggio fissi con volumi fino a 100.000 galloni per la produzione o impianti di acque reflue con ampio NaOH utilizzo. I materiali comuni compatibili con l'idrossido di sodio e spesso utilizzati per lo stoccaggio di NaOH includono: polietilene ( HDPE , normale, XLPE , meno comune), acciaio al carbonio , cloruro di polivinile (PVC), acciaio inossidabile e plastica rinforzata con fibra di vetro (FRP, con un resistente rivestimento).

L'idrossido di sodio deve essere conservato in contenitori ermetici per preservare la sua normalità poiché assorbirà l'acqua dall'atmosfera.

Storia

L'idrossido di sodio è stato preparato per la prima volta dai produttori di sapone. Un procedimento per fare l'idrossido di sodio è apparso come parte di una ricetta per fare il sapone in un libro arabo della fine del XIII secolo: Al-mukhtara' fi funun min al-suna' (Invenzioni dalle varie arti industriali), che è stato compilato da al -Muzaffar Yusuf ibn 'Umar ibn 'Ali ibn Rasul (m. 1295), re dello Yemen. La ricetta chiamata per il passaggio dell'acqua ripetutamente attraverso una miscela di alcali (arabo: al-qily , dove qily è cenere Saltwort piante, che sono ricchi di sodio, di conseguenza alcalino era impura sodio carbonato ) e calce ( ossido di calcio , CaO), per cui si ottiene una soluzione di idrossido di sodio. Anche i produttori di sapone europei hanno seguito questa ricetta. Quando nel 1791 il chimico e chirurgo francese Nicolas Leblanc (1742-1806) brevettò un processo per produrre in serie il carbonato di sodio , il "carbonato di sodio" naturale (carbonato di sodio impuro ottenuto dalle ceneri di piante ricche di sodio) fu sostituito da questa versione artificiale. Tuttavia, nel XX secolo, l' elettrolisi del cloruro di sodio era diventata il metodo principale per la produzione di idrossido di sodio.

Guarda anche

Riferimenti

Bibliografia

link esterno