Natri hydroxit, còn được gọi là dung dịch kiềm và xút, là một hợp chất vô cơ với công thức NaOH. Nó là một hợp chất ion rắn màu trắng bao gồm các cation natri Na + và anion hydroxit OH−. Cùng Mela tìm hiểu tất tần tật về NaOH qua bài viết dưới đây.
Natri hydroxit là một chất kiềm và bazơ ăn da cao, phân hủy protein ở nhiệt độ môi trường bình thường và có thể gây bỏng hóa chất nghiêm trọng. Nó rất dễ hòa tan trong nước và dễ dàng hấp thụ độ ẩm và carbon dioxide từ không khí. Nó tạo thành một loạt các
- hiđrat NaOH
- nH2O
- NaOH monohydrat
- H2O
Được kết tinh từ các dung dịch nước trong khoảng 12,3 đến 61,8 ° C. “Natri hydroxit” có sẵn trên thị trường thường là monohydrat này và dữ liệu được công bố có thể đề cập đến nó thay vì hợp chất khan.
Đặc điểm
NaOH Những diều bạn cần biết
Đặc điểm hóa học
Natri hydroxit tinh khiết là
- Chất rắn kết tinh không màu
- Nóng chảy ở 318 ° C (604 ° F) mà không bị phân hủy
- Có điểm sôi là 1,388 ° C (2,530 ° F)
- Có khả năng hòa tan cao trong nước
- Với độ hòa tan thấp hơn trong các dung môi phân cực như etanol và metanol
- NaOH không tan trong ete và các dung môi không phân cực khác
Tương tự như quá trình hydrat hóa axit sulfuric, sự hòa tan natri hydroxit rắn trong nước là một phản ứng tỏa nhiệt cao,nơi một lượng lớn nhiệt được giải phóng. Gây ra mối đe dọa đối với sự an toàn do khả năng bắn tung tóe. Dung dịch thu được thường không màu, không mùi. Cũng như các dung dịch kiềm khác, cảm giác trơn trượt khi tiếp xúc với da do quá trình xà phòng hóa xảy ra giữa NaOH và dầu tự nhiên của da.
Độ nhớt
Dung dịch natri hydroxit đậm đặc (50%) có độ nhớt đặc trưng, 78 mPa · s, lớn hơn nhiều so với độ nhớt của nước (1,0 mPa · s) và gần với độ nhớt của dầu ô liu (85 mPa · s) ở nhiệt độ phòng. Độ nhớt của NaOH lỏng, như với bất kỳ hóa chất lỏng nào, có quan hệ nghịch với nhiệt độ phục vụ của nó. Tức là độ nhớt của nó giảm khi nhiệt độ tăng và ngược lại. Độ nhớt của dung dịch natri hydroxit đóng một vai trò trực tiếp trong ứng dụng cũng như bảo quản của nó.
Hydrat
Natri hiđroxit có thể tạo thành một số hiđrat NaOH · nH2O, dẫn đến một biểu đồ hòa tan phức tạp được S. U. Pickering vào năm 1893. Các hiđratcacbon đã biết và khoảng nhiệt độ và nồng độ gần đúng (phần trăm khối lượng của NaOH) của dung dịch nước bão hòa của chúng là:
- Heptahydrat, NaOH · 7H2O: từ −28 ° C (18,8%) đến −24 ° C (22,2%).
- Pentahydrat, NaOH · 5H2O: từ −24 ° C (22,2%) đến −17,7 (24,8%).
- Tetrahydrat, NaOH · 4H2O, dạng α: từ −17,7 (24,8%) đến +5,4 ° C (32,5%).
- Tetrahydrat, NaOH · 4H2O, dạng β: dễ di căn.
- Trihemihydrat, NaOH · 3.5H2O: từ +5,4 ° C (32,5%) đến +15,38 ° C (38,8%) và sau đó đến +5,0 ° C (45,7%).
- Trihydrat, NaOH · 3H2O: khả vi
- Dihydrat, NaOH · 2H2O: từ +5,0 ° C (45,7%) đến +12,3 ° C (51%).
- Monohydrat, NaOH · H2O: từ +12,3 ° C (51%) đến 65,10 ° C (69%) sau đó đến 62,63 ° C (73,1%).
Các báo cáo ban đầu đề cập đến hydrat với n = 0,5 hoặc n = 2/3, nhưng các cuộc điều tra cẩn thận sau đó đã không xác nhận được sự tồn tại của chúng.
Cấu trúc tinh thể
NaOH và monohydrat của nó tạo thành các tinh thể trực thoi với các nhóm không gian lần lượt là
- Cmcm (oS8)
- Pbca (oP24)
Kích thước của tế bào monohydrat là a = 1,1825, b = 0,6213, c = 0,6069 nm. Các nguyên tử được sắp xếp theo cấu trúc lớp giống hydrargillite, với mỗi nguyên tử natri được bao quanh bởi
- sáu nguyên tử oxy
- ba nguyên tử từ ion hydroxit
- ba nguyên tử từ phân tử nước
Các nguyên tử hydro của các hydroxyl tạo liên kết bền chặt với các nguyên tử oxy trong mỗi lớp O. Các lớp O liền kề được giữ với nhau bằng liên kết hydro giữa các phân tử nước.
Phản ứng với axit
Natri hydroxit phản ứng với axit protic để tạo ra nước và các muối tương ứng.
Ví dụ: Khi natri hydroxit phản ứng với axit clohydric, natri clorua được tạo thành:
NaOH + HCl -> NaCl + H2O
Nói chung, các phản ứng trung hòa như vậy được biểu diễn bằng một phương trình ion thuần đơn giản:
O + H -> H2O
Loại phản ứng này với một axit mạnh sẽ giải phóng nhiệt và do đó tỏa nhiệt. Các phản ứng axit-bazơ như vậy cũng có thể được sử dụng để chuẩn độ. Tuy nhiên, natri hydroxit không được sử dụng làm chất chuẩn chính vì nó hút ẩm và hấp thụ carbon dioxide từ không khí.
Phản ứng với oxit axit
Natri hydroxit cũng phản ứng với các oxit có tính axit, chẳng hạn như lưu huỳnh đioxit. Các phản ứng như vậy thường được sử dụng để “lọc” các khí có tính axit có hại (như SO2 và H2S) được tạo ra trong quá trình đốt than và do đó ngăn chặn việc thải chúng vào khí quyển. Ví dụ,
2 NaOH + SO2 -> Na2SO3 + H2O
Phản ứng với kim loại và oxit
Hãy xem xét phản ứng sau đây giữa natri hiđroxit nóng chảy và mạt sắt đã được chia nhỏ:
2Fe + 3 NaOH -> Fe2O3 + 3 Na + 3/2 H2
Tuy nhiên, một số kim loại chuyển tiếp có thể phản ứng mạnh với natri hydroxit trong điều kiện nhẹ hơn.
Năm 1986, một tàu chở dầu bằng đường nhôm ở Anh đã bị sử dụng nhầm để vận chuyển dung dịch natri hydroxit 25%, gây ra áp suất bên trong và hư hỏng tàu chở dầu. Áp suất là do khí hydro được tạo ra trong phản ứng giữa natri hydroxit và nhôm:
Al + NaOH + 3 H2O -> NaAl (OH) 4 + 3/2 H2
Chất kết tủa
Không giống như natri hiđroxit có thể hòa tan, hiđroxit của hầu hết các kim loại chuyển tiếp không hòa tan, và do đó natri hiđroxit có thể được sử dụng để kết tủa các hiđroxit kim loại chuyển tiếp. Các màu sau đây được quan sát thấy:
- Đồng – xanh lam
- Sắt (II) – xanh lục
- Sắt (III) – vàng / nâu
Muối kẽm và muối chì tan trong dd NaOH dư thu được dung dịch trong suốt là Na2ZnO2 hoặc Na2PbO2.
Nhôm hydroxit được sử dụng như một chất keo tụ để lọc bỏ các chất dạng hạt trong xử lý nước. Nhôm hydroxit được điều chế tại nhà máy xử lý từ nhôm sunfat bằng cách cho nó phản ứng với natri hydroxit hoặc bicacbonat.
Al2(SO4)3 + 6 NaOH -> 2 Al(OH)3 + 3Na2SO4
Al2(SO4)3 + 6 NaHCO3 -> 2 Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 6CO2
Xà phòng hóa
Natri hydroxit có thể được sử dụng để thủy phân
- các este (như trong quá trình xà phòng hóa)
- các amit và ankyl halogenua
Tuy nhiên, khả năng hòa tan hạn chế của natri hydroxit trong dung môi hữu cơ có nghĩa là kali hydroxit (KOH) hòa tan nhiều hơn thường được ưu tiên hơn. Nếu không nên dùng tay không chạm vào dung dịch natri hydroxit sẽ tạo ra cảm giác trơn trượt. Điều này xảy ra do dầu trên da như bã nhờn được chuyển hóa thành xà phòng.
Sản xuất
- Ca(OH)2+ Na2CO3-> CaCO3+ 2 NaOH
Quy trình này được thay thế bởi quy trình Solvay vào cuối thế kỷ 19, được thay thế bởi quy trình Leblanc và sau đó là quy trình chloralkali đang được sử dụng ngày nay.
Natri hydroxit cũng được sản xuất bằng cách kết hợp kim loại natri nguyên chất với nước. Các sản phẩm phụ là khí hydro và nhiệt, thường dẫn đến ngọn lửa.
- Na+ H2O-> NaOH+ 1/2 H2
Phản ứng này thường được sử dụng để chứng minh khả năng phản ứng của các kim loại kiềm trong môi trường học thuật; tuy nhiên, nó không khả thi về mặt thương mại, vì việc cô lập natri kim loại thường được thực hiện bằng cách khử hoặc điện phân các hợp chất natri bao gồm natri hydroxit.
Sử dụng
- Natri hydroxit là một bazơ mạnh phổ biến được sử dụng trong công nghiệp
- Natri hydroxit được sử dụng trong nhiều trường hợp muốn tăng độ kiềm của hỗn hợp hoặc để trung hòa axit
Các ứng dụng phổ biến khác của natri hydroxit bao gồm:
- Để làm xà phòng và chất tẩy rửa: Natri hydroxit được sử dụng cho xà phòng cứng trong khi kali hydroxit được sử dụng cho xà phòng lỏng. natri hydroxit được sử dụng thường xuyên hơn kali hydroxit vì nó rẻ hơn và cần một lượng nhỏ hơn. Vì chất tẩy rửa cống có chứa natri hydroxit chuyển hóa chất béo và dầu mỡ có thể làm tắc nghẽn đường ống thành xà phòng, hòa tan trong nước.
- Để làm sợi dệt nhân tạo (chẳng hạn như Rayon).
- Sử dụng trong sản xuất giấy: Khoảng 56% natri hydroxit được sản xuất được sử dụng trong ngành công nghiệp, 25% trong số đó được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy. (xem nghiền bột hóa chất)
- Tinh chế quặng bôxít mà từ đó nhôm kim loại được chiết xuất: Đây được gọi là quy trình Bayer. (xem sự hòa tan các kim loại và hợp chất lưỡng tính)
- Sử dụng trong kim loại khử mỡ, lọc dầu, và làm thuốc nhuộm và chất tẩy trắng.
- Sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để điều chỉnh độ pH.
- Dùng để xử lý bánh mì tròn và bột bánh quy, tạo ra lớp vỏ sáng bóng đặc biệt.
Nghiền bột hóa chất
Natri hydroxit cũng được sử dụng rộng rãi trong việc
- nghiền gỗ để làm giấy
- sợi tái sinh
Cùng với natri sunfua, natri hydroxit là thành phần chính của dung dịch chất lỏng màu trắng được sử dụng để tách lignin khỏi sợi xenlulo trong quá trình kraft. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong một số giai đoạn sau của quá trình tẩy trắng bột giấy màu nâu do quá trình nghiền thành bột. Các giai đoạn này bao gồm:
- khử oxy hóa
- chiết xuất oxy hóa
- chiết xuất đơn giản
Tất cả đều yêu cầu môi trường kiềm mạnh với độ pH> 10,5 ở cuối giai đoạn.
Tiêu hóa mô
Theo cách tương tự, natri hydroxit được sử dụng để tiêu hóa các mô, như trong quy trình được sử dụng với động vật nông trại cùng một lúc. Quá trình này bao gồm việc
- đặt thân thịt vào một buồng kín,
- sau đó thêm một hỗn hợp natri hydroxit và nước (chất này phá vỡ các liên kết hóa học giữ cho thịt nguyên vẹn).
Điều này cuối cùng biến cơ thể thành một chất lỏng có màu nâu sẫm, và chất rắn duy nhất còn lại là vỏ xương. Có thể bị nghiền nát giữa các đầu ngón tay của một người.
Natri hydroxit là một hóa chất nguy hiểm do khả năng thủy phân protein. Nếu dung dịch loãng bị đổ lên da, có thể bị bỏng nếu vùng da đó không được rửa kỹ và trong vài phút bằng vòi nước chảy. Các tia bắn vào mắt có thể nghiêm trọng hơn và có thể dẫn đến mù lòa.
Hòa tan các hợp chất và kim loại lưỡng tính
Bazơ mạnh tấn công nhôm. Natri hiđroxit phản ứng với nhôm và nước để giải phóng khí hiđro. Nhôm lấy nguyên tử oxy từ natri hydroxit, lần lượt lấy nguyên tử oxy từ nước và giải phóng hai nguyên tử hydro. Do đó, phản ứng tạo ra khí hydro và natri aluminat. Trong phản ứng này, natri hiđroxit đóng vai trò là tác nhân làm cho dung dịch có tính kiềm, nhôm có thể hòa tan vào.
Al + NaOH + H2O -> NaAlO2 + 3/2 H2
Natri aluminat là một hóa chất vô cơ được sử dụng như một nguồn nhôm hydroxit hiệu quả cho nhiều ứng dụng công nghiệp và kỹ thuật. Natri aluminat tinh khiết (khan) là chất rắn kết tinh màu trắng có công thức biến đổi là NaAlO2, Na3AlO3, NaAl (OH) 4, Na2O · Al2O3 hoặc Na2Al2O4. Sự hình thành natri tetrahydroxoaluminat (III) hoặc natri aluminat ngậm nước được đưa ra bởi:
Al + NaOH + 3 H2O -> NaAl (OH) 4 + 3/2 H2
Phản ứng này có thể hữu ích trong việc ăn mòn, loại bỏ anot hóa hoặc chuyển đổi bề mặt đã đánh bóng sang bề mặt hoàn thiện giống như sa tanh, nhưng nếu không bị động thêm như anot hóa hoặc alodining thì bề mặt có thể bị xuống cấp, trong điều kiện sử dụng bình thường hoặc trong điều kiện khí quyển khắc nghiệt.
Esterification và thuốc thử transesterification
Natri hydroxit theo truyền thống được sử dụng trong sản xuất xà phòng (xà phòng quá trình lạnh, xà phòng hóa). Nó được sản xuất vào thế kỷ 19 cho bề mặt cứng hơn là sản phẩm lỏng vì nó dễ bảo quản và vận chuyển hơn.
Để sản xuất dầu diesel sinh học, natri hydroxit được sử dụng làm chất xúc tác cho quá trình chuyển hóa metanol và chất béo trung tính. Điều này chỉ tác dụng với natri hydroxit khan. NaOH được sử dụng thường xuyên hơn kali hydroxit vì nó rẻ hơn và cần một lượng nhỏ hơn. Do chi phí sản xuất, NaOH, được sản xuất bằng muối thông thường rẻ hơn kali hydroxit.
Thức ăn
Các loại thực phẩm cụ thể được chế biến bằng natri hydroxit bao gồm:
- Bánh quy của Đức được luộc trong dung dịch natri cacbonat sôi hoặc dung dịch natri hydroxit lạnh trước khi nướng, góp phần tạo nên lớp vỏ độc đáo của chúng.
- Nước lye là một thành phần thiết yếu trong lớp vỏ của bánh trung thu nướng truyền thống của Trung Quốc.
- Hầu hết các loại mì Trung Quốc có màu vàng đều được làm từ nước kiềm nhưng thường bị nhầm là có chứa trứng.
- Một số loại zongzi sử dụng nước kiềm để tạo ra hương vị ngọt ngào.
- Natri hydroxit cũng là hóa chất gây ra sự kết dính của lòng trắng trứng trong quá trình sản xuất trứng Century.
- Một số phương pháp chuẩn bị ô liu liên quan đến việc ngâm chúng vào nước muối pha dung dịch kiềm.
- Món tráng miệng của người Philippines (tiếng Philippines: kakanin) được gọi là kutsinta sử dụng một lượng nhỏ nước kiềm để giúp bột gạo có độ sệt như thạch. Một quy trình tương tự cũng được sử dụng trong kakanin được gọi là pitsi-pitsi hoặc pichi-pichi ngoại trừ hỗn hợp này sử dụng sắn bào thay vì bột gạo.
- Món ăn Na Uy được gọi là lutefisk (tiếng Na Uy: lutfisk, lit. ‘cá kiềm’).
- Bánh mì tròn thường được đun sôi trong dung dịch kiềm trước khi nướng, góp phần tạo nên lớp vỏ sáng bóng của chúng.
- Hominy là hạt ngô (ngô) khô được hoàn nguyên bằng cách ngâm trong nước dung dịch kiềm.
Chất tẩy rửa
Natri hydroxit thường được sử dụng làm chất tẩy rửa công nghiệp, nơi nó thường được gọi là “xút”. Nó được thêm vào nước, đun nóng, và sau đó được sử dụng để:
- làm sạch thiết bị chế biến,
- bể chứa, vv
- nó có thể hòa tan mỡ, dầu, chất béo và cặn bẩn từ protein.
- làm sạch đường ống xả chất thải dưới bồn rửa và cống rãnh trong các khu sinh hoạt.
Các chất hoạt động bề mặt có thể được thêm vào dung dịch natri hydroxit để ổn định các chất hòa tan và do đó ngăn ngừa sự tái kết tủa. Dung dịch ngâm natri hydroxit được sử dụng làm chất tẩy nhờn mạnh trên đồ nướng bằng thép không gỉ và thủy tinh. Nó cũng là một thành phần phổ biến trong chất tẩy rửa lò nướng.
Làm đẹp (Làm tóc)
NaOH
Natri hydroxit được sử dụng trong một số loại thuốc để làm thẳng tóc. Tuy nhiên, do tỷ lệ và cường độ bỏng do hóa chất cao, các nhà sản xuất thuốc giãn hóa chất sử dụng các hóa chất kiềm khác trong các chế phẩm có sẵn cho người tiêu dùng. Thuốc giãn natri hydroxit vẫn có sẵn, nhưng chúng được sử dụng hầu hết bởi các chuyên gia.
Tẩy sơn
Theo truyền thống, dung dịch natri hydroxit trong nước được sử dụng làm chất tẩy sơn phổ biến nhất trên các đồ vật bằng gỗ. Việc sử dụng nó đã trở nên ít phổ biến hơn, vì nó có thể làm hỏng bề mặt gỗ, làm nổi vân và ố màu.
Xử lý nước
Natri hydroxit đôi khi được sử dụng trong quá trình lọc nước để nâng cao độ pH của nguồn nước. Độ pH tăng lên làm cho nước:
- ít ăn mòn đường ống dẫn nước hơn và
- giảm lượng chì, đồng và các kim loại độc hại khác có thể hòa tan vào nước uống
Natri hydroxit đã được sử dụng để phát hiện ngộ độc carbon monoxide, với mẫu máu của những bệnh nhân này chuyển sang màu đỏ son khi thêm một vài giọt natri hydroxit. Ngày nay, ngộ độc carbon monoxide có thể được phát hiện bằng phương pháp đo CO oxi.
Hỗn hợp xi măng, vữa, bê tông, vữa
Natri hydroxit được sử dụng trong một số chất làm dẻo hỗn hợp xi măng. Điều này giúp:
- hỗn hợp xi măng đồng nhất,
- ngăn ngừa sự tách rời của cát và xi măng,
- giảm lượng nước cần thiết trong hỗn hợp và
- tăng khả năng thi công của sản phẩm xi măng, dù là vữa, vữa hoặc bê tông.
Giữ nhiệt ở mùa hè hoặc mùa đông
Các nhà nghiên cứu của EMPA đang thử nghiệm với natri hydroxit đậm đặc (NaOH) làm phương tiện lưu trữ nhiệt hoặc hồ chứa theo mùa để sưởi ấm nước. Nếu thêm nước vào natri hiđroxit đặc hoặc đặc (NaOH) thì sinh ra nhiệt. Sự pha loãng là tỏa nhiệt – năng lượng hóa học được giải phóng dưới dạng nhiệt. Ngược lại, bằng cách áp dụng nhiệt năng vào dung dịch natri hydroxit loãng, nước sẽ bay hơi để dung dịch trở nên đậm đặc hơn và do đó lưu trữ nhiệt được cung cấp dưới dạng năng lượng hóa học tiềm ẩn.
Làm chất điều tiết neutron
Seaborg Technologies đang nghiên cứu thiết kế lò phản ứng trong đó NaOH được sử dụng làm chất điều tiết nơtron.
Lưu ý an toàn khi sử dụng Natri Hydroxit
Giống như các axit và kiềm ăn mòn khác, các giọt dung dịch natri hydroxit có thể dễ dàng phân hủy protein và lipid trong các mô sống thông qua thủy phân amit và thủy phân este. Do đó gây bỏng hóa học và có thể gây mù vĩnh viễn khi tiếp xúc với mắt.
Chất kiềm rắn cũng có thể thể hiện bản chất ăn mòn của nó nếu có nước, chẳng hạn như hơi nước. Do đó, phải luôn sử dụng các thiết bị bảo hộ như:
- găng tay cao su
- quần áo bảo hộ
- kính bảo vệ mắt
Khi tiếp xúc với hóa chất này hoặc các dung dịch của nó. Các biện pháp sơ cứu tiêu chuẩn đối với sự cố tràn kiềm trên da là, đối với các chất ăn mòn khác, tưới với lượng lớn nước. Tiếp tục rửa trong ít nhất mười đến mười lăm phút.
Hơn nữa, quá trình hòa tan natri hydroxit có khả năng tỏa nhiệt cao, và nhiệt tạo thành có thể gây bỏng nhiệt hoặc bắt lửa. Nó cũng tạo ra nhiệt khi phản ứng với axit.
Bảo quản
Cần bảo quản cẩn thận khi xử lý natri hydroxit để sử dụng, đặc biệt là khối lượng lớn. Việc tuân thủ các hướng dẫn bảo quản NaOH thích hợp và duy trì sự an toàn cho người lao động / môi trường luôn được khuyến khích vì nguy cơ bỏng của hóa chất.
Natri hydroxit thường được lưu trữ trong các chai để sử dụng trong phòng thí nghiệm quy mô nhỏ. Chứa trong các thùng chứa khối lượng lớn trung gian (thùng chứa thể tích trung bình) để xếp dỡ và vận chuyển hàng hóa, hoặc trong các bồn chứa cố định lớn với thể tích lên đến 100.000 gallon cho các nhà máy sản xuất hoặc nước thải với NaOH rộng rãi sử dụng.
Natri hydroxit phải được bảo quản trong các vật chứa kín khí để duy trì tính bình thường của nó vì nó sẽ hấp thụ nước từ khí quyển.
Lịch sử
Natri hydroxit lần đầu tiên được điều chế bởi các nhà sản xuất xà phòng. Công thức này gọi là cho nước đi qua nhiều lần qua hỗn hợp kiềm và vôi sống (canxi oxit, CaO). Nhờ đó thu được dung dịch natri hiđroxit.
Các nhà sản xuất xà phòng châu Âu cũng đã làm theo công thức này. Khi vào năm 1791, nhà hóa học và bác sĩ phẫu thuật người Pháp Nicolas Leblanc (1742–1806) đã cấp bằng sáng chế cho một quy trình sản xuất hàng loạt natri cacbonat, “tro soda” tự nhiên (natri cacbonat không tinh khiết được lấy từ tro của những cây giàu natri): P36 đã được thay thế bằng phiên bản nhân tạo này. Tuy nhiên, đến thế kỷ 20, điện phân natri clorua đã trở thành phương pháp chính để sản xuất natri hydroxit
Có thể bạn cũng quan tâm
