HIDRÒXID DE SODI (NAOH): ESTRUCTURA, PROPIETATS, USOS, SÍNTESI - QUIMICA - 2026

El hidròxid de sodi és un compost inorgànic la fórmula química és NaOH i consisteix d'una base o àlcali metàl·lica molt fort. Una solució a el 5% de la mateixa en aigua té un pH proper a 14.

És un sòlid blanc molt higroscòpic i que a més, pot absorbir diòxid de carboni de l'aire per formar carbonat de sodi. Comercialment ve en ampolles de plàstic com pastilles, les quals no poden estar exposades massa temps a l'aire, ni han tampoc manipular amb espàtules.

Pastilles d'hidròxid de sodi en un vidre de rellotge. Font: No machine-readable Autor provided. Walkerma assumed (based on copyright claims).

L'hidròxid de sodi pot sintetitzar a l'reaccionar hidròxid de calci amb carbonat de sodi. Actualment però, es sintetitza fonamentalment mitjançant l'electròlisi de la salmorra, i és un producte secundari de la producció de clor gasós.

Donada l'alta basicitat de l'NaOH té nombrosos usos i aplicacions, tal com la producció de paper, sabons, detergents, tints, etc. Així mateix es fa servir en la neteja de la llar, el tractament de l'aigua, el processament de l'alumini, la fabricació de medicines, etc.; i sobretot, és un patró secundari per excel·lència.

L'hidròxid de sodi és molt corrosiu, sent capaç de produir irritació i cremades a la pell i als ulls. Per inhalació de la seva pols, pot provocar edema pulmonar. Mentrestant, la seva ingestió pot produir lesions tan greus en el tracte digestiu que pot portar a la mort.

estructura

anhidro

Ions de l'NaOH. Font: Gabriel Bolívar.

A la imatge superior es mostren els ions que componen a l'NaOH. El catió Na ⁺ ve representat per l'esfera morada, mentre que l'anió hidroxil (hidròxid o oxidrilo) OH ^- per l'esfera vermella i blanca. Tots dos ions Na ⁺ i OH ^- interaccionen mútuament mitjançant l'atracció electrostàtica de les seves càrregues oposades.

Estructura de l'hidròxid de sodi

Tals interaccions són no direccionals, de manera que les atraccions d'un parell iònic Na ⁺ OH ^- pot afectar les d'altres a una certa distància. El resultat és que els ions Na ⁺ es repel·leixen entre si, de la mateixa manera que els OH ^-, fins a definir un cristall de mínima energia on estableixen una estructura ordenada i periòdica (cristal·lina).

Apareix per tant els vidres ortorrómbicos de NaOH anhidre (sense aigua):

Representació de l'estructura cristal·lina de l'hidròxid de sodi anhidre. Font: Quibik via Wikipedia.

Els ions es mantenen prou cohesionats perquè el vidre anhidre de l'NaOH funden a 323 ºC (sempre que no hi hagi humitat en l'entorn).

hidrats

Tant el Na ⁺ com l'OH ^- són ions que les molècules d'aigua solvatan (hidraten) amb facilitat. Això afavoreix la seva hidratació per sobre de l'energia reticular dels seus vidres, de manera que el NaOH allibera molta energia quan entra en contacte amb l'aigua.

No obstant això, els vidres anhidres poden allotjar molècules d'aigua sense dissoldre; és a dir, l'hidròxid de sodi pot formar nombrosos hidrats, NaOH · nH ₂ O. La molècula d'aigua pot bé formar un pont d'hidrogen amb l'OH ^- (HOH-OH ^-), o coordinar-se amb el Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂).

Depenent de la proporció molar entre NaOH i H ₂ O, poden sorgir monohidratos (NaOH · H ₂ O), dihidratos (NaOH · 2H ₂ O), trihemidratos (NaOH · 3.5H ₂ O), tetrahidratos (NaOH · 4H ₂ O), heptahidratos (NaOH · 7H ₂ O), i uns altres més.

Cadascun aquests hidrats poden cristal·litzar des d'una dissolució aquosa de NaOH amb diferents percentatges màssics ia diferents temperatures. En conseqüència, el NaOH exhibeix un complicat diagrama de solubilitat en l'aigua.

En termes generals els vidres dels hidrats són menys densos i tenen punts de fusió inferiors. Això es deu al fet que les molècules d'aigua "entorpeixen" les interaccions entre el Na ⁺ i OH ^-, afegint forces dipol-dipol en sacrifici de les atraccions iòniques.

Propietats físiques i químiques

noms

Nom preferit IUPAC: hidròxid de sodi. Altres noms: Soda càustica, ascarita (menys comú)

massa molar

39,9971 g / mol

aparença

Sòlid o cristalls blancs, serosos o opacs.

Punt de fusió

323 ºC

Punt d'ebullició

1.388 ºC

Solubilitat en aigua

1.000 g / L a una temperatura de 25 ºC. Això demostra el molt que pot dissoldre en aigua.

Els seus dissolucions aquoses són viscoses, amb un valor de viscositat prop de vuitanta vegades més gran que la de l'aigua, i alliberen molta calor a del principi. Si es té contacte amb elles tornen la pell relliscosa, a causa de la saponificació dels àcids grassos de la pell.

Basicitat (pKb)

- 0,56

pH

Una solució a el 5% p / p en aigua té un pH proper a 14

Índex de refracció (nd)

A una longitud d'ona de 580,4 nm: 1,433-320 ºC, i 1,421-420 ºC.

estabilitat

Els recipients que el contenen han d'estar hermèticament tancats per prevenir la formació de l'carbonat de sodi. Això es deu a la seva alta higroscopicitat, la qual el porta a absorbir la humitat del seu entorn i el seu contingut de CO ₂.

descomposició

Quan s'escalfa a descomposició emet un fum d'òxid de sodi.

Punt d'auto-ignició

No és inflamable

viscositat

4,0 cPoise a 350 ºC

Calor de vaporització

175 kJ / mol a 1.388 ºC

tensió superficial

74,35 dines / cm en una solució a l'2,72% p / p en aigua a 18 ºC.

reactivitat

Amb els àcids

Reacciona amb els àcids minerals orgànics i inorgànics, originant aigua i la sal corresponent. En el cas de l'àcid sulfúric la reacció és exotèrmica.

2 NaOH + H ₂ SO ₄ => Na ₂ SO ₄ + 2 H ₂ O

Amb els òxids àcids

Reacciona amb el diòxid de sofre, per exemple, donant una sal de sulfit de i aigua:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Amb els metalls

Els seus dissolucions aquoses reaccionen amb alguns metalls per originar sals complexes de sodi. Per exemple, la seva reacció amb el zinc dóna lloc a un zincato de sodi:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

síntesi

L'hidròxid de sodi es sintetitza principalment per dos mètodes: l'ús de l'carbonat de sodi, emprat inicialment, i l'electròlisi de l'clorur de sodi, actualment de major ús industrial.

Reacció de l'carbonat de sodi i l'hidròxid de calci

El carbonat de sodi reacciona amb l'hidròxid de calci en un procés conegut com caustificació:

Ca (OH) ₂ + Na ₂ CO ₃ => CaCO ₃ + NaOH

El carbonat de calci precipita, quedant en el sobrenedant l'hidròxid de sodi, el qual es concentra per evaporació.

El carbonat de sodi prové prèviament de l'procés Solvay:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Electròlisi de l'clorur de sodi

L'electròlisi de l'clorur de sodi, present a la salmorra, produeix gas hidrogen, gas clorur i hidròxid de sodi en solució aquosa:

2 NaCl + 2 H ₂ O => H ₂ + Cl ₂ + 2 NaOH

La càmera electrolítica consta d'un compartiment on està l'ànode (+), de metall titani, i lloc on es col·loca la salmorra. Aquest compartiment està separat de l'compartiment de el càtode (-) mitjançant una membrana porosa.

En l'ànode es produeix la reacció següent:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 i ^- (oxidació)

Mentrestant, al càtode es produeix aquesta reacció:

2 H ₂ O + 2 i ^- => H ₂ + OH ^- (reducció)

El sodi (Na ⁺) difon de el compartiment de l'ànode a el de el càtode, a través de la membrana que els separa, formant-se l'hidròxid de sodi.

usos

Productes de neteja

L'hidròxid de sodi s'usa per a la fabricació de sabons i detergents usats a la llar i en l'activitat comercial. La combinació d'hidròxid de sodi i clor produeix el blanquejador de clor, emprat en rentat de la roba blanca.

Així mateix elimina l'acumulació de greix en els desguassos, produint la seva eliminació mitjançant la seva conversió en sabons a través del procés de saponificació. Això permet l'eliminació de l'obstrucció de les canonades de les llars i altres edificacions.

Productes farmacèutics i medicinals

L'hidròxid de sodi s'empra en l'elaboració d'analgèsics comuns, tal com l'aspirina. També de fàrmacs amb acció anticoagulant que bloquegen la formació de coàguls sanguinis i medicaments per reduir la hipercolesterolèmia.

processos energètics

L'hidròxid de sodi s'usa en la fabricació de cel·les de combustibles que funcionen com bateries per produir electricitat per a una varietat d'aplicacions, incloent-hi el transport. Les resines epoxi, fabricades amb la intervenció de l'hidròxid de sodi, s'usa en les turbines eòliques.

Tractament de l'aigua

L'hidròxid de sodi s'empra per neutralitzar l'acidesa de l'aigua i contribuir a l'eliminació dels metalls pesants de la mateixa. També s'usa per a la producció de l'hipoclorit de sodi, un desinfectant de l'aigua.

L'hidròxid de sodi es fa reaccionar amb el sulfat d'alumini per a la formació de l'hidròxid d'alumini: agent floculant que s'usa en la plantes de tractament d'aigua per incrementar la sedimentació de partícules, produint la seva clarificació.

Fabricació de el paper

L'hidròxid de sodi s'utilitza amb el sulfur de sodi en el tractament de la fusta per a l'obtenció de la cel·lulosa, en una forma gairebé pura, la qual forma la base de el paper. Així mateix s'empra en el reciclatge de paper, ja que a l'ajudar a separar la tinta, permet usar-lo de nou.

fabricació industrial

L'hidròxid de sodi s'empra en la fabricació de raió, spandex, explosius, resines epoxi, vidres i ceràmica. S'usa en la indústria tèxtil per fer tints, i processar teixits de cotó.

A les plantes de tractament de la canya de sucre, s'usa l'hidròxid de sodi a baixa temperatura per a la producció d'etanol de el bagàs de la canya de sucre.

Riscos

L'hidròxid de sodi és un compost altament corrosiu, per la qual cosa pot provocar, per contacte amb la pell, cremades, butllofes i fins cicatrius permanents.

En contacte amb els ulls, pot produir cremades greus, inflor, dolor, visió borrosa, i en casos severs, pot ocasionar la ceguesa permanent.

La ingestió de l'hidròxid de sodi pot produir cremades als llavis, llengua, gola, esòfag i estómac. Entre els símptomes usuals, es manifesten nàusees, vòmits, rampes estomacals i diarrea.

Tot i que la inhalació d'hidròxid de sodi és poc freqüent, i només pot ocórrer per la presència de pols de l'compost en l'aire o per la formació d'una rosada que el contingui, produeix una irritació als pulmons.

En el cas d'una exposició crònica, aquesta pot ocasionar edema pulmonar i escurçament sever de la respiració, la qual cosa constitueix una emergència mèdica.

referències

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Sodium Hydroxide. Recuperat de: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Sodium Hydroxide. PubChem Database. CID = 14798. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. American Elements. (2019). Sodium Hydroxide solution. Recuperat de: americanelements.com
5. Chemical Safety facts. (2019). Sodium Hydroxide. Recuperat de: chemicalsafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Sodium Hydroxide.. Recuperat de: nj.gov
7. Canadian Centre for Occupational Health & Safety. (2019). OSH Answers Fact Sheets: sodium Hydroxide. Recuperat de: ccohs.ca
8. Ausetute. (Sf). Sodium Hydroxide and Chlorine Production by Electrolysis. Recuperat de: ausetute.com.au