Wodorotlenek sodu

Wodorotlenek sodu
__ Na +     _ _ HO - Struktura sieci krystalicznej wodorotlenku sodu.
Identyfikacja
Nazwa IUPAC	wodorotlenek sodu
N O CAS	1310-73-2 (bezwodny) 12200-64-5 (H2O), 12179-02-1 (H 2 O)
N O ECHA	100.013.805
N O WE	215-185-5 (bezwodny) 215-185-5 (H 2 O)
PubChem	14798
N O E	E524
UŚMIECH	[OH -] [Na +] PubChem , widok 3D
InChI	InChI: widok 3D InChI = InChI = 1 / Na.H 2 O / h; 1H2 / q + 1; /p-1/fNa.HO/h; 1h / qm; -1
Wygląd	bryła o różnych kształtach, biała, rozpływająca się, bezwonna
Właściwości chemiczne
Formuła	H Na ONaOH
Masa cząsteczkowa	39,9971 ± 0,0004  g / mol H 2,52%, Na 57,48%, O 40%,
pKa	silna baza
Właściwości fizyczne
T ° fuzja	318  ° C
T ° wrzenia	1390  °C
Rozpuszczalność	w wodzie o temperaturze 20  °C  : 1090  g · L -1
Masa objętościowa	2,1  g · cm -3
Prężność pary nasyconej	0,13  kPa przy 739  ° C 2,67  kPa przy 953  ° C 13,3  kPa przy 1111  ° C 53,3  kPa przy 1286  ° C
Termochemia
Δ VAP H °	175  kJ · mol -1 ( 1  atm , 1388  ° C )
Właściwości optyczne
Współczynnik załamania światła	1,357
Środki ostrożności
SGH
Niebezpieczeństwo H314, H314  : Powoduje poważne oparzenia skóry oraz uszkodzenia oczu
WHMIS
MI, E  : Materiał żrący Transport towarów niebezpiecznych: klasa 8 Ujawnienie przy 1,0% zgodnie z wykazem ujawnień składników
NFPA 704
0 3 1
Transport
80    1823    Kod Kemlera: 80  : żrący lub wykazujący niewielki stopień korozyjności Numer UN  : 1823  : WODOROTLENEK SODU, STAŁY Klasa: 8 Etykietka: 8  : Substancje żrące Pakowanie: Grupa pakowania II  : substancje umiarkowanie niebezpieczne; 80    1824    Kod Kemlera: 80  : substancja żrąca lub wykazująca niewielki stopień korozyjności Numer UN  : 1824  : WODOROTLENEK SODU W ROZTWORZE Klasa: 8 Etykieta: 8  : Substancje żrące Pakowanie: Grupa pakowania II  : substancje umiarkowanie niebezpieczne;
Skóra	Drażniący
Oczy	Drażniący
Związki pokrewne
Inne kationy	Wodorotlenek potasu
Jednostki SI i STP, chyba że zaznaczono inaczej.

Wodorotlenek sodu czysty nazywa się sody kaustycznej . W normalnych warunkach występuje jako krystaliczne ciało stałe. Jest to mineralna substancja chemiczna o wzorze chemicznym NaOH , który w temperaturze pokojowej jest ciałem stałym jonowym . Jest topliwy w temperaturze około 318  °C , zwykle ma postać granulek, płatków lub białych lub półprzezroczystych, korozyjnych kulek. Jest bardzo higroskopijny , często sprzedawany jest również w postaci rozpuszczonej w wodzie. W rzeczywistości jest tam bardzo rozpuszczalny. Jest również bardzo dobrze rozpuszczalny w etanolu . Jego dopuszczalne dzienne spożycie nie zostało określone od 1966 r. Francuski kodeks pracy nie zezwala nieletnim na produkcję ani obchodzenie się z tą substancją chemiczną.

Jego najbardziej znana prezentacja to ta zmieszana z wodą, czyli w roztworze wodnym. Jest to wodorotlenek sodu, często nazywany w skrócie sodą lub ługiem sodowym . Jest to lepki przezroczysty roztwór, który jest jeszcze bardziej żrący niż w stanie czystym. Jego agresywność wzmacnia aspekt zwilżający, który zwiększa działanie i kontakt ze skórą.

Ten produkt, ważny materiał przemysłu chemicznego, kapitał do kontroli środowiska alkalicznego lub regulacji kwasowości w procesie, jest również powszechny w handlu, w postaci płatków lub roztworu; sprzedawany jest np. jako środek do odblokowywania rur , środek czyszczący lub środek neutralizujący (kwasów).

Właściwości fizykochemiczne

Właściwości chemiczne z wodorotlenkiem sodu, głównie związane z wodorotlenku jony HO - który jest mocną zasadę . Dodatkowo wodorotlenek sodu reaguje z dwutlenkiem węgla (CO 2) z powietrza i węglanu.

Rozpuszczalność

Rozpuszczalność sody kaustycznej w wodzie wzrasta wraz z temperaturą, przy stałym ciśnieniu otoczenia. Jest to 1090  g / l w 20  ° C (50% roztwór) i wyniosła 3137  g / l w 80  ° C .

Ta wysoka rozpuszczalność, znacznie wyższa na przykład niż wapna lub innych wodorotlenków ziem alkalicznych, obfitość produkcji przemysłowej i niższa cena kosztu niż potażu żrącego , sprawiają, że jest to najszerzej stosowana baza mineralna na świecie.

Właściwości fizyczne w 20  ° C

Ewolucja gęstości roztworu wodnego w funkcji stężenia:

Techniki wytwarzania

Historyczny

W starożytności używano sody pochodzenia mineralnego lub pochodzenia roślinnego. Soda, pierwowzór mineralnej zasady , oznacza wówczas mniej lub bardziej czysty węglan sodu , który w pierwszym przypadku pochodził z osadów jeziornych na bazie natronu , ewentualnie oczyszczonych i wysuszonych, a w drugim z soli ługujących popioły otrzymanej przez spalania z słonorośli roślin , takich jak Salicornia lub Soudes . Sodę kaustyczną otrzymano następnie przez kaustyfikacja (patrz poniżej ).

W latach 1771 i 1791 , chemik Nicolas Leblanc wynaleźli sposób umożliwiający uzyskanie węglanu sodu z wodą morską, proces kosztowny w paliwie, które zostało zastąpione przez bardziej ekonomicznego procesu Solvaya pomiędzy 1861 i 1864 (opracowany przez belgijskiego przedsiębiorcę i chemik Ernest Solvay ) . Procesy te, zwłaszcza drugi, umożliwiają obniżenie kosztów sody kalcynowanej i eliminację starych technik.

Pod koniec XIX p  wieku pojawienie się prądu umożliwia bezpośrednie wytwarzanie wodorotlenku sodowego przez elektrolizę wodnego roztworu chlorku sodu , dwie komory elektrody oddzielone są od siebie przez membranę, zapobiegając migracji gazu rozpuszczonego.

Mamy więc następujące dwie reakcje połowiczne:

• rozpuszczony jon chlorkowy utlenia się do gazowego chloru w kontakcie z anodą  : 2 Cl - (solwatowany) → Cl 2 (gaz) + 2 e -  ;
• cząsteczka wody poprzednio rozkładowi na katodzie w solwatowanej protonu lub jonem i wodorotlenku jonów , pozwala wyjaśnić uwalnianie wodoru gazowego przez redukcję protonu H + i skorelowana alkalizacji w środowisku wodnym: 2 H 2 O(płynny rozpuszczalnik) + 2 e - → H 2 (gaz) + 2 HO - (solwatowany)

albo ogólna charakterystyka reakcji elektrolizy słonej wody: 2 NaCl (aq.) + 2 H 2 O→ 2 NaOH (aq.), + Cl 2 (gaz) + H 2 (gaz)

Obecnie 99% produkowanej sody jest pochodzenia elektrochemicznego.

Elektroliza solanki (woda nasycona solą)

Wodorotlenku sodowego otrzymuje się przez elektrolizę z roztworu chlorku sodu (NaCl).

Soda jest obecnie otrzymywana głównie przez elektrolizę z katodą rtęciową (anoda: tytan; katoda: rtęć). Operacja ta jednocześnie wytwarza chlor , roztwór wodorotlenku sodu i wodór . Ale rtęć jest bioakumulacją szkodliwą dla metali ciężkich i w bardzo niskich dawkach, nawet po przekształceniu w mono- lub dimetylortęć przez bakterie . Jest lotny i nie ulega degradacji i łatwo przechodzi przez barierę płuc, co czyni go jednym z głównych zanieczyszczeń środowiska, którego wzrost występuje we wszystkich morzach. Jest to jeden z powodów, dla których zaangażowane firmy europejskie zobowiązały się do wyeliminowania tego procesu do 2020 r., który został zastąpiony przez elektrolizy membranowe .

Jest jeszcze inny proces: elektroliza przeponowa , w której znajdował się azbest , zastąpiony we Francji materiałem kompozytowym od końca lat 90-tych.

Z węglanu sodu

Ta technika była stosowana w przeszłości w Egipcie czy Turcji. Jest nadal używany w Ameryce Północnej, gdzie znajdują się naturalne złoża węglanu sodu . Jest dodatkiem wapna do węglanu sodu. Mówimy o kaustyczności lub kaustyce . Reakcja jest napisana:

Ważne zastosowania przemysłowe

Roczną światową produkcję w latach 1991-1998 szacuje się na 45 milionów ton.

W przemyśle chemicznym

Wodorotlenek sodu jest używany w dużych ilościach przez kilka gałęzi przemysłu. Połowa produkcji pozostaje w przemyśle chemicznym, gdzie uczestniczy w opracowywaniu ponad 400 podstawowych produktów w procesach chemii nieorganicznej lub syntezy organicznej .

Druga praca, głównie jako baza, sprawia, że ​​niezbędne są w porządku malejącym potrzeb:

• w produkcji masy papierniczej  ;
• dla branży środków czystości:
  • mydła ,
  • detergenty ,
  • chemiczne środki odblokowujące są często oparte na wodorotlenku sodu;
• uzdatnianie wody;
• mycie gazowe;
• w przemyśle naftowym  ;
• w przemyśle aluminiowym  :
  • przygotowanie rudy (atak lub obróbka boksytu z procesu Bayera ),
  • podczas przygotowań przez zanurzenie w mniej lub bardziej stężonym roztworze, wytrawianie części przed obróbką antykorozyjną preparatami do anodowania i spawania;
• w przemyśle tekstylnym  :
  • obróbka włókien naturalnych ( celuloza ),
  • pozyskiwanie zregenerowanych włókien,
  • ze sztucznego jedwabiu lub sztucznego jedwabiu,
  • w przemyśle niektórych sztucznych włókien tekstylnych i tworzyw sztucznych;
• w branży barwników...

Soda jest używana w niektórych produktach do prostowania włosów, ale w nowoczesnych kosmetykach jest często porzucana .

W przemyśle spożywczym

Wodorotlenek sodu służy do:

• oczyścić instalacje (obwody, butelki);
• modyfikować skrobię;
• w rafinacji oleju jadalnego  ;
• peeling chemiczny;
• jest również dodatkiem do żywności ( E524 ), służy jako regulator kwasowości i jest stosowany w szerokiej gamie produktów.

W energetyce

Sodę można wykorzystać do przechowywania energii słonecznej w postaci chemicznej. Rzeczywiście, reakcja między sodą a wodą jest silnie egzotermiczna . Po rozcieńczeniu sody wystarczy bezpośrednio wykorzystać energię słoneczną do odparowania wody i powrotu do stanu początkowego.

Reakcja wodorotlenku sodu z wodą i aluminium powoduje uwolnienie wodoru, który może napędzać silnik spalinowy bez emisji dwutlenku węgla .

W laboratoriach analitycznych i przemyśle chemicznym

Najczęściej stosowaną w laboratorium zasadą jest wodorotlenek sodu. Służy do wielu testów, a także do wytrącania wodorotlenków. Bierze udział w reakcjach hydrolizy.

Soda jest również używana jako odczynnik do testów chemicznych. W rzeczywistości, w obecności pewnych kationów metali, soda tworzy osad o określonym kolorze.

Niebezpieczeństwa

Efekty zdrowotne

Wodorotlenek sodu jest produktem niebezpiecznym, nie ze względu na jego toksyczność metaboliczną (jest stosowany w niektórych solankach spożywczych, a reakcja chemiczna z kwasem solnym w soku żołądkowym po prostu wytwarza sól, która nie jest toksyczna), ale raczej dlatego, że jest bardzo żrący od 0,5 % stężenia i jego bezpośredni kontakt niszczy tkanki organiczne.

Podobnie jak kwas siarkowy i w przeciwieństwie do kwasu chlorowodorowego , niebezpieczeństwo tkwi nie tyle w jego silnych właściwościach zasadowych , ile w jego zachłanności na wodę, która „pali” tkanki odwadniając je, jednocześnie powodując, że reakcja jest silnie egzotermiczna. Ponadto lepki charakter stężonych roztworów (np. 50%) pogarsza przypadkowe kontakty.

Środki ostrożności

Ponieważ rozpuszczanie NaOH w wodzie jest wysoce egzotermiczne, przygotowanie lub rozcieńczenie stwarza ryzyko rozpryskiwania podczas gotowania: dlatego produkt należy wlewać do wody, a nie odwrotnie. Dolewać powoli, ostrożnie mieszając, aby ujednolicić temperaturę pojemnika, która może być wysoka i wydzielać opary.

Soda kalcynowana reaguje również bardzo gwałtownie z kwasami i niektórymi metalami i dlatego nie powinna być rozcieńczana w metalowym pojemniku, takim jak wiadro aluminiowe lub cynkowe.

Soda kaustyczna działa drażniąco i żrąco na skórę , oczy , drogi oddechowe i przewód pokarmowy. Należy go obsługiwać za pomocą rękawic, okularów ochronnych oraz pełnej ochrony twarzy i dróg oddechowych w przypadku obecności pyłu lub aerozolu . Przy bardzo intensywnym kontakcie soda może zakłócać transmisję nerwową, łagodząc ból oparzenia i opóźniając podjęcie działań.

W razie wypadku

W przypadku kontaktu ze skórą, obszar kontaktu należy najpierw przetrzeć, a następnie jak najszybciej spłukać wodą, zdjąć nasączoną odzież unikając kontaktu podłoża ze skórą i udać się do lekarza.

W razie przypadkowego połknięcia nie wywoływać wymiotów ze względu na ryzyko podwójnych oparzeń (w tę iz powrotem). Jak najszybciej wezwij pomoc lub centrum kontroli zatruć .

W przypadku kontaktu z oczami płukać wodą lub serum fizjologicznym przez piętnaście do dwudziestu minut, a następnie skonsultować się z okulistą. Soda kaustyczna przechodzi przez całą rogówkę oka w mniej niż czterdzieści sekund.

Skutki środowiskowe

Soda kaustyczna zwiększa pH w drogach wodnych , a zatem stanowi zagrożenie dla flory i fauny.

Soda kaustyczna przenika do ziemi i może szkodzić rolnictwu, a także środowisku roślin, minerałów i zwierząt w pobliżu lub daleko (rzeka, rzeka, zwierciadło wody).

Uwagi i referencje

1. WODOROTLENEK SODU , Karta(y) charakterystyki Międzynarodowego Programu Bezpieczeństwa Chemicznego , skonsultowana w dniu 9 maja 2009 r.
2. obliczona masa cząsteczkowa od „  atomowych jednostek masy elementów 2007  ” na www.chem.qmul.ac.uk .
3. (w) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press ,2009, 90 th  ed. , 2804  s. , Oprawa twarda ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
4. Numer indeksowy 011-002-00-6 w tabeli 3.1 załącznika VI Rozporządzenia WE nr 1272/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r.
5. „  Wodorotlenek sodu  ” w bazie danych chemikaliów Reptox z CSST (Quebec organizacji odpowiedzialnej za bezpieczeństwo i higienę pracy), dostęp 25 kwietnia 2009
6. "  ESIS  " ( dostęp 6 grudnia 2008 ) .
7. Nazwa Soda kaustyczna pochodzi od kaustyfikacji lub kaustyfikacji, operacji dodawania wapna palonego lub mleka wapiennego, opisanej poniżej, powodującej (gdy gorące, to znaczy, gdy mleko wapienne wrze) reakcję chemiczną, którą starożytni poddawali sodzie alkalicznej , aby pozbyć się sody kaustycznej. Tak zwana soda mineralna powstała na bazie węglanu sodu (Na 2 CO 3 ). Soda kaustyczna opisano w Wielkie Larousse wcześnie -XX th  wieku tych przestarzałych Terminy „wodorotlenek sodu”.
8. (en) FAO , Monografia 1 (2006) Wodorotlenek sodu Numer INS: 524 [PDF]
9. http://www.legifrance.gouv.fr/affichCode.do?idSectionTA=LEGISCTA000018532678&cidTexte=LEGITEXT000006072050&dateTexte=20121229
10. Karta charakterystyki NaOH i jego charakterystyka rozpuszczalności.
11. Tabela rozpuszczalności głównych związków chemicznych, w: H. Ibert, Chemia techniczna , Mac-Graw Hill Publishing Form, Paryż, 1985, przetłumaczone na francuski przez Francisa Picchona ( ISBN  2-7042-1108-6 ) .
12. (w) William M. Haynes , CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press/Taylor and Francis,14 czerwca 2012 r., 93 th  ed. , 2670  s. ( ISBN  9781439880494 , prezentacja online ) , s.  5-123.
13. (w) Raport końcowy Komisji Europejskiej na temat kolarstwa rtęciowego , luty 2004.
14. Francja wyprodukowała tylko 3,2%.
15. Soda, środek neutralizujący, służy do regulacji pH i regeneracji jonów żywicy wymiennej stacji uzdatniania wody .
16. Karleskind Alain, Manuel des corps gras , 1992, wyd. Lavoisier, 1500  s.
17. Parlamentu Europejskiego i Rady Europy , "  Dyrektywa 95/2 / WE w sprawie dodatków do żywności innych niż barwniki i substancje słodzące  " Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej , n O  L 61,20 lutego 1995, s.  1-56 ( przeczytaj online [PDF] ).
18. „  Nazwy klas i międzynarodowy system numeracji dodatków do żywności  ” [PDF] , CAC/GL 361989 , na http://www.codexalimentarius.net , Codex Alimentarius ,1989(dostęp 14 września 2008 ) , s.  1-35.
19. (w) Codex Alimentarius Commission , „  Aktualizacja do 31. sesji Komisji Codex Alimentarius dla wodorotlenku sodu (524)  ” , GSFA Online na http://www.codexalimentarius.net , Codex Alimentarius,2008(dostęp 3 października 2008 r . ) .
20. https://www.cdc.gov/niosh/ipcsnfrn/nfrn0360.html
21. arkusza CSST , pierwszej pomocy.

Zobacz również

Powiązane artykuły

• Związki pokrewne:
  • wodorotlenek litu
  • potaż
• mało znany:
  • rubidina
  • Cesin
• Proces Leblanc
• Proces Solvaya

Linki zewnętrzne

• Historia produkcji sody chemicznej .
• Gęstości roztworów wodorotlenku sodu ( wodny roztwór NaOH ) w CSTP od 0,159 do 50,5% mas. , na atomerze .