L'hydroxyde de sodium
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| L'hydroxyde de sodium | |
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L'hydroxyde de sodium | |
Autres noms Lye, soude caustique | |
| Identificateurs | |
| Numéro CAS | 1310-73-2 |
| Propriétés | |
| Formule moléculaire | NaOH |
| Masse molaire | 39,9971 g / mol |
| Apparence | Solide blanc |
| Densité | 2,1 g / cm³, solide |
| Point de fusion | 318 ° C (591 K) |
| Point d'ébullition | 1390 ° C (1663 K) |
| Solubilité dans l'eau | 111 g / 100 ml (20 ° C) |
| Basicité (p K b) | -2,43 |
| Risques | |
| FS | MSDS externe |
| NFPA 704 |  0 3 1 |
| Point d'éclair | Ininflammable. |
| Des composés apparentés | |
| Connexe bases | Ammoniac , citron vert. |
| Sauf indication contraire, les données sont données pour le matériel dans leur état standard (à 25 ° C, 100 kPa) | |
| Références d'Infobox | |
Hydroxyde de sodium ( Na OH ), également connu comme la lessive, la soude caustique et (à tort, selon Nomenclature IUPAC) de l'hydrate de sodium, est un métallique caustique base. La soude caustique forme un solide solution alcaline lorsqu'il est dissous dans un solvant tel que l'eau. Il est utilisé dans de nombreuses industries, principalement en forte chimique base dans la fabrication de pâtes et papier, textiles , l'eau potable , des savons et en tant que détergents et débouchage. La production mondiale en 1998 était d'environ 45 millions de tonnes. L'hydroxyde de sodium est la base la plus utilisée dans les laboratoires chimiques.
L'hydroxyde de sodium pur est un solide blanc; disponible dans des pastilles, des flocons, des granulés et une solution saturée à 50%. C'est déliquescente et facilement absorbe le dioxyde de carbone de l'air, donc il doit être stocké dans un récipient hermétique. Il est très soluble dans l'eau avec dégagement de chaleur. Il dissout aussi dans l'éthanol et le methanol , bien qu'il présente une solubilité plus faible que dans ces solvants l'hydroxyde de potassium. Il est insoluble dans éther et d'autres solvants non polaires. Un hydroxyde de sodium solution laissera une tache jaune sur le tissu et le papier.
Propriétés physiques
Δ H ° dissolution pour diluée aqueuse -44,45 kJ / mol;
De solutions aqueuses à 12,3 à 61,8 ° C, il cristallise en monohydrate, avec un point de 65,1 ° C de fusion et la densité de 1,829 g / cm 3;
Δ H ° forme -734,96 kJ / mol;
Monohydrate de -28 à -24 ° C;
Heptahydrate -24 à -17,7 ° C;
Pentahydrate -17,7 à -5,4 ° C;
Tétrahydraté (α- changé), à -5, 4 à 12,3 ° C Sachez également β- métastable NaOH 4 * H 2 O. Quels ci-dessus 61,8 ° C sont cristallisés.
Propriétés chimiques
L'hydroxyde de sodium est complètement ionique, contenant des ions sodium et hydroxyde ions. L'ion hydroxyde de l'hydroxyde de sodium permet une base forte, qui réagit avec les acides pour former de l'eau et les sels correspondants, par exemple avec de l'acide chlorhydrique , le chlorure de sodium est formé:
En général tel réactions de neutralisation sont représentées par une équation ionique nette simple:
- OH - (aq) + H 3 O + (aq) → 2H 2 O
Ce type de réaction avec un acide fort, libère de la chaleur, et par conséquent est dénommé exothermique. De telles réactions acide-base peut également être utilisé pour titrages, ce qui est une méthode courante pour déterminer la concentration des acides. Un autre type de réaction que l'hydroxyde de sodium participe à est d'oxydes acides. La réaction du dioxyde de carbone a déjà été mentionné, mais d'autres acides tels que les oxydes le dioxyde de soufre (SO 2) réagissent aussi complètement. Ces réactions sont souvent utilisés pour les gaz acides nocifs "maquis" (comme SO 2 et de H 2 S) et prévenir leur rejet dans l'atmosphère.
- 2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O
L'hydroxyde de sodium réagit lentement avec le verre pour former le silicate de sodium, de sorte que les joints de verre et robinets exposés à NaOH ont tendance à «geler». Flacons et vitrifié réacteurs chimiques sont endommagés par une longue exposition à l'hydroxyde de sodium chaud, et le verre devient givré. L'hydroxyde de sodium ne attaque pas le fer ou le cuivre , mais d'autres métaux tels que l' aluminium , le zinc et le titane sont attaqués rapidement. En 1986, un aluminium camion-citerne au Royaume-Uni a été utilisé pour le transport par erreur une solution d'hydroxyde de sodium à 25%, ce qui provoque la mise sous pression du contenu et de détérioration de la citerne. Pour cette raison, des cuvettes en aluminium ne doivent jamais être nettoyés avec de l'hydroxyde de sodium.
Beaucoup de non-métaux réagissent également avec de l'hydroxyde de sodium, ce qui donne des sels. Par exemple phosphore formes l'hypophosphite de sodium, tandis que le silicium donne silicate de sodium.
Contrairement NaOH, les hydroxydes de la plupart des métaux sont insolubles, et par conséquent l'hydroxyde de sodium peuvent être utilisés pour précipiter des hydroxydes de métaux. Un tel hydroxyde est l'hydroxyde d'aluminium, utilisé comme gélatineux Floc pour filtrer les matières particulaires dans traitement de l'eau. L'hydroxyde d'aluminium est préparé à l'usine de traitement le sulfate d'aluminium par réaction avec du NaOH:
- 6NaOH (aq) + Al 2 (SO 4) 3 (aq) → 2 Al (OH) 3 (s) 3 + Na 2 SO 4 (aq)
L'hydroxyde de sodium réagit facilement avec des acides carboxyliques pour former leurs sels et est même une base suffisamment solide pour former des sels avec des phénols . NaOH peut être utilisé pour le conduit de base hydrolyse de les esters (comme dans saponification), amides et des halogénures d'alkyle. Toutefois, la solubilité limitée de NaOH dans des solvants organiques signifie que le plus soluble KOH est souvent préféré.
Fabrication
En 1998, la production mondiale totale était d'environ 45 millions de tonnes. Amérique du Nord et l'Asie ont contribué collectivement environ 14 millions de tonnes, tandis que l'Europe a produit environ 10 millions de tonnes.
Méthodes de production
L'hydroxyde de sodium est produite (avec le chlore et l'hydrogène ) par la processus de chlore-alcali. Cela implique l' électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium . L'hydroxyde de sodium se accumule à la cathode, où l'eau est réduit à l'hydrogène gazeux et l'hydroxyde ions:
- 2Na + + 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2NaOH
Pour produire NaOH il est nécessaire d'empêcher la réaction de NaOH avec le chlore . Cela se fait habituellement dans l'une des trois façons, dont le processus de cellule à membrane est économiquement la plus viable.
- Processus de cellules à mercure (aussi appelé le Procédé Castner-Kellner) - Les ions sodium sont réduits à du sodium métallique , qui forme un un amalgame avec le mercure cathode; cette sodium est ensuite mis à réagir avec l'eau pour produire NaOH. Il ya eu des préoccupations concernant les rejets de mercure, bien que les usines modernes prétendent être en sécurité à cet égard.
- Procédé de la cellule à membrane - utilise une cathode en acier, et la réaction de NaOH avec Cl 2 est empêché au moyen d'un poreux diaphragme, souvent en des fibres d'amiante. Dans le procédé des cellules à diaphragme de la zone d'anode est séparée de la zone de cathode par une membrane perméable. La saumure est introduite dans le compartiment anodique et se écoule à travers la membrane dans le compartiment cathodique. A la saumure caustique diluée quitte la cellule. La soude caustique doit généralement être concentrée à 50% et le sel retiré. Ceci est fait en utilisant un procédé d'évaporation avec environ trois tonnes de vapeur par tonne de soude caustique. Le sel séparé de la saumure caustique peut être utilisé pour saturer la saumure diluée. Le chlore contient de l'oxygène et est purifié par liquéfaction et évaporation.
- processus de cellule à membrane - similaire au processus de cellule à diaphragme, avec un Membrane Nafion pour séparer les réactions de cathode et d'anode. Seuls les ions de sodium et un peu d'eau passe à travers la membrane. Il produit une meilleure qualité de NaOH. Parmi les trois processus, le processus cellulaire de la membrane nécessite la plus faible consommation d'énergie électrique et la quantité de vapeur nécessaire à la concentration de la soude caustique est relativement faible (moins d'une tonne par tonne de soude caustique).
Une méthode plus ancienne pour la production d'hydroxyde de sodium est le Processus LeBlanc, qui a produit le carbonate de sodium, puis par calcination à créer le dioxyde de carbone et oxyde de sodium. Cette méthode est encore parfois utilisé. Il a aidé à établir l'hydroxyde de sodium comme un important produit chimique de base.
Le processus LeBlanc a été remplacé par le Procédé Solvay à la fin du 19ème siècle.
Les principaux producteurs
Aux États-Unis, le principal producteur de l'hydroxyde de sodium est le Dow Chemical Company, qui a une production annuelle d'environ 3,7 millions tonnes de sites à Freeport, au Texas, et Plaquemine, en Louisiane. Les autres grands producteurs américains comprennent Oxychem, PPG, Olin, Pioneer Companies, Inc. (PIONA), et Formosa. Toutes ces entreprises utilisent le processus de chlore-alcali.
Utilisations
Applications générales
L'hydroxyde de sodium est le principal forte base utilisée dans l'industrie chimique. En vrac, il est le plus souvent traitée comme une aqueuse solution , puisque les solutions sont moins chers et plus faciles à manipuler. Il est utilisé pour conduire des réactions chimiques, ainsi que pour la neutralisation des matières acides. Il peut être utilisé également comme un agent de neutralisation dans le raffinage du pétrole. Il est parfois utilisé comme un nettoyant.
Décapant
Une solution d'hydroxyde de sodium dans l'eau a été traditionnellement utilisé comme décapant le plus commun sur des objets en bois. En raison de son caractère corrosif, et le fait qu'il peut endommager la surface du bois élever le grain et la coloration de la couleur, son utilisation est devenu moins commun.
Pennies or
L'hydroxyde de sodium a également été utilisé en conjonction avec le zinc pour la création de la célèbre "pennies or" expérience. Lorsqu'un penny fait bouillir dans une solution de NaOH en combinaison avec un métal de zinc granulaire ( clous galvanisés sont une source), la couleur de la penny va transformer l'argent en 45 secondes environ. Le penny est ensuite tenue à la flamme d'un brûleur pendant quelques secondes et il se avère or. La raison à cela est que le zinc se dissout dans NaOH granulaires pour former Zn (OH) 4 2- (tetrahydroxozincate). Cet ion zincate est réduite de zinc métallique sur la surface d'un cuivre penny. Zinc et de cuivre lorsqu'il est chauffé sous une forme de flamme laiton.
La production d'alumine - Procédé Bayer
L'hydroxyde de sodium est utilisé dans le raffinage de l'alumine contenant du minerai ( la bauxite) pour produire de l'alumine (oxyde d'aluminium) qui est la matière première utilisée pour produire l'aluminium métal par l'intermédiaire du processus de fusion.
Utilisez en analyse chimique
En chimie analytique , les solutions d'hydroxyde de sodium sont souvent utilisés pour mesurer la concentration des acides par titrage. Depuis NaOH ne est pas un étalon primaire, solutions doit d'abord être normalisée par titration contre une norme telle que KHP. Burettes exposés à NaOH doivent être rincés immédiatement après utilisation pour éviter «gel» du robinet. L'hydroxyde de sodium a été traditionnellement utilisé pour tester les cations à Qualitative Analyse inorganique, ainsi que de fournir un milieu alcalin pour certaines réactions qui en ont besoin, comme le Réaction du biuret.
La production de savon
L'hydroxyde de sodium a été traditionnellement utilisé dans la fabrication du savon ( savon procédé à froid, saponification). Les Arabes ont commencé à produire du savon de cette manière dans le 7ème siècle, et le même processus de base est utilisé aujourd'hui.
La fabrication du papier
L'hydroxyde de sodium a également été largement utilisée dans la fabrication du papier. Avec sulfure de sodium, NaOH est un élément clé de la solution de liqueur blanche utilisée pour séparer de lignine cellulose fibres dans la Procédé Kraft. Il joue également un rôle clé en plusieurs étapes ultérieures du processus de blanchiment de la pâte marron résultant du procédé de réduction en pâte. Ces étapes comprennent l'oxygène délignification, extraction par oxydation et extraction simple, qui nécessite un environnement fortement alcalin à un pH> 10,5 à la fin des étapes.
Biodiesel
Pour la fabrication de biodiesel , de l'hydroxyde de sodium est utilisé comme catalyseur pour la transestérification du méthanol et de triglycérides. Cela fonctionne uniquement avec hydroxyde de sodium anhydre, parce que l'eau et de lessive serait tourner la graisse en savon qui serait entachée de méthanol . Il est utilisé le plus souvent l'hydroxyde de potassium, car il est moins cher et d'une plus petite quantité est nécessaire.
gravure d'aluminium
Des bases fortes attaquent l'aluminium . Cela peut être utile dans la gravure à travers une réserve ou la conversion d'une surface polie à une finition satinée, mais sans plus passivation tel que anodisation ou allodizing la surface peut se corroder, soit dans le cadre d'une utilisation normale ou dans des conditions atmosphériques graves.
Préparation des aliments
utilisations de lessive alimentaires comprennent lavage ou peeling chimique des fruits et légumes , le chocolat et la transformation du cacao, caramel production couleur, la volaille échaudage, boisson gazeuse de traitement, et l'épaississement la crème glacée. Les olives sont souvent trempées dans la lessive pour les ramollir, tandis que bretzels et allemand rouleaux lessive sont vitrées avec une solution de lessive avant la cuisson pour les rendre croustillants. En raison de la difficulté d'obtenir de la lessive de qualité alimentaire en petites quantités pour un usage domestique, le carbonate de sodium est souvent utilisé à la place de l'hydroxyde de sodium.
Aliments spécifiques traitées avec de la lessive comprennent:
- Le Délicatesse scandinave connu sous le nom lutefisk (de Lutfisk, "lessive poisson»).
- Hominy est séché maïs (maïs) grains reconstitués par trempage dans l'eau de lessive. Ces élargir considérablement en taille et peuvent être traitées ultérieurement par friture à faire noix de maïs ou par séchage et broyage de faire gruau. Nixtamal est similaire, mais utilise l'hydroxyde de calcium à la place de l'hydroxyde de sodium.
- L'hydroxyde de sodium est aussi le produit chimique qui provoque la gélification des blancs d'oeufs dans la production de Oeufs siècle.
- Allemand bretzels sont pochés dans une solution d'hydroxyde de sodium bouillante avant la cuisson, ce qui contribue à leur croûte unique.
- La plupart de couleur jaune Nouilles chinoises sont faites avec de la lessive à l'eau mais sont souvent pris pour base d'œuf
Les usages domestiques
L'hydroxyde de sodium est utilisé dans la maison comme un agent de nettoyage de vidange pour nettoyer les tuyaux bouchés. Il est distribué comme un cristal sec ou sous forme de gel liquide épais. Le mécanisme chimique utilisé est la conversion de la graisse à une forme de savon. Le savon est soluble dans l'eau, et peut être dissous en le rinçant avec de l'eau. L'hydroxyde de sodium se décompose également des molécules complexes telles que les protéines qui compose cheveux. Ces nettoyeurs de drains (et leurs acides versions) sont très caustique et doivent être manipulés avec soin.
Lye a été utilisé en tant que défrisant pour défriser les cheveux. Toutefois, en raison de la forte incidence et l'intensité des brûlures chimiques, les fabricants de défrisage chimique ont maintenant passé à d'autres produits chimiques alcalins, bien que défrisants lessive sont encore disponibles, principalement utilisé par des professionnels.
la digestion du tissu
Ce est un processus qui a été utilisé avec des animaux de ferme en même temps. Ce processus implique la mise d'une carcasse dans une enceinte étanche, ce qui met alors la carcasse dans un mélange de soude caustique et de l'eau, ce qui rompt les liaisons chimiques laissant le corps intact. Cela transforme éventuellement le corps dans un liquide ressemblant à du café, et les seuls vestiges sont solides coques osseuses, ce qui pourrait être écrasé entre ses doigts. Il est également à noter que l'hydroxyde de sodium est souvent utilisé dans le procédé de décomposition Roadkill déversés dans les décharges par des entrepreneurs d'élimination des animaux.
L'hydroxyde de sodium a également été utilisée par des criminels et les tueurs en série de disposer des corps de leurs victimes.
Drogues illégales
L'hydroxyde de sodium est un réactif essentiel dans le processus de fabrication Méthamphétamine et d'autres drogues illégales. Contrairement aux rapports des médias populaires, il ne est pas en fait un «ingrédient» dans ces médicaments, mais simplement une base forte utilisée pour manipuler le pH à différents points dans une synthèse chimique.
Il peut également être utilisé pour convertir GBL dans GHB.
agent de nettoyage
L'hydroxyde de sodium est fréquemment utilisé comme un nettoyant en brasseries, où il est simplement appelé "caustique". Il est ajouté à l'eau, chauffée, puis utilisé pour nettoyer les grands réservoirs en acier inoxydable où la bière est brassée, fermentés et stocké. Il peut dissoudre les huiles et les dépôts à base de protéines.
Sécurité
Hydroxyde de sodium solide ou de solutions contenant de fortes concentrations d'hydroxyde de sodium peut causer brûlures chimiques, des blessures ou des cicatrices permanentes et la cécité .
Dissolution de l'hydroxyde de sodium est très exothermique, et la chaleur qui en résulte peut provoquer des brûlures thermiques ou enflammer les produits.
La combinaison des résultats de l'aluminium et l'hydroxyde de sodium dans une grande production d'hydrogène gazeux:
2 Al ( s ) + 6NaOH (aq) → 3 H 2 ( g ) + 2 Na 3 AlO 3 (aq).
Le mélange de ces deux dans un récipient fermé est donc dangereux.
