Υδροξείδιο του νατρίου

Το υδροξείδιο του νατρίου ή καυστικό νάτριο ή καυστική σόδα είναι ετεροπολική (ιοντική) ένωση, ισχυρή βάση με χημικό τύπο NaOH.
Είναι ουσία λευκή, κρυσταλλική, πολύ υγροσκοπική, και απορροφά διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, για αυτό πρέπει να αποθηκεύεται σε δοχεία καλά κλεισμένα και αεροστεγή. Το καθαρό υδροξείδιο του νατρίου διατίθεται στο εμπόριο σε πλαστικά δοχεία σε κοκκώδη μορφή. Είναι χημική ένωση πολύ διαλυτή στο νερό και η διάλυση αυτή είναι ισχυρά εξώθερμη. Είναι επίσης διαλυτή στην αιθανόλη (οινόπνευμα) και στη μεθανόλη.

Υδροξείδιο του νατρίου
Γενικά
Όνομα IUPAC	υδροξείδιο του νατρίου
Άλλες ονομασίες	Καυστική σόδα, καυστικό νάτριο
Χημικά αναγνωριστικά
Μοριακή μάζα	39,9971 g/mol
Αριθμός CAS	1310-73-2
SMILES	[OH-].[Na+]
InChI	1/Na.H2O/h;1H2/q+1;/ p-1/fNa.HO/h;1h/qm;-1
Αριθμός EINECS	215-185-5
Αριθμός RTECS	WB4900000
PubChem CID	14798
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	323 °C (596 K)
Σημείο βρασμού	1388 °C (1661 K)
Πυκνότητα	2,13 g/cm3, στερεό
Διαλυτότητα στο νερό	111 g/100 mL (στους 20 °C)
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	Αιθανόλη (13,9 g/100 mL), μεθανόλη (23,8 g/100 mL), γλυκερόλη
Δείκτης διάθλασης , nD	1,412
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	Μη αναφλέξιμο
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R35
Φράσεις ασφαλείας	S1/2, S26, S37/39, S45
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Παραγωγή

Εργαστηριακές μέθοδοι

1. Επίδραση νερού στο νάτριο^[1] :

${\displaystyle Na+H_{2}O{\xrightarrow {}}NaOH+{\frac {1}{2}}H_{2}\uparrow }$

2. Επίδραση νερού στο οξείδιο του νατρίου:

${\displaystyle Na_{2}O+H_{2}O{\xrightarrow {}}2NaOH}$

3. Αντίδραση διπλής αντικαταστάσεως, δηλαδή του τύπου «άλας₁ + βάση₁ → άλας₂ + βάση₂». Το παραγόμενο «άλας₂» πρέπει να είναι δυσδιάλυτο, έτσι ώστε να καθιζάνει στο δοχείο και να απομακρύνεται μετά με διήθηση. Η «βάση₂» μπορεί να απομονωθεί μετά από εξάτμιση του νερού του διαλύματος. Π.χ.:

${\displaystyle Na_{2}SO_{4}+Ba(OH)_{2}{\xrightarrow {}}2NaOH+BaSO_{4}\downarrow }$

Βιομηχανικές μέθοδοι

1. «Καυστικοποίηση» του ανθρακικού νατρίου (σόδας), που γίνεται με επίδραση ασβεστόνερου:

${\displaystyle Na_{2}CO_{3}+Ca(OH)_{2}\xrightarrow {} 2NaOH+CaCO_{3}\downarrow }$^[2]

2. Ηλεκτρόλυση πυκνού διαλύματος χλωριούχου νατρίου (NaCl) με αδρανή ηλεκτρόδια. Αποτελεί τη σημαντικότερη μέθοδο παραγωγής NaOH σε βιομηχανική κλίμακα και πραγματοποιείται γενικά ως εξής:

* Η συνολκή αντίδραση είναι:

${\displaystyle NaCl+H_{2}O\xrightarrow {\eta \lambda \epsilon \kappa \tau \rho {\acute {o}}\lambda \upsilon \sigma \eta } NaOH+{\frac {1}{2}}Cl_{2}\uparrow +{\frac {1}{2}}H_{2}\uparrow }$

Χημικές ιδιότητες - αντιδράσεις

Τόσο το υδατικό διάλυμα, όσο και το τήγμα NaOH είναι ισχυρές βάσεις σύμφωνα με τη θεωρία για τις βάσεις του Αρρένιους. Το ανιόν υδροξύλιο (OH⁻) είναι η ισχυρότερη βάση σύμφωνα με τη θεωρία οξέων-βάσεων των Brönsted-Lowry. Το OH⁻ είναι επίσης βάση κατά Lewis.
Το NaΟΗ είναι πολύ σταθερή ένωση και δεν διασπάται με θέρμανση. Μπορεί να κρυσταλλωθεί με διαφορετικό πλήθος μορίων νερού σε διάφορες θερμοκρασίες :

1. NaOH·H₂Ο όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -28 °C και -24 °C.
2. NaOH·7H₂Ο όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -24 °C και -17,7 °C.
3. NaOH·5H₂Ο όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -17,7 °C και -5,4 °C.
4. NaOH·4H₂Ο όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -5,4 °C και 12,3 °C.
5. NaOH·H₂Ο όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ -5,4 °C και 12,3 °C.

Από τα υδατικά διαλύματά του, το NaOH κρυσταλλώνεται ως μονοϋδρίτης μεταξύ 12,8 °C και 61,8 °C με σημείο τήξεως 65,1 °C και πυκνότητα 1,829 kg/m³. Δίνει τις εξής αντιδράσεις :
1. Αντιδράσεις οξέος-βάσης. Αυτές είναι των γενικών σχημάτων «βάση + οξύ → άλας + νερό» και «βάση + όξινο οξείδιο → άλας + νερό». π.χ.:

${\displaystyle NaOH+HNO_{3}{\xrightarrow {}}NaNO_{3}+H_{2}O}$
${\displaystyle 2NaOH+SO_{3}{\xrightarrow {}}Na_{2}SO_{4}+H_{2}O}$
${\displaystyle NaOH+CO_{2}{\xrightarrow {}}Na_{2}CO_{3}+H_{2}O}$
${\displaystyle NaOH+HCl{\xrightarrow {}}NaCl+H_{2}O}$

2. Αντιδράσεις καταβύθισης ιζήματος ή έκλυσης αερίου με το γενικό σχήμα «βάση + άλας → νέα βάση + νέο άλας» π.χ.

${\displaystyle ZnSO_{4}+2NaOH{\xrightarrow {}}Na_{2}SO_{4}+Zn(OH)_{2}\downarrow }$
${\displaystyle NaOH+NH_{4}Cl{\xrightarrow {}}NaCl+H_{2}O+NH_{3}\uparrow }$

3. Αντιδρά με θέρμανση με το αργίλιο (Al), τον ψευδάργυρο (Zn) και τον κασσίτερο (Sn), ενώ με σύντηξη αντιδρά και με το βόριο (Β) και το πυρίτιο (Si) :

${\displaystyle Al+3NaOH\xrightarrow {} Na_{3}AlO_{2}+{\frac {3}{2}}H_{2}\uparrow }$
${\displaystyle Zn+2NaOH{\xrightarrow {}}Na_{2}ZnO_{2}+H_{2}\uparrow }$
${\displaystyle Sn+2NaOH+H_{2}O{\xrightarrow {}}Na_{2}SnO_{3}+2H_{2}\uparrow }$
${\displaystyle B+3NaOH{\xrightarrow {}}Na_{3}BO_{3}+{\frac {3}{2}}H_{2}\uparrow }$
${\displaystyle Si+2NaOH{\xrightarrow {}}Na_{2}SiO_{3}+2H_{2}\uparrow }$

4. Προσβάλλει το γυαλί αντιδρώντας με το οξείδιο του πυριτίου (SiO₂) που αυτό περιέχει:

${\displaystyle SiO_{2}+NaOH{\xrightarrow {}}Na_{2}SiO_{3}+2H_{2}O\uparrow }$

Γι' αυτό δεν πρέπει να αποθηκεύεται πυκνό διάλυμα NaOH μέσα σε γυάλινο σκεύος για πολύ καιρό. Δεν προσβάλλει τον σίδηρο.

5. Αντιδρά με οργανικές ενώσεις που παρουσιάζουν όξινες ιδιότητες, όπως είναι τα καρβοξυλικά οξέα (RCOOH)^[3] και οι φαινόλες^[4]. Π.χ.:

${\displaystyle RCOOH+NaOH{\xrightarrow {}}RCOONa+H_{2}O}$
${\displaystyle PhOH+NaOH{\xrightarrow {}}PhONa+H_{2}O}$

6. Επίσης αντιδρά με τα αλκυλαλογονίδια (C_νH_2ν+1X) και με τα υπόλοιπα οργανικά αλογονίδια ^[5]:

α. Αραιά διαλύματα NaOH υποκαθιστούν το αλογόνο με υδροξύλιο. Π.χ.:

${\displaystyle RX+NaOH{\xrightarrow {}}ROH+NaX}$

• Η αντίδραση γίνεται ευκολότερα με το Χ = Ι.

β. Πυκνά διαλύματα NaOH ή καλύτερα διαλύματα NaOH σε αλκοόλες (ROH) δείνουν α-απόσπαση υδραλογόνου. Π.χ.:

${\displaystyle RCH_{2}CH_{2}X+NaOH{\xrightarrow {ROH}}RCH=CH_{2}+NaX+H_{2}O}$

γ. Πυκνά διαλύματα NaOH σε αλογονίδια που δεν περιέχουν υδρογόνο σε διπλανό άτομο άνθρακα δείνουν καρβένια, αν και για το σκοπό αυτό προτιμάται το KOH. Επίσης από τα αλογόνα προτιμάται το χλώριο. Π.χ.:

${\displaystyle CHCl_{3}+NaOH{\xrightarrow {}}[:CCl_{2}]+NaCl+H_{2}O}$

• Τα παραγόμενα καρβένια είναι ασταθέστατες ενώσεις του C^II και πρακτικά λειτουργούν ως πολύ δραστικές δίριζες: Δίνουν αντιδράσεις παρεμβολής στους απλούς δεσμούς και αντιδράσεις προσθήκης στους πολλαπλούς. Προκύπτουν όλα τα πιθανά παράγωγα σε σχεδόν απόλυτα κινητικές αναλογίες. Π.χ.:

${\displaystyle [:CCl_{2}]+CH_{3}CH=CH_{2}\xrightarrow {} {\frac {3}{8}}Cl_{2}CHCH_{2}CH=CH_{2}+{\frac {2}{8}}CH_{3}CH=CHCHCl_{2}+{\frac {1}{8}}Cl_{2}CHC(CH_{3})=CH_{2}+{\frac {1}{8}}CH_{3}CH(Cl)_{2}CH=CH_{2}+}$
${\displaystyle +{\frac {1}{8}}}$

7. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η αντίδραση του NaOH με τους κορεσμένους εστέρες του τύπου RCOOR'^[6], οπότε παράγονται άλατα με Na και αλκοόλες. Η αντίδραση είναι βασική υδρόλυση πιό γνωστή ως σαπωνοποίηση αφού αποτελεί την κυριότερη μέθοδο παραγωγής σαπουνιού:

${\displaystyle RCOOR{\acute {}}+NaOH{\xrightarrow {}}RCOONa+R{\acute {}}OH}$^[7]

8. Το αραιό διάλυμα NaOH αντιδρά με το χλώριο (Cl₂) και το βρώμιο (Br₂). Π.χ.:

${\displaystyle Cl_{2}+\alpha \rho .NaOH{\xrightarrow {}}NaClO+NaCl}$

Η αντίδραση είναι μια αυτοοξειδοαναγωγή, διότι ένα μέρος του αλογόνου οξειδώνεται ^[8] και ένα μέρος ανάγεται^[9].

9. Το πυκνό διάλυμα NaOH αντιδρά με το Cl₂, το Br₂ και το ιώδιο (Ι₂) με ταυτόχρονη θέρμανση π.χ.:

${\displaystyle 3I_{2}+6NaOH{\xrightarrow {\triangle }}5NaI+NaIO_{3}+3H_{2}O}$

Κι αυτή η αντίδραση είναι μια αυτοοξειδοαναγωγή ^[10].

10. Το πυκνό διάλυμα NaOH αυτοοξειδώνει^[11] επίσης τον φωσφόρο P₄. Έτσι παράγεται φωσφίνη (PH₃) και υποφωσφορώδες νάτριο (NaH₂PO₂):

${\displaystyle P_{4}+3NaOH+3H_{2}O\xrightarrow {} PH_{3}+3NaH_{2}PO_{2}}$

11. Ηλεκτρόλυση διαλύματος NaOH με αδρανή ηλεκτρόδια. Μέσα στο διάλυμα του ηλεκτρολύτη υπάρχουν: Na⁺, OH^-, Η⁺, H₂O:

• Η συνολκή αντίδραση είναι:

${\displaystyle H_{2}O\xrightarrow {\eta \lambda \epsilon \kappa \tau \rho {\acute {o}}\lambda \upsilon \sigma \eta } H_{2}\uparrow +{\frac {1}{2}}O_{2}\uparrow }$

12. Ηλεκτρόλυση τήγματος NaOH με αδρανή ηλεκτρόδια. Στο τήγμα υπάρχουν μόνο τα ιόντα Na⁺ και ΟΗ⁻ από το κρυσταλλικό πλέγμα του NaOH.

• Η συνολκή αντίδραση είναι:

${\displaystyle NaOH{\xrightarrow[{\triangle }]{\eta \lambda \epsilon \kappa \tau \rho {\acute {o}}\lambda \upsilon \sigma \eta }}Na+H_{2}O\uparrow +{\frac {1}{2}}O_{2}\uparrow }$

Χρήσεις

Το υδροξείδιο του νατρίου χρησιμοποιείται :

• Ως ρυθμιστής οξύτητας στα τρόφιμα και για την ενίσχυση της βιομηχανικής αποφλοίωσης φρούτων, για την ενίσχυση του χρώματος των ελαιών και για την παρασκευή της καραμέλας.
• Στην παραδοσιακή παρασκευή σαπουνιών με τη διαδικασία της σαπωνοποίησης.
• Στη βιομηχανία τεχνητού μεταξιού.
• Στην κατεργασία του βαμβακιού.
• Στον καθαρισμό των πετρελαίων.
• Στη βιομηχανία συνθετικών χρωμάτων και σε διάφορες συνθέσεις.
• Στην κατεργασία του βωξίτη κατά την παραγωγή αλουμινίου με τη μέθοδο Bayer.
• Στην παραγωγή χαρτιού μαζί με θειούχο νάτριο κατά το διαχωρισμό της λιγνίνης από τις ίνες κυτταρίνης και στη λεύκανση του χαρτοπολτού.
• Στην παραγωγή βιοντίζελ ως καταλύτης με την άνυδρή του μορφή κατά τη μετεστεροποίηση μεθανόλης και τριγλυκεριδίων.
• Στη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα που προέρχεται από την αναπνοή ζωντανών οργανισμών σε κλειστούς χώρους.
• Στη ρύθμιση του pH κατά τη διαδικασία παραγωγής ναρκωτικών ουσιών όπως η μεθαμφεταμίνη.
• Ως καθαριστικό των κλιβάνων και των ανοξείδωτων δεξαμενών σε οινοποιεία και ζυθοποιεία.
• Στη χημική ανάλυση για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης όξινων διαλυμάτων με ογκομέτρηση.

Δείτε επίσης

• Παραγωγή υδροξειδίου του νατρίου με διάφορες μεθόδους
• Θερμοδυναμικές σταθερές του υδροξειδίου του νατρίου
• Το υδροξείδιο του νατρίου ως πρόσθετο τροφίμων
• Το υδροξείδιο του νατρίου στην αγγλική έκδοση της Βικιπαίδειας
• Παρασκευή χειροποίητου σαπουνιού

Σημειώσεις-αναφορές

1. Η αντίδραση είναι βίαιη εξαιτίας του εκλυόμενου υδρογόνου. Αν η ποσότητα είναι αρκετή, είναι δυνατό να συμβεί και έκρηξη, λόγω ανάφλεξης του υδρογόνου.
2. Το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO₃) απομακρύνεται εύκολα αφού είναι αδιάλυτο στο νερό.
3. Με R- συμβολίζεται γενικά το αλκύλιο που είναι κορεσμένη (μόνο απλοί δεσμοί C-C) μονοσθενής οργανική ομάδα αποτελούμενη μόνο από άτομα C και Η και προκύπτει θεωρητικά από τους κορεσμένους υδρογονάνθρακες (αλκάνια) με αφαίρεση ενός ατόμου Η. Επομένως, το R- μπορεί να συμβολιστεί και C_νH_2ν+1− όπου ν = 1,2,3,...
4. Η απλούστερη είναι το υδροξυ-βενζόλιο ή φαινόλη με τύπο C₆H₅OH ή PhOH
5. όπου Χ = άτομο αλογόνου δηλ. φθόριο, χλώριο, βρώμιο και ιώδιο.
6. R- και R'- είναι δύο διαφορετικά αλκύλια. Μπορεί να ισχύει και R- = R'-. Στους εστέρες η ένωση RCOOR' δεν είναι ίδια με την R'COOR
7. κορεσμένη μονοσθενής αλκοόλη με σύνταξη R-O-H.
8. Το ένα άτομο Cl των αντιδρώντων με αριθμό οξείδωσης (α.ο.) = 0 αποκτά α.ο. = -1 (αναγωγή) στο NaCl
9. Το άλλο άτομο Cl των αντιδρώντων με α.ο. = 0 αποκτά α.ο. = +1 (οξείδωση) στο NaCl
10. Το αλογόνο έχει α.ο. = 0 στα αντιδρώντα και -1 και +5 στα προϊόντα
11. Ο Ρ με α.ο. = 0 στον P₄ αποκτά α.ο. = -3 στη PH₃ και +1 στο NaH₂PO₂

Πηγές

1. Βασιλικιώτης Γ.Σ.: Ποιοτική ανάλυση, Θεσσαλονίκη 1980
2. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ.: Στοιχεία Ανόργανης Χημείας, έκδοση 14η, Αθήνα 1984
3. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ.: Χημικές αντιδράσεις, Αθήνα 1976
4. Τοσσίδης Ι.: Χημεία ενώσεων συναρμογής, Θεσσαλονίκη 1986
5. Βασιλικιώτης Γ.Σ.: Χημεία Περιβάλλοντος, Θεσσαλονίκη 1986
6. Μπόσκου Δ.: Χημεία τροφίμων με Στοιχεία Τεχνολογίας Τροφίμων, Θεσσαλονίκη 1986
7. Μανουσάκης Γ.Ε.: Γενική και Ανόργανη Χημεία, τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1981
8. Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου: Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
9. Α. Βάρβογλη, Χημεία Οργανικών Ενώσεων, εκδ. «Παρατηρητής», Θεσσαλονίκη 1991
10. SCHAUM'S OUTLINE SERIES: ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, μτφρ. Α. Βάρβογλη, 1999
11. Ν.Α. Πετάση: Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας, 1982