Nátrium-hidroxid

A nátrium-hidroxid (kémiai képlete: NaOH; egyéb nevei: lúgkő, marónátron, nátronlúg, marószóda,^[2] zsírszóda, marólúg) szervetlen vegyületek csoportjába tartozó fémes bázis. Vízben oldva erősen lúgos oldatot képez. A 18. század előtt ez volt a legelterjedtebb lúg. Először 1736-ban egy francia tudós, Henri Louis Duhamel du Monceau(wd) nevezte nátrium-hidroxidnak. A vegyiparban erős bázikus tulajdonsága miatt széleskörűen felhasználják, főleg a textil- és papíriparban, a szappanok és mosószerek gyártásában. 1998-ban a világtermelés kb. 45 millió tonna volt. A nátrium-hidroxidot gyakran használják vegyi laboratóriumokban és a száraztisztításban. A VIII. Magyar Gyógyszerkönyvben Natrii hydroxidum néven hivatalos.

Nátrium-hidroxid
2 dimenziós szerkezet 3 dimenziós szerkezet
IUPAC-név	nátrium-hidroxid
Más nevek	marószóda, nátronlúg, lúgkő, marónátron
Kémiai azonosítók
PubChem	14798
ChemSpider	14114
EINECS-szám	215-185-5
DrugBank	DB11151
KEGG	D01169
ChEBI	32145
RTECS szám	WB4900000
InChIKey	HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M
Gmelin	68430
UNII	55X04QC32I
UN-szám	1823
ChEMBL	CHEMBL2105794
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	NaOH
Moláris tömeg	39,9971 g/mol
Megjelenés	szilárd, higroszkópos rögök
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség	2,1 g/cm³
Olvadáspont	318 °C
Forráspont	1390 °C
Oldhatóság (vízben)	111 g/100 ml (20°C)
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfHo298	−425,93 kJ/mol[1]
Veszélyek
EU osztályozás	maró (C),
NFPA 704	0 3 1
R mondatok	R35
S mondatok	(S1/2), S26, S37/39, S45
Lobbanáspont	nem gyúlékony
Rokon vegyületek
Azonos kation	a nátrium vegyületei
Azonos anion	hidroxidok
Az infoboxban SI-mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok standardállapotra (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A tiszta nátrium-hidroxid számos formában kapható, például granulátum, pellet, vagy oldott formában. A levegőben található nedvességen kívül a szén-dioxidot is elnyeli, ezért légmentes tartályokban kell tárolni. Vízben rendkívül oldékony, valamint a folyamat erősen exoterm. Etanolban és metanolban is oldható, bár ezekben kevésbé oldódik, mint rokon vegyülete, a kálium-hidroxid. Apoláris oldószerekben (például benzolban) nem oldható. A nátrium-hidroxid sárga bevonatot hagy a fa- és papírfelületeken.

Fizikai tulajdonságok

• Oldáshő, Δ_solH° vizes, telített oldatban −44,45 kJ / mol; (szilárd anyag oldása vízben)
• Vizes oldatából 12,3–61,8 °C, monohidrát kristályok formájában kiválik. A kristályok olvadáspontja 65,1 °C, sűrűségük 1,829 g/cm³
• Képződéshő, Δ_f H° −734,96 kJ/mol;
• monohidrát −28 és −24 °C között
• heptahidrát −24 és −17,7 °C között
• pentahidrát −17,7 és −5,4 °C között
• tetrahidrát −5,4 és −12,3 °C között
• C_p moláris hőkapacitás, folyadék: 87 J/mol K, szilárd: 59 J/mol K

Kémiai tulajdonságok

A nátrium-hidroxid ionos vegyület, vagyis kizárólag hidroxidionokból (OH⁻), és nátriumionokból (Na⁺) áll. A nátrium-hidroxid egy nagyon erős bázis, mely savakkal könnyen sót alkot, például a hidrogén-kloriddal reagálva nátrium-klorid (konyhasó), és víz keletkezik.

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(f)

Általában ezek a semlegesítés típusú reakciók egyszerűbben is felírhatók, amikor csak a hidroxid- és az oxónium-ionokkal foglalkozunk.

OH⁻ + H₃O⁺ → 2 H₂O

Ez a fajta reakció erősen exoterm. Ezen reakció segítségével az egyes savak koncentrációját is meg lehet határozni.

A nátrium-hidroxidot más, oxidok alkotta savak semlegesítésére is lehet alkalmazni. Ezek például a szén-dioxid (CO₂), vagy a kén-dioxid (SO₂). Általában az ipari termelés melléktermékeként felszabaduló káros gázokat lehet az ilyen reakciókkal semlegesíteni, meggátolva ezzel kikerülésüket a légkörbe.

2 NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

A nátrium-hidroxid az üveggel lassan reakcióba lép, ezért a nátrium-hidroxiddal kapcsolatba kerülő üvegfelületeken nátrium-szilikát bevonat képződik.

A nátrium-hidroxid a fémek közül a vassal, és a rézzel nem lép reakcióba, viszont az alumíniummal (nátrium-[tetrahidroxo-aluminát(III)] komplex ion keletkezik), a cinkkel (nátrium-[tetrahidroxo-cinkát(II)] komplex keletkezik) viszonylag hevesen reagál. Ezért alumíniumból készült főzőedények, vagy serpenyők tisztítására nem használható. A titánt megvédi a felületén keletkező titán(III)- és titán(IV)-oxid réteg, passziválódik.

2 Al(szilárd) + 2 NaOH + 6 H₂O → 2 Na[Al(OH)₄] + 3 H₂(gáz)

Zn(szilárd) + 2NaOH + 2 H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂(gáz)

Ón(II)-klorid-oldathoz öntve a nátrium-hidroxid fehér csapadék (Sn(OH)₂) képződése közben reagál. A levált ón(II)-hidroxid-csapadék lúgfeleslegben feloldódik.

SnCl₂(vízben oldva) + 2 OH⁻ → Sn(OH)₂ + 2Cl⁻

Sn(OH)₂ + 2 OH⁻ → [Sn(OH)₄]^2–

Számos nemfémes elem is reakcióba léphet vele, például foszforral nátrium-hipofoszfitot alkot, szilíciummal pedig nátrium-szilikátot.

Ellentétben a nátrium-hidroxiddal, a legtöbb fém-hidroxid vízben nem oldékony, ezért az NaOH-t különféle fém-hidroxidok kicsapatására is alkalmazzák. Ilyen vegyület például az alumínium-hidroxid, melyet a vízben lévő lebegő részecskék eltávolítására alkalmaznak. Az alumínium-hidroxidot alumínium-szulfát és nátrium-hidroxid segítségével állítják elő.

6 NaOH(vízben oldva) + Al₂(SO₄)₃(vízben oldva) → 2 Al(OH)₃(szilárd) + 3Na₂SO₄(vízben oldva)

A nátrium-hidroxid a különféle karbonsavakkal is heves reakcióba lép. Elég erős bázis ahhoz is, hogy a fenollal sót alkosson. A nátrium-hidroxidot az észterek, amidok, és alkil-halidok bázisvezérelt hidrolíziséhez is alkalmazzák. Ennek ellenére általában kálium-hidroxiddal helyettesítik, ugyanis az szerves oldószerekben jobban oldódik.

Ha a hideg, viszonylag híg NaOH oldatba klórgázt vezetnek, nátrium-hipoklorit (a háztartásban jól ismert hipó) keletkezik:

2 NaOH + Cl₂ = NaOCl + NaCl + H₂O

De több reakció is végbemegy:

• a klór reagál a vízzel is:

  Cl₂ + H₂O = HOCl+HCl

• a keletkezett HOCl (hipoklórossav) reagál a NaOH-dal, és NaOCl keletkezik.
• a keletkezett HCl reagál a NaOH-dal, és NaCl keletkezik.

Előállítása

1998-ban a világon 45 millió tonna nátrium-hidroxidot állítottak elő. Ebből Észak-Amerika és Ázsia körülbelül 14-14 millió tonnát, míg Európa 10 millió tonnával járult hozzá a szükségletek kielégítéséhez.

Előállításának menete

A nátrium-hidroxidot általában a klórral, és a hidrogénnel együtt szokták előállítani. A folyamat vízben oldott nátrium-klorid elektrolízise során megy végbe. Itt a katódnál nátrium-hidroxid válik ki, miközben hidrogéngáz szabadul fel:

2Na⁺ + 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2NaOH

A teljes reakció:

2NaCl + 2H₂O → Cl₂ + H₂ + 2NaOH

Felhasználása

• A nátrium-hidroxid a vegyipar elsődleges erős bázisa. Általában vizes oldatában alkalmazzák, mert így előállítása, és szállítása is egyszerűbb, és olcsóbb. Elsősorban savak semlegesítésére alkalmazzák.
• A nátrium-hidroxidot a Bayer-eljárás során bauxitból történő alumínium-oxid előállítására is alkalmazzák.
• Savak töménységének megállapítására nagyon jól használható.
• Régebben szappan előállításra széles körben alkalmazták. A szappankészítést először az arabok alkalmazták a 7. század környékén. A cselédek tipikusan NaOH fogyasztásával követtek el öngyilkosságot, ezért forgalmazását korlátozták.
• A papírgyártás során (a nátrium-szulfiddal együtt) a cellulózrostokban található lignin elkülönítésére alkalmazzák.
• Az élelmiszeriparban széles körben alkalmazzák, például a gyümölcsök héjának kémiai úton történő eltávolítására, csokoládé és kakaó készítése során, karamellel történő színezésnél, olajbogyó tartósításánál, valamint egyes pékárukban is előfordulhat. Élelmiszer-adalékanyagként, E524 néven alkalmazzák. Napi maximum beviteli mennyisége nincs meghatározva, valamint élelmiszerek esetén nincs ismert mellékhatása, mert rendkívül erős lúgossága miatt csak nagyon kis mennyiségben alkalmazható.^[3] Gyakran nátrium-karbonáttal helyettesítik.^[4]
• Az állati és növényi szöveteket egyaránt nagy mértékben roncsolja.
• Néhány tudatmódosító szer (például metamfetamin) készítésénél, a gyártás során felhasznált savak semlegesítésére, vagy katalizátor nátrium előállítására alkalmazzák.^[5]

Biztonsági kockázatok

A szilárd, vagy tömény oldatban lévő nátrium-hidroxid égési sérüléseket, maradandó sebeket, hegeket, valamint vakságot okozhat. Vízben történő oldása erősen exoterm folyamat, a felszabaduló hő égési sérülést, vagy gyúlékony anyagok belobbanását eredményezheti. Alumíniummal reagálva nagy mennyiségű hidrogén szabadul fel gáz formájában. Ezért a nátrium-hidroxidot zárt alumíniumtartályban, vagy zárt tartályban alumíniummal együtt tárolni igen veszélyes.