Structure d'hydroxyde de sodium (NaOH), propriétés, utilisations, synthèse

Il hydroxyde de sodium C'est un composé inorganique dont la formule chimique est NaOH et se compose d'une base métallique ou alcali très forte. Une solution de 5% dans l'eau a un pH près de 14.

C'est un solide blanc très hygroscopique et qui peut également absorber le dioxyde de carbone de l'air pour former du carbonate de sodium. Le commerce est disponible en bouteilles en plastique telles que des pilules, qui ne peuvent pas être exposées trop de temps dans l'air, et elles ne devraient pas être manipulées avec des spatules.

Pilules d'hydroxyde de sodium sur un verre d'horloge. Source: Aucun auteur lisible par machine fourni. Walkerma a supposé (sur la base des réclamations du droit d'auteur). [Domaine public]

L'hydroxyde de sodium peut être synthétisé lors de la réaction de l'hydroxyde de calcium avec du carbonate de sodium. Actuellement, il est fondamentalement synthétisé par l'électrolyse de la saumure et est un produit secondaire de la production de chlore au gaz.

Donner. Il est également utilisé dans le nettoyage à domicile, le traitement de l'eau, la transformation en aluminium, la fabrication de médicaments, etc.; Et surtout, c'est un modèle secondaire par excellence.

L'hydroxyde de sodium est très corrosif, pouvant produire des brûlures et des yeux de la peau. Par inhalation de sa poussière, il peut provoquer un œdème pulmonaire. Pendant ce temps, son ingestion peut causer des blessures aussi graves au tube digestif qui peut entraîner la mort.

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Structure

Anhydre

Ions naoh. Source: Gabriel Bolívar.

L'image supérieure montre les ions qui composent NaOH. Le na cation⁺ Il est représenté par la sphère violette, tandis que l'anion hydroxyle (hydroxyde ou oxydril) OH^- Pour la sphère rouge et blanche. Les deux ions na⁺ et oh^- Ils interagissent les uns avec les autres par l'attraction électrostatique de leurs charges opposées.

Structure d'hydroxyde de sodium

De telles interactions sont non directionnelles, donc les attractions d'un na ionique⁺Oh^- peut affecter les autres à une certaine distance. Le résultat est que les ions na⁺ Ils se repoussent, de la même manière que le oh^-, Jusqu'à définir un cristal d'énergie minimum où ils établissent une structure ordonnée et périodique (cristalline).

Apparaît donc les cristaux ortorrombiques de NaOH anhydro (sans eau):

Représentation de la structure cristalline de l'hydroxyde de sodium anhydre. Source: Quibik via Wikipedia.

Les ions restent suffisamment cohésifs pour le cristal anhydre de NaOH à base 323 ºC (à condition qu'il n'y ait pas d'humidité dans l'environnement).

Hydrater

Les deux⁺ Comme oh^- Ce sont des ions qui les molécules d'eau solvetan (hydrate). Cela favorise son hydratation au-dessus de l'énergie réticulaire de ses cristaux, donc Naoh libère beaucoup d'énergie lorsqu'il entre en contact avec l'eau.

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Cependant, les cristaux anhydres peuvent héberger des molécules d'eau sans dissolution; c'est-à-dire que l'hydroxyde de sodium peut former de nombreux hydrates, NaOH · NH₂SOIT. La molécule d'eau pourrait bien former un pont d'hydrogène avec OH^- (Hoh-oh^-), ou coordonner avec le na⁺ (N / A⁺-Oh₂).

En fonction de la proportion molaire entre NaOH et H₂Ou, des monohydrarés peuvent survenir (naOH · H₂O), dihydrates (NaOH · 2H₂O), trihemacrates (naoh · 3.5h₂O), tétrahydrates (naoh · 4h₂O), heptahridates (naoh · 7h₂O), et autres.

Chacun ces hydrates peuvent cristalliser à partir d'une solution aqueuse de NaOH avec différents pourcentages de masse et à différentes températures. Par conséquent, NaOH présente un diagramme compliqué de solubilité dans l'eau.

En termes généraux, les cristaux hydrates sont moins denses et ont des points de fusion plus bas. En effet⁺ et oh^-, Ajout de forces dipolaires-dipoles dans le sacrifice des attractions ioniques.

Proprietes physiques et chimiques

Des noms

IUPAC Nom préféré: hydroxyde de sodium. Autres noms: Soda caustique, ascarita (moins commun)

Masse molaire

39 9971 g / mol

Apparence

Cristaux solides ou blancs, séreux ou opaques.

Point de fusion

323 ºC

Point d'ébullition

1.388 ºC

Solubilité dans l'eau

1.000 g / L à une température de 25 ºC. Cela montre à quel point il peut se dissoudre dans l'eau.

Ses solutions aqueuses sont visqueuses, avec une valeur de viscosité près de quatre-vingts fois supérieure à celle de l'eau, et relâchent très la chaleur au début. Si vous avez un contact avec eux, ils tournent la peau glissante, en raison de la saponification des acides gras de la peau.

Basicity (PKB)

- 0,56

pH

Une solution de 5% P / P dans l'eau a un pH près de 14

Indice de réfraction (ND)

À une longueur d'onde de 580,4 nm: 1 433 à 320 ºC et 1 421 à 420 ° C.

La stabilité

Les conteneurs qui le contiennent doivent être étroitement fermés pour éviter la formation de carbonate de sodium. Cela est dû à sa forte hygroscopicité, ce qui le conduit à absorber l'humidité de son environnement et de son co-content₂.

Décomposition

Lorsqu'il est chauffé à la décomposition émet une fumée de l'oxyde de sodium.

Point d'auto-direction

Ce n'est pas inflammable

Gelée

4,0 cpoise à 350 ºC

Chaleur de vaporisation

175 kJ / mol a 1.388 ºC

Tension superficielle

74,35 dynas / cm dans une solution de 2,72% p / p dans l'eau à 18 ° C.

Réactivité

Avec des acides

Réagit avec les acides minéraux biologiques et inorganiques, provoquant de l'eau et le sel correspondant. Dans le cas de l'acide sulfurique, la réaction est exothermique.

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2 NaOH + H₂Swin₄ => Na₂Swin₄  +  2 h₂SOIT

Avec des oxydes acides

Réagit avec le dioxyde de soufre, par exemple, en donnant un sel de sulfite et de l'eau:

2 Naoh + SO₂ => Na₂Swin₃   +  H₂SOIT

Avec des métaux

Ses solutions aqueuses réagissent avec certains métaux pour provoquer des sels de sodium complexes. Par exemple, sa réaction avec le zinc donne naissance à une zincato de sodium:

Zn + 2 NaOH + 2 H₂O => na₂[Zn (oh)₄] + H₂

La synthèse

L'hydroxyde de sodium est principalement synthétisé par deux méthodes: l'utilisation de carbonate de sodium, initialement utilisé et l'électrolyse de chlorure de sodium, actuellement plus grande utilisation industrielle.

Réaction de carbonate de sodium et hydroxyde de calcium

Le carbonate de sodium réagit avec l'hydroxyde de calcium dans un processus connu sous le nom de caustification:

Ca (oh)₂  +  N / A₂CO₃   => Caco₃  +  Naoh

Le carbonate de calcium précipite, laissant l'hydroxyde de sodium dans le surnageant, qui est concentré par évaporation.

Le carbonate de sodium provient auparavant du processus Solvay:

2 NaCl + Caco₃ => Na₂CO₃  +  Cacl₂

Électrolyse du chlorure de sodium

L'électrolyse du chlorure de sodium, présente dans la saumure, produit de l'hydrogène gazeux, du chlorure de gaz et de l'hydroxyde de sodium en solution aqueuse:

2 NaCl + 2 H₂O => H₂  +  CL₂   +  2 Naoh

La chambre électrolytique se compose d'un compartiment où l'anode (+), de titanium métal et site où la saumure est placée. Ce compartiment est séparé du compartiment cathode (-) à l'aide d'une membrane poreuse.

La réaction suivante se produit à l'anode:

2 CL^-  => CL₂   +  2 e^-  (oxydation)

En attendant, cette réaction se produit dans la cathode:

2 h₂O +2 E^-  => H₂    +  Oh^-   (réduction)

Le sodium (na⁺) Diffuse du compartiment d'anode à la cathode, à travers la membrane qui les sépare, formant un hydroxyde de sodium.

Applications

Produits de nettoyage

L'hydroxyde de sodium est utilisé pour la fabrication de savons et de détergents utilisés à la maison et en activité commerciale. La combinaison d'hydroxyde de sodium et de chlore produit du blanchiment du chlore, utilisé dans le lavage des vêtements blancs.

Il élimine également l'accumulation de graisse dans les drains, produisant son élimination par sa conversion en savons à travers le processus de saponification. Cela permet d'éliminer l'obstruction des tuyaux domestiques et d'autres bâtiments.

Produits pharmaceutiques et médicinaux

L'hydroxyde de sodium est utilisé dans l'élaboration des analgésiques communs, comme l'aspirine. Également de médicaments avec une action anticoagulante qui bloque la formation de caillots sanguins et de médicaments pour réduire l'hypercholestérolémie.

Processus énergétiques

L'hydroxyde de sodium est utilisé dans la fabrication de piles à combustible qui fonctionnent comme des batteries pour produire de l'électricité pour une variété d'applications, y compris le transport. Les résines époxy, fabriquées avec une intervention d'hydroxyde de sodium, sont utilisées dans les éoliennes.

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Traitement de l'eau

L'hydroxyde de sodium est utilisé pour neutraliser l'acidité de l'eau et contribuer à l'élimination des métaux lourds. Il est également utilisé pour la production d'hypochlorite de sodium, un désinfectant de l'eau.

L'hydroxyde de sodium réagit avec du sulfate d'aluminium pour la formation d'hydroxyde d'aluminium: agent floculant utilisé dans les usines de traitement de l'eau pour augmenter la sédimentation des particules, produisant sa clarification.

Fabrication de papier

L'hydroxyde de sodium est utilisé avec du sulfure de sodium dans le traitement du bois pour obtenir de la cellulose, d'une manière presque pure, qui forme la base du papier. Il est également utilisé dans le recyclage du papier, car en aidant à séparer l'encre, il nous permet de l'utiliser à nouveau.

Fabrication industrielle

L'hydroxyde de sodium est utilisé dans la fabrication de Rayón, spandex, explosifs, résines époxy, verre et céramique. Il est utilisé dans l'industrie textile pour les colorants et traite les tissus de coton.

Dans les plantes de traitement de canne à sucre, l'hydroxyde de sodium à basse température est utilisé pour la production de Bagazo à canne à sucre.

Des risques

L'hydroxyde de sodium est un composé hautement corrosif, donc il peut provoquer, par contact avec la peau, les brûlures, les ampoules et même les cicatrices permanentes.

En contact avec les yeux, il peut produire de graves brûlures, un gonflement, une douleur, une vision floue et dans des cas graves, il peut provoquer une cécité permanente.

L'ingestion d'hydroxyde de sodium peut provoquer des brûlures aux lèvres, à la langue, à la gorge, à l'œsophage et à l'estomac. Parmi les symptômes habituels, les nausées, les vomissements, les crampes d'estomac et la diarrhée se manifestent.

Bien que l'inhalation d'hydroxyde de sodium soit rare et ne peut se produire qu'en raison de la présence de poussière composée dans l'air ou de la formation d'une rosée qui le contient, elle produit une irritation dans les poumons.

Dans le cas d'une exposition chronique, cela peut provoquer un œdème pulmonaire et un raccourcissement de la respiration sévère, qui constitue une urgence médicale.

Les références

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