氫氧化鈉
氫氧化鈉,(英語: sodium hydroxide )又称烧碱和苛性钠(sodium hydroxide;lye and caustic soda),化學式為NaOH,是一種具有高腐蝕性的強鹼,一般為白色片狀或顆粒,能溶於水生成鹼性溶液,另也能溶解於甲醇及乙醇。此鹼性物具有潮解性[1] ,會吸收空氣裡的水蒸氣,亦會吸取二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體。
氫氧化鈉為常用的化學品之一。其應用廣泛,為很多工業過程的必需品:常用於製造木浆紙張、紡織品、肥皂及其他清潔劑等,另也用於家用的水管疏通剂。2004年全球總共製造了六千萬噸的氫氧化鈉,而總消耗量為五千一百萬噸。
目录
化学性質
和酸反应
氢氧化钠於水中會完全解离成钠离子與氢氧根离子,可以和酸进行酸鹼中和反应:
- rm NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O
- rm 2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O
利用这一性质,可以制备一些酸的钠盐,如:
- rm NaOH + C_6H_5COOH \rightarrow C_6H_5COONa + H_2O
- rm NaOH + CH_3COOH \rightarrow CH_3COONa +H_2O
酸性很弱的苯酚也能与之反应:
- rm NaOH + C_6H_5OH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O
和酸性氧化物反应
氫氧化鈉在空氣中容易變質,就是因為和空氣中的二氧化碳发生了反应:
- rm 2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O
在溶液中发生,过量的二氧化碳会将碳酸钠转化为碳酸氫鈉(俗稱小蘇打):
- rm Na_2CO_3 + CO_2 +H_2O \rightarrow 2NaHCO_3
由于玻璃製品中含有二氧化硅,氢氧化钠会与之反应生成硅酸钠,使得玻璃儀器中的活塞黏著於儀器上,無法再次使用。因此,存放氢氧化钠的细口瓶一般用橡胶塞封口。如果以玻璃容器长时间盛裝热的氫氧化鈉溶液,会造成玻璃容器损坏,甚至破裂的情況。
- rm 2NaOH + SiO_2 \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O
同样地,氢氧化钠也能和三氧化铬、五氧化二磷、三氧化二砷、二氧化硫、二氧化硒等其它酸性氧化物反应,生成它们的盐:
- rm 2NaOH + CrO_3 \rightarrow Na_2CrO_4 + H_2O
- rm 2NaOH + 2CrO_3 \rightarrow Na_2Cr_2O_7 + H_2O
和两性氧化物及氢氧化物的反应
氢氧化钠可以和两性氧化物或氢氧化物反应,生成盐和水,如:
- rm 2NaOH + Al_2O_3 + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]
和单质的反应
硼、硅和两性金属(如铍、铝、锌等)和氢氧化钠反应,放出氢气:
- rm Si + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2 \uparrow
英國在1986年有一油罐車誤裝載重量百分率濃度為25%的氫氧化鈉水溶液,氫氧化鈉便與油罐壁上的鋁產生化學變化,導致油罐因內部壓力過載而受損,反應方程式如下所示:
- rm 2Al + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2 \uparrow
- rm Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaOCl + H_2O
和盐的反应
过渡金属的盐类和一些主族金属的盐可以和氢氧化钠反应,生成更难溶的氢氧化物,或转化为可溶性的羟基配合物再次溶解。
- rm 2NaOH + CoSO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + Co(OH)_2
- rm 2NaOH + CuCl_2 \rightarrow 2NaCl + Cu(OH)_2
- rm 3NaOH + Cr(NO_3)_3 \rightarrow 3NaNO_3 + Cr(OH)_3
- rm NaOH + Cr(OH)_3 \rightarrow Na[Cr(OH)_4]
以上的反應可被用來測試某種陽離子。
对于汞等氢氧化物不能稳定存在的物质来说,会生产氧化物或氧化物的水合物沉淀:
- rm 2NaOH + HgCl_2 \rightarrow 2NaCl + HgO + H_2O
氢氧化钠可以将过渡金属的酰基离子转化为阴离子酸根(简单离子或多聚离子),如VO2+、UO22+等:
- rm 6NaOH + 2UO_2(NO_3)_2 \rightarrow 4NaNO_3 + Na_2U_2O_7 + 3H_2O
氫氧化鈉跟銨鹽產生反應,生成氨氣、水和相應的鈉鹽。此為銨離子的檢驗方法。
和其它无机物的反应
和有机物的反应
安全性
氢氧化钠固体或其溶液皆能灼伤皮肤,對无防护措施者可造成永久性伤害(如疤痕)。倘若讓氫氧化鈉直接接触眼睛的話,严重者甚至可造成失明。个人防护措施,諸如橡胶手套、防護衣與护目镜等便能大大降低接触氢氧化钠所带来的危险。
氢氧化钠溶于水中(如稀釋),抑或是與酸反應,都会放出大量的热量,可能导致灼伤或点燃易燃物(如有機溶劑)。除此之外,氢氧化钠能夠腐蚀一些金属(如铝)生成易燃的氢气,还能夠轻度腐蚀玻璃製品,應慎選儲存氫氧化鈉的容器材質。
工业制法
氢氧化钠為工业中製氯氣过程的副产物,工業上,透過电解大量饱和食盐水以量產氯氣,然而,當氯離子氧化成氯气逸出的同時,溶液中也只剩下氢氧化钠一种溶质,反应方程式如下所示:
- 2NaCl + 2H_2O -> 2NaOH + Cl_2 ^ + H_2
19世紀以前,氫氧化鈉的製備通常會先以勒布朗制碱法生成前驅物碳酸钠,再通过高温煅烧,使得碳酸钠分解为氧化钠與二氧化碳,最後,將氧化钠溶於水中,便可製得氢氧化钠:
- Na_2CO_3 -> Na_2O + CO_2
- Na_2O + H_2O -> 2NaOH
另外,也可利用複分解制備氫氧化鈉,碳酸鈉(俗稱為蘇打)與氫氧化鈣(俗稱為熟石灰)的反應方程式如下所示:
- Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 -> CaCO_3 v + 2NaOH