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氫氧化鈉
圖片來自痞客邦

氫氧化鈉,(英語: sodium hydroxide )又稱燒鹼苛性鈉(sodium hydroxide;lye and caustic soda),化學式為NaOH,是一種具有高腐蝕性的強,一般為白色片狀或顆粒,能生成鹼性溶液,另也能溶解於甲醇乙醇。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:常用於製造木漿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劑。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。

化學性質

和酸反應

氫氧化鈉於水中會完全解離成鈉離子與氫氧根離子,可以和進行酸鹼中和反應:

rm NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O
rm 2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O

利用這一性質,可以製備一些酸的鈉鹽,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與之反應:

rm NaOH + C_6H_5OH \rightarrow C_6H_5ONa + H_2O

和酸性氧化物反應

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發生了反應:

rm 2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O

在溶液中發生,過量的二氧化碳會將碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉(俗稱小蘇打):

rm Na_2CO_3 + CO_2 +H_2O \rightarrow 2NaHCO_3

由於玻璃製品中含有二氧化硅,氫氧化鈉會與之反應生成硅酸鈉,使得玻璃儀器中的活塞黏著於儀器上,無法再次使用。因此,存放氫氧化鈉的細口瓶一般用橡膠塞封口。如果以玻璃容器長時間盛裝熱的氫氧化鈉溶液,會造成玻璃容器損壞,甚至破裂的情況。

rm 2NaOH + SiO_2 \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O

同樣地,氫氧化鈉也能和三氧化鉻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應,生成它們的鹽:

rm 2NaOH + CrO_3 \rightarrow Na_2CrO_4 + H_2O
rm 2NaOH + 2CrO_3 \rightarrow Na_2Cr_2O_7 + H_2O

和兩性氧化物及氫氧化物的反應

氫氧化鈉可以和兩性氧化物或氫氧化物反應,生成鹽和水,如:

rm 2NaOH + Al_2O_3 + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]

和單質的反應

和兩性金屬(如等)和氫氧化鈉反應,放出氫氣:

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

白磷等單質和氫氧化鈉發生歧化反應:

rm Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaOCl + H_2O

和鹽的反應

過渡金屬的鹽類和一些主族金屬的鹽可以和氫氧化鈉反應,生成更難溶的氫氧化物,或轉化為可溶性的羥基配合物再次溶解。

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

對於等氫氧化物不能穩定存在的物質來說,會生產氧化物或氧化物的水合物沉澱:

rm 2NaOH + HgCl_2 \rightarrow 2NaCl + HgO + H_2O

氫氧化鈉可以將過渡金屬的酰基離子轉化為陰離子酸根(簡單離子或多聚離子),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,生成氣、水和相應的鈉鹽。此為銨離子的檢驗方法。

和其它無機物的反應

二氧化氯二氧化氮等可以和氫氧化鈉發生反應。

高錳酸鈉在氫氧化鈉溶液中煮沸,可以還原為錳酸鈉

和有機物的反應

氫氧化鈉可以將鹵代烴酰鹵水解。

安全性

氫氧化鈉固體或其溶液皆能灼傷皮膚,對無防護措施者可造成永久性傷害(如疤痕)。倘若讓氫氧化鈉直接接觸眼睛的話,嚴重者甚至可造成失明。個人防護措施,諸如橡膠手套、防護衣與護目鏡等便能大大降低接觸氫氧化鈉所帶來的危險。

氫氧化鈉溶於水中(如稀釋),抑或是與酸反應,都會放出大量的熱量,可能導致灼傷或點燃易燃物(如有機溶劑)。除此之外,氫氧化鈉能夠腐蝕一些金屬(如)生成易燃的氫氣,還能夠輕度腐蝕玻璃製品,應慎選儲存氫氧化鈉的容器材質。

工業製法

氫氧化鈉為工業中製氯氣過程的副產物,工業上,透過電解大量飽和食鹽水以量產氯氣,然而,當氯離子氧化成氯氣逸出的同時,溶液中也只剩下氫氧化鈉一種溶質,反應方程式如下所示:

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鹼法生成前驅物碳酸鈉,再通過高溫煅燒,使得碳酸鈉分解為氧化鈉二氧化碳,最後,將氧化鈉溶於水中,便可製得氫氧化鈉:

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

參考文獻

  1. 潮解,教育百科