Nátrium-hidroxid

Nátrium-hidroxid
Általános
Magyar név	Nátrium-hidroxid
IUPAC név	Sodium hydroxide
Egyéb nevek	Marószóda, nátronlúg, lúgkő, marónátron
Képlet	$\mathrm{NaOH}\,\!$
Moláris tömeg	39,9971 g/mol (0,039 9971 kg/mol)
Megjelenés	Szilárd, higroszkópos rögök
CAS-szám	[1310-73-2]
EINECS (EG) szám	215-185-5
EG-Index szám
Tulajdonságok
Sűrűség és halmazállapot	2100 kg/m3 (2,1 g/cm3), szilárd
Oldhatóság vízben	111 g/100 ml (20°C)
Olvadáspont	318 °C (591 K)
Forráspont	1390 °C (1663 K)
Szerkezet
Kristályszerkezet
Fizikai állandók
Képződéshő	−425,93 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	J/(mol·K)
Veszélyességi jellemzők
EU osztályozás	Maró (C),
R-mondatok	R35
S-mondatok	(S1/2), S26, S37/39, S45
Lobbanáspont	nem gyúlékony
RTECS szám
Rokon vegyületek
Azonos anion	Hidroxidok
Azonos kation	A nátrium vegyületei
A táblázatban SI mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok normálállapotra (0°C, 100 kPa) vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A nátrium-hidroxid (NaOH), marónátron, nátronlúg, marószóda, zsírszóda, marólúg, vagy lúgkő 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 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 a gyakran használják vegyi laboratóriumokban és a száraztisztításban. A VIII. Magyar Gyógyszerkönyvben Natrii hydroxidum néven hivatalos.

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; (Heat of dissolution; 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, (1829 kg/m³)
• 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 nátrium-ionokból (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(vízben oldva) + HCl(vízben oldva) → NaCl(vízben oldva) + H₂O(folyékony)

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

OH⁻ + H₃O⁺ → 2H₂O

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.

2NaOH + 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, a cinkkel, és a titánnal érintkezve viszonylag hevesen reagál. Ezért alumíniumból készült főzőedények, vagy serpenyők tisztítására nem használható.

2Al(szilárd) + 6NaOH(vízben oldva) → 3H₂(gáz) + 2Na₃AlO₃(vízben oldva)

Számos nem fémes 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.

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

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-folyamat 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. Gyakran nátrium-karbonáttal helyettesítik.
• 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.

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.

2Al(szilárd) + 6NaOH(vízben oldva) → 3H₂(gáz) + 2Na₃AlO₃(vízben oldva).

Ezért a nátrium-hidroxidot zárt alumínium tartályban, vagy zárt tartályban alumíniummal együtt tárolni igen veszélyes.

Külső források

• International Chemical Safety Card 0360
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
• European Chemicals Bureau
• Chlorine Online - Facts about Chlorine, Sodium Hydroxide (Caustic Soda) is an important co-product of Chlorine
• The Chlorine Institute, Inc. website
• Sodium hydroxide products of Bayer MaterialScience in North America
• Titration of acids with sodium hydroxide – freeware for data analysis, simulation of curves and pH calculation
• Dow Chemical Company az 50%-os oldat tulajdonságai

1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 1997.
2. Heaton, A. (1996) An Introduction to Industrial Chemistry, 3rd edition, New York:Blackie. ISBN 0-7514-0272-9.
3. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 5th edition (online, account needed), John Wiley & Sons. Accessed November 21, 2005.
4. Euro Chlor - How is chlorine made? Chlorine Online
5. NIST Webbook A vízmentes nátrium-klorid adatai