هيدروكسيد الصوديوم: التركيب ، الخصائص ، الاستخدامات ، التوليف - كيمياء - 2025

و هيدروكسيد الصوديوم هو مركب غير العضوية التي هي هيدروكسيد الصوديوم ويتكون من قاعدة أو المعدن القلوي القوي الصيغة الكيميائية. محلول 5٪ منه في الماء له درجة حموضة قريبة من 14.

إنها مادة صلبة بيضاء شديدة الرطوبة يمكنها أيضًا امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء لتكوين كربونات الصوديوم. يأتي تجاريا في زجاجات بلاستيكية كأقراص ، والتي لا يمكن أن تتعرض للهواء لفترة طويلة ، ولا ينبغي التعامل معها مع ملاعق.

أقراص هيدروكسيد الصوديوم في زجاج الساعة. المصدر: لم يتم تقديم مؤلف يمكن قراءته آليًا. يفترض Walkerma (بناءً على مطالبات حقوق النشر).

يمكن تصنيع هيدروكسيد الصوديوم عن طريق تفاعل هيدروكسيد الكالسيوم مع كربونات الصوديوم. ومع ذلك ، يتم تصنيعه حاليًا بشكل أساسي عن طريق التحليل الكهربائي لمحلول ملحي ، وهو منتج ثانوي لإنتاج غاز الكلور.

نظرًا للأساسيات العالية لـ NaOH ، فإنه يحتوي على العديد من الاستخدامات والتطبيقات ، مثل إنتاج الورق والصابون والمنظفات والأصباغ ، إلخ. كما أنها تستخدم في التنظيف المنزلي ومعالجة المياه ومعالجة الألمنيوم وتصنيع الأدوية وما إلى ذلك ؛ وفوق كل شيء ، هو نمط ثانوي بامتياز.

هيدروكسيد الصوديوم مادة أكالة للغاية ، ويمكن أن تسبب تهيجًا وحروقًا في الجلد والعينين عن طريق استنشاق الغبار ، يمكن أن يسبب وذمة رئوية. وفي الوقت نفسه ، يمكن أن يتسبب ابتلاعها في حدوث أضرار جسيمة في الجهاز الهضمي قد تؤدي إلى الوفاة.

بناء

لا مائي

أيونات هيدروكسيد الصوديوم. المصدر: غابرييل بوليفار.

توضح الصورة العلوية الأيونات التي تتكون منها هيدروكسيد الصوديوم. نا ⁺ الموجبة يمثلها المجال الأرجواني، بينما أنيون الهيدروكسيل (هيدروكسيد أو الهيدروكسيل) OH ^- بواسطة المجال الحمراء والبيضاء. كل من نا ⁺ وOH ^- الأيونات تتفاعل مع بعضها البعض من خلال جذب كهرباء التهم نقيضها.

هيكل هيدروكسيد الصوديوم

هذه التفاعلات غير قابلة للاتجاهي، وبالتالي فإن الجذب في واحد نا ⁺ OH ^- الزوج أيون يمكن أن تؤثر على مصالح الآخرين على مسافة معينة. والنتيجة هي أن نا ⁺ أيونات تتنافر، وبنفس الطريقة التي يعامل بها OH ^- أيونات ، حتى في تحديد بلورة الحد الأدنى من الطاقة حيث إنشاء (البلورية) هيكل أمر والدوري.

لذلك ، تظهر بلورات تقويم العظام من هيدروكسيد الصوديوم اللامائي (بدون ماء):

تمثيل التركيب البلوري لهيدروكسيد الصوديوم اللامائي. المصدر: Quibik عبر ويكيبيديا.

تظل الأيونات متماسكة بدرجة كافية بحيث يذوب بلور NaOH اللامائي عند درجة حرارة 323 درجة مئوية (طالما لا توجد رطوبة في البيئة).

يرطب

كل من Na ⁺ و OH ^- عبارة عن أيونات يتم إذابتها بسهولة (رطبة) بواسطة جزيئات الماء. هذا يعزز ترطيبه فوق الطاقة الشبكية لبلوراته ، ولهذا السبب يطلق هيدروكسيد الصوديوم الكثير من الطاقة عندما يتلامس مع الماء.

ومع ذلك ، يمكن أن تحتوي البلورات اللامائية على جزيئات ماء غير منحلة ؛ أي أن هيدروكسيد الصوديوم يمكن أن يشكل العديد من الهيدرات ، NaOH · nH ₂ O. يمكن لجزيء الماء إما تكوين رابطة هيدروجينية مع OH ^- (HOH-OH ^-) ، أو التنسيق مع Na ⁺ (Na ⁺ - يا ₂).

اعتمادًا على النسبة المولية بين هيدروكسيد الصوديوم و H ₂ O ، قد تنشأ مونوهيدرات (NaOH · H ₂ O) ، ثنائي هيدرات (NaOH · 2H ₂ O) ، ثلاثي الهيدرات (NaOH · 3.5H ₂ O) ، قد تنشأ رباعي الهيدرات (NaOH · 4H ₂ O) ، heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O) ، وغيرها.

يمكن أن تتبلور كل من هذه الهيدرات من محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي بنسب كتلة مختلفة وفي درجات حرارة مختلفة. وبالتالي ، يُظهر NaOH مخططًا معقدًا للذوبان في الماء.

بشكل عام ، تكون بلورات الهيدرات أقل كثافة ولها نقاط انصهار أقل. وذلك لأن جزيئات الماء "تعوق" التفاعلات بين Na ⁺ و OH ^- مضيفة قوى ثنائية القطب عند التضحية بالتجاذبات الأيونية.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الأسماء

الاسم المفضل لـ IUPAC: هيدروكسيد الصوديوم. أسماء أخرى: الصودا الكاوية ، الأسكاريت (أقل شيوعًا)

الكتلة المولية

39.9971 جم / مول

مظهر خارجي

صلبة أو بلورات بيضاء أو مصلي أو معتم.

نقطة الانصهار

323 درجة مئوية

نقطة الغليان

1،388 درجة مئوية

الذوبان في الماء

1000 جم / لتر عند درجة حرارة 25 درجة مئوية. يوضح هذا مقدار ما يمكن أن يذوب في الماء.

محاليلها المائية لزجة ، مع قيمة لزوجة تبلغ حوالي ثمانين ضعفًا من الماء ، وتطلق الكثير من الحرارة في البداية. إذا كنت على اتصال بهم ، فإنهم يجعلون الجلد زلقًا ، بسبب تصبن الأحماض الدهنية في الجلد.

القاعدية (pKb)

- 0.56

الرقم الهيدروجيني

يحتوي محلول 5٪ وزن / وزن في الماء على درجة حموضة قريبة من 14

معامل الانكسار (nD)

بطول موجي 580.4 نانومتر: 1433 عند 320 درجة مئوية ، و 1421 عند 420 درجة مئوية.

المزيد

يجب أن تكون الحاويات التي تحتوي عليها مغلقة بإحكام لمنع تكون كربونات الصوديوم. ومن المقرر أن استرطابية لها عالية، مما يؤدي إلى امتصاص الرطوبة من المناطق المحيطة بها ولها CO هذه ₂ المحتوى.

تقسيم

عند تسخينه للتحلل ينبعث منه دخان أكسيد الصوديوم.

نقطة الاشتعال الذاتي

غير قابل للاشتعال

اللزوجة

4.0 cPoise عند 350 درجة مئوية

حرارة التبخير

175 كيلوجول / مول عند 1388 درجة مئوية

التوتر السطحي

74.35 داين / سم في محلول عند 2.72٪ وزن / وزن في الماء عند 18 درجة مئوية.

التفاعلية

مع الأحماض

يتفاعل مع الأحماض المعدنية العضوية وغير العضوية ، وينتج الماء والملح المقابل. في حالة حامض الكبريتيك يكون التفاعل طارد للحرارة.

2 هيدروكسيد الصوديوم + H ₂ SO ₄ => Na ₂ SO ₄ + 2 H ₂ O

مع أكاسيد الحمض

يتفاعل مع ثاني أكسيد الكبريت ، على سبيل المثال ، بإعطاء ملح كبريتيت وماء:

2 هيدروكسيد الصوديوم + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

مع المعادن

تتفاعل محاليله المائية مع بعض المعادن لإنتاج أملاح الصوديوم المعقدة. على سبيل المثال ، يؤدي تفاعله مع الزنك إلى ظهور زنك الصوديوم:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

يتم تصنيع هيدروكسيد الصوديوم بشكل أساسي بطريقتين: استخدام كربونات الصوديوم ، المستخدم في البداية ، والتحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم ، والذي يستخدم حاليًا في استخدامات صناعية أكبر.

تفاعل كربونات الصوديوم وهيدروكسيد الكالسيوم

تتفاعل كربونات الصوديوم مع هيدروكسيد الكالسيوم في عملية تعرف باسم الكاوية:

Ca (OH) ₂ + Na ₂ CO ₃ => CaCO ₃ + هيدروكسيد الصوديوم

تترسب كربونات الكالسيوم ، تاركة هيدروكسيد الصوديوم في المادة الطافية ، التي تتركز بالتبخر.

تأتي كربونات الصوديوم سابقًا من عملية Solvay:

2 كلوريد الصوديوم + كربونات الكالسيوم ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم

ينتج التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم الموجود في المحلول الملحي غاز الهيدروجين وغاز الكلوريد وهيدروكسيد الصوديوم في محلول مائي:

2 Nacl + 2 H ₂ O => H ₂ + Cl ₂ + 2 NaOH

تتكون غرفة التحليل الكهربائي من حجرة تحتوي على الأنود (+) ، مصنوع من معدن التيتانيوم ، ومكان يوضع فيه المحلول الملحي. يتم فصل هذه الحجرة عن حجرة الكاثود (-) بواسطة غشاء مسامي.

يحدث التفاعل التالي عند الأنود:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (أكسدة)

في غضون ذلك ، يحدث هذا التفاعل في القطب السالب:

2 H ₂ O + 2 e ^- => H ₂ + OH ^- (اختزال)

ينتشر الصوديوم (Na ⁺) من حجرة الأنود إلى حجرة الكاثود ، عبر الغشاء الذي يفصل بينها ، مكونًا هيدروكسيد الصوديوم.

التطبيقات

مستحضرات تنظيف

يستخدم هيدروكسيد الصوديوم في صناعة الصابون والمنظفات المستخدمة في المنزل وفي الأعمال التجارية. ينتج مزيج هيدروكسيد الصوديوم والكلور مبيض الكلور المستخدم في غسيل الملابس البيضاء.

كما أنه يزيل تراكم الشحوم في المصارف ، مما يؤدي إلى إزالتها من خلال تحويلها إلى صابون من خلال عملية التصبن. هذا يسمح بإزالة انسداد السباكة من المنازل والمباني الأخرى.

المنتجات الدوائية والطبية

يستخدم هيدروكسيد الصوديوم لصنع مسكنات الألم الشائعة ، مثل الأسبرين. أيضًا الأدوية ذات التأثير المضاد للتخثر التي تمنع تكوين جلطات الدم والأدوية لتقليل ارتفاع الكولسترول.

عمليات الطاقة

يستخدم هيدروكسيد الصوديوم في تصنيع خلايا الوقود التي تعمل مثل البطاريات لإنتاج الكهرباء لمجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك النقل. تستخدم راتنجات الايبوكسي المصنعة بتدخل هيدروكسيد الصوديوم في توربينات الرياح.

معالجة المياه

يستخدم هيدروكسيد الصوديوم لمعادلة حموضة الماء والمساهمة في إزالة المعادن الثقيلة منه. كما أنها تستخدم لإنتاج هيبوكلوريت الصوديوم ، وهو مطهر للماء.

يتفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع كبريتات الألومنيوم لتكوين هيدروكسيد الألومنيوم: عامل التلبد الذي يستخدم في محطات معالجة المياه لزيادة ترسيب الجسيمات ، مما ينتج تنقيتها.

صناعة الورق

يستخدم هيدروكسيد الصوديوم مع كبريتيد الصوديوم في معالجة الأخشاب للحصول على السليلوز بشكل شبه نقي ، والذي يشكل أساس الورق. يتم استخدامه أيضًا في إعادة تدوير الورق ، لأنه من خلال المساعدة في فصل الحبر ، فإنه يسمح باستخدامه مرة أخرى.

الصناعات التحويلية

يستخدم هيدروكسيد الصوديوم في صناعة الرايون والياف لدنة والمتفجرات وراتنجات الايبوكسي والزجاج والسيراميك. يتم استخدامه في صناعة النسيج لصنع الأصباغ ومعالجة الأقمشة القطنية.

في مصانع معالجة قصب السكر ، يستخدم هيدروكسيد الصوديوم منخفض الحرارة لإنتاج الإيثانول من تفل قصب السكر.

المخاطر

هيدروكسيد الصوديوم مركب شديد التآكل ، لذلك يمكن أن يسبب ، من خلال ملامسته للجلد ، حروقًا وبثورًا وحتى ندوبًا دائمة.

عند ملامسته للعين ، يمكن أن يتسبب في حروق شديدة ، وتورم ، وألم ، وتشوش الرؤية ، وفي الحالات الشديدة ، يمكن أن يسبب العمى الدائم.

يمكن أن يسبب ابتلاع هيدروكسيد الصوديوم حروقًا في الشفتين واللسان والحلق والمريء والمعدة. ومن بين الأعراض المعتادة الغثيان والقيء وتشنجات المعدة والإسهال.

على الرغم من أن استنشاق هيدروكسيد الصوديوم نادر الحدوث ، ويمكن أن يحدث فقط من وجود غبار المركب في الهواء أو من تكوين رذاذ يحتوي عليه ، إلا أنه ينتج تهيجًا في الرئتين.

في حالة التعرض المزمن ، يمكن أن يتسبب ذلك في حدوث وذمة رئوية وضيق شديد في التنفس ، وهي حالة طبية طارئة.

المراجع

1. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
2. ويكيبيديا. (2019). هيدروكسيد الصوديوم. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
3. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2019). هيدروكسيد الصوديوم. قاعدة بيانات PubChem. CID = 14798. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. العناصر الأمريكية. (2019). محلول هيدروكسيد الصوديوم. تم الاسترجاع من: americanelements.com
5. حقائق السلامة الكيميائية. (2019). هيدروكسيد الصوديوم. تم الاسترجاع من: chemicalafetyfacts.org
6. نيوجيرسي هيلث. (2015). هيدروكسيد الصوديوم.. تم الاسترجاع من: nj.gov
7. المركز الكندي للصحة والسلامة المهنية. (2019). صحائف وقائع إجابات الصحة والسلامة المهنية: هيدروكسيد الصوديوم. تم الاسترجاع من: ccohs.ca
8. Ausetute. (سادس). إنتاج هيدروكسيد الصوديوم والكلور عن طريق التحليل الكهربائي. تم الاسترجاع من: ausetute.com.au