Natri hydroxide

Natri hydroxide (công thức hóa học: NaOH) hay thường được gọi là xút hoặc xút ăn da hay là kiềm NaOH (kiềm ăn da) là một hợp chất vô cơ của natri. Natri hydroxide tạo thành dung dịch base mạnh khi hòa tan trong dung môi như nước. Dung dịch NaOH có tính nhờn, làm bục vải, giấy và ăn mòn da. Nó được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như giấy, luyện nhôm, dệt nhuộm, xà phòng, chất tẩy rửa, tơ nhân tạo... Sản lượng trên thế giới năm 1998 vào khoảng 45 triệu tấn. Natri hydroxide cũng được sử dụng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm, như làm khô các khí hay thuốc thử.

Sodium Hydroxide
Mẫu natri hydroxide
Cấu trúc của natri hydroxide
Danh pháp IUPAC	Sodium hydroxide
Tên khác	Xút, xút ăn da
Nhận dạng
Số CAS	1310-73-2
PubChem	14798
Số EINECS	215-185-5
KEGG	D01169
MeSH	Sodium Hydroxide
ChEBI	32145
Số RTECS	WB4950000
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ [OH-].[Na ]
InChI	đầy đủ 1/Na.H2O/h;1H2/q 1;/p-1
Tham chiếu Gmelin	68430
UNII	55X04QC32I
Thuộc tính
Công thức phân tử	NaOH
Khối lượng mol	39,99634 g/mol
Bề ngoài	tinh thể màu trắng
Khối lượng riêng	2,1 g/cm³, rắn
Điểm nóng chảy	318 °C (591 K; 604 °F)
Điểm sôi	1.390 °C (1.660 K; 2.530 °F)
Độ hòa tan trong nước	111 g/100 mL (20 ℃), xem thêm bảng độ tan
Độ bazơ (pKb)	-2,43
Cấu trúc
Cấu trúc tinh thể	Trực thoi, oS8
Nhóm không gian	Cmcm, No. 63
Hằng số mạng	a = 0,34013 nm, b = 1,1378 nm, c = 0,33984 nm
Nhiệt hóa học
Enthalpy hình thành ΔfHo298	-425,8 kJ·mol-1
Entropy mol tiêu chuẩn So298	64,4 J·mol-1·K-1
Nhiệt dung	59,5 J/mol K
Các nguy hiểm
NFPA 704	0 3 1
Điểm bắt lửa	không bắt lửa
PEL	TWA 2 mg/m³
LD50	40 mg/kg (mouse, intraperitoneal)
REL	C 2 mg/m³
IDLH	10 mg/m³
Ký hiệu GHS
Báo hiệu GHS	Nguy hiểm
Chỉ dẫn nguy hiểm GHS	H290, H314
Chỉ dẫn phòng ngừa GHS	P280, P305 P351 P338, P310
Các hợp chất liên quan
Nhóm chức liên quan	Lithi hydroxide Kali hydroxide Rubidi hydroxide Caesi hydroxide Franci hydroxide
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Tham khảo hộp thông tin

Natri hydroxide tinh khiết là chất rắn không màu ở dạng viên, vảy hoặc hạt hoặc ở dạng dung dịch bão hòa 50%. Natri hydroxide rất dễ hấp thụ CO₂ trong không khí vì vậy nó thường được bảo quản ở trong bình có nắp kín. Nó hòa tan mãnh liệt với nước và giải phóng một lượng nhiệt lớn. Nó cũng hòa tan trong ethanolt, methanol, ether và các dung môi không phân cực, và để lại màu vàng trên giấy và sợi.

Tính chất vật lý

Natri hydroxide là chất rắn không màu, hút ẩm mạnh, tan nhiều trong nước và tỏa nhiệt.

Dung dịch natri hydroxide có tính nhờn, làm bục vải, giấy và ăn mòn da.

Enthalpy hòa tan

Enthalpy hòa tan của NaOH là ΔH^o -44,5kJ/mol..

Ở trong dung dịch nó tạo thành dạng monohydrat NaOH·H₂O ở 12,3–61,8 ℃ với nhiệt độ nóng chảy 65,1 ℃ và tỷ trọng trong dung dịch là 1,829 g/cm³.

Tính chất hóa học

• Là một base mạnh: làm quỳ tím hóa xanh, dung dịch phenolphthalein hóa hồng.
• Phản ứng với các acid tạo thành muối và nước:

NaOH_(dd) HCl_(dd) → NaCl_(dd) H₂O

• Phản ứng với oxide acid: SO₂, CO₂,...

2NaOH SO₂ → Na₂SO₃ H₂O

NaOH SO₂ → NaHSO₃

• Phản ứng với các acid hữu cơ tạo thành muối của nó và thủy phân ester, peptide:

Tập tin:Phản ứng thủy phân este.png

Phản ứng thủy phân ester

• Phản ứng với muối tạo thành base mới và muối mới (điều kiện: sau phản ứng phải tạo thành chất kết tủa hoặc bay hơi):

2NaOH CuCl₂ → 2NaCl Cu(OH)₂↓

• Tác dụng một số kim loại mà oxide, hydroxide của chúng có tính lưỡng tính (Al, Zn...):

2NaOH 2Al 2H₂O → 2NaAlO₂ 3H₂↑

2NaOH Zn → Na₂ZnO₂ H₂↑

• Tác dụng với hợp chất lưỡng tính:

NaOH Al(OH)₃ → NaAl(OH)₄

2NaOH Al₂O₃ → 2NaAlO₂ H₂O

Phương pháp sản xuất

Toàn bộ dây chuyền sản xuất xút ăn da (NaOH) là dựa trên phản ứng điện phân dung dịch NaCl bão hòa (nước muối). Trong quá trình này dung dịch muối (NaCl) được điện phân thành clo nguyên tố (trong buồng anode), dung dịch natri hydroxide, và hydro nguyên tố (trong buồng cathode) Nhà máy có thiết bị để sản xuất đồng thời xút và clo thường được gọi là nhà máy xút-chlor.

Phản ứng tổng thể để sản xuất xút và clo bằng điện phân là:

2Na 2H₂O 2e⁻ → H₂↑ 2NaOH

Phản ứng điện phân dung dịch muối ăn trong bình điện phân có màng ngăn:

2NaCl 2H₂O → 2NaOH H₂↑ Cl₂↑

Các kiểu buồng điện phân

Điểm phân biệt giữa các công nghệ này là ở phương pháp ngăn cản không cho natri hydroxide và khí clo lẫn lộn với nhau, nhằm tạo ra các sản phẩm tinh khiết.

• Buồng điện phân kiểu thủy ngân: Trong buồng điện phân kiểu thủy ngân thì không sử dụng màng hoặc màn chắn mà sử dụng thủy ngân như một phương tiện chia tách. Xem thêm Công nghệ Castner-Kellner. Tuy nhiên, công nghệ này hiện nay đang bị cấm dần vì sử dụng một lượng lớn thủy ngân, một kim loại rất độc hại.
• Buồng điện phân kiểu màng chắn:

Trong buồng điện phân kiểu màng chắn, nước muối từ khoang anode chảy qua màng chia tách để đến khoang cathode; vật liệu làm màng chia tách là amian phủ trên cathode có nhiều lỗ.

Không nhất thiết màng chắn phải là amian, nếu điều chế ở quy mô phòng thí nghiệm có thể thay thế nó bằng miếng giấy A4 hơ trên hơi sáp paraphin (hoặc không hơ sáp cũng có thể được nhưng hiệu quả kém hơn). Nếu thực hiện đúng cách miếng giấy sẽ chỉ cho nước và một số ion đi qua, các phần tử bọt khí sẽ bị giữ lại, nhờ đó clo không khuếch tán sang và không tác dụng được với natri hydroxide. Tuy nhiên phải đảm bảo cân bằng nồng độ chất tan hai bên màng, nếu không thì không phải clo sẽ khuếch tán mà chính natri hydroxide sẽ khuếch tán qua màng và tác dụng với clo. Có thể ngăn cản sự khuếch tán của natri hydroxide bằng cách cung cấp thật nhiều natri chloride vào bể điện phân ở nửa có điện cực giải phòng khí chlor, natri chloride vừa cân bằng nồng độ ion và vừa tạo ra một lượng lớn anion Cl⁻ có tác dụng cản trở sự hòa tan mang tính vật lý của clo vào nước.

Còn cách khác để tạo một màng ngăn, chúng ta có thể dùng loại giấy tạp chí dày (loại này là giấy phủ cao lanh hay còn gọi là silic dioxide. Loại này có tính chất ưu việt nhất nhưng cần phải ngâm nước một thời gian cho nước thấm vào thì các ion mới đi qua được.

• Buồng điện phân kiểu màng ngăn. Còn trong buồng điện phân kiểu màng ngăn thì màng chia tách là một màng trao đổi ion .

Ứng dụng

Natri hydroxide có nhiều ứng dụng rộng rãi trong đời sống và công nghiệp

Nó được dùng trong:

• Sản xuất xà phòng, chất tẩy, bột giặt
• Sản xuất tơ nhân tạo
• Sản xuất giấy
• Điều chế natri kim loại bằng cách điện phân
• Sản xuất nhôm (làm sạch quặng nhôm trước khi sản xuất)
• Chế biến dầu mỏ và nhiều ngành công nghiệp hóa chất khác.

Liên kết ngoài

• Certified Lye - History, manufacture, first aid, storage, and safety of sodium hydroxide.
• International Chemical Safety Card 0360
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
• European Chemicals Bureau Lưu trữ 2011-07-22 tại Wayback Machine
• Chlorine Online Lưu trữ 2007-12-26 tại Wayback Machine - Facts about chlorine; sodium hydroxide is an important co-product of chlorine.
• The Chlorine Institute, Inc. website Lưu trữ 2012-08-27 tại Wayback Machine
• Natri hydroxide products of Bayer MaterialScience in North America Lưu trữ 2006-08-22 tại Wayback Machine
• Titration of acids with sodium hydroxide – freeware for data analysis, simulation of curves and pH calculation
• Brine electrolysis Lưu trữ 2010-11-01 tại Wayback Machine

Đọc thêm

1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, ấn bản lần thứ 2, Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 1997.
2. Heaton A. (1996) An Introduction to Industrial Chemistry, ấn bản lần thứ 3, New York: Blackie. ISBN 0-7514-0272-9.
3. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, ấn bản lần thứ 5 (trực tuyến, cần có tài khoản người sử dụng), John Wiley & Sons. Truy cập ngày 21 tháng 11 năm 2005.
4. Euro Chlor - How is chlorine made? Chlorine Online Lưu trữ 2006-09-23 tại Wayback Machine