Natriumhydroxid - Sodium hydroxide

Elementarzelle, Spacefill-Modell von Natriumhydroxid
Probe von Natriumhydroxid als Pellets in einem Uhrglas
Namen
IUPAC-Name
Natriumhydroxid
Andere Namen
Ätznatron

Lauge
Ascarit
Weißes Ätzmittel

Natriumhydrat
Identifikatoren
3D-Modell ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA-Infokarte 100.013.805 Bearbeite dies bei Wikidata
EG-Nummer
E-Nummer E524 (Säureregulatoren, ...)
68430
KEGG
Gittergewebe Natrium + Hydroxid
RTECS-Nummer
UNII
UN-Nummer 1824, 1823
  • InChI=1S/Na.H2O/h;1H2/q+1;/p-1 prüfenJa
    Schlüssel: HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M prüfenJa
  • InChI=1/Na.H2O/h;1H2/q+1;/p-1
    Schlüssel: HEMHJVSKTPXQMS-REWHXWOFAM
  • [OH-].[Na+]
Eigenschaften
NaOH
Molmasse 39,9971 gmol -1
Aussehen Weiße, harte (wenn rein), opake Kristalle
Geruch geruchlos
Dichte 2,13 g / cm 3
Schmelzpunkt 323 °C (613 °F; 596 K)
Siedepunkt 1.388 °C (2.530 °F; 1.661 K)
418 g/L (0 °C)
1000 g/L (25 °C)
3370 g/L (100 °C)
Löslichkeit löslich in Glycerin
vernachlässigbar in Ammoniak
unlöslich in Ether
langsam löslich in Propylenglykol
Löslichkeit in Methanol 238 g/l
Löslichkeit in Ethanol <<139 g/l
Dampfdruck <2,4 kPa (bei 20 °C)
Basizität (p K b ) 0,2
-15,8·10 -6 cm 3 /mol (wässrig)
1.3576
Struktur
Orthorhombisch, oS8
cmcm, Nr. 63
a  = 0,34013 nm, b  = 1,1378 nm, c  = 0,33984 nm
4
Thermochemie
59,5 J/mol K
64,4 J·mol −1 ·K −1
Std
Bildungsenthalpie
f H 298 )
−425,8 kJ·mol −1
-379,7 kJ/mol
Gefahren
Sicherheitsdatenblatt Externes SDB
GHS-Piktogramme GHS05: Ätzend
GHS-Signalwort Achtung
H290 , H314
P280 , P305+351+338 , P310
NFPA 704 (Feuerdiamant)
3
0
1
Letale Dosis oder Konzentration (LD, LC):
LD 50 ( mediane Dosis )
40 mg/kg (Maus, intraperitoneal)
500 mg/kg (Kaninchen, oral)
NIOSH (US-Grenzwerte für die Gesundheitsbelastung):
PEL (zulässig)
TWA 2 mg/m 3
REL (empfohlen)
C 2 mg / m 3
IDLH (unmittelbare Gefahr)
10 mg / m 3
Verwandte Verbindungen
Andere Anionen
Natriumhydrogensulfid
Natriumhydrid
Natriumoxid
Andere Kationen
Lithiumhydroxid
Kaliumhydroxid
Rubidiumhydroxid
Cäsiumhydroxid
Franciumhydroxid
Verwandte Verbindungen
Natriumdeuteroxid
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Infobox-Referenzen

Natriumhydroxid , auch bekannt als Lauge und Natronlauge , ist eine anorganische Verbindung mit der Formel NaOH. Es ist eine weiße Feststoff ionische Verbindung , die aus Natrium - Kationen Na+
und Hydroxid- Anionen OH
.

Natriumhydroxid ist eine stark ätzende Base und Alkali , die zersetzt Proteine bei normalen Umgebungstemperaturen und kann schwere verursachen Verätzungen . Es ist sehr gut löslich in Wasser und absorbiert leicht Feuchtigkeit und Kohlendioxid aus der Luft . Es bildet eine Reihe von Hydraten NaOH· n H
2
o
. Das Monohydrat NaOH· H
2
O
kristallisiert aus wässrigen Lösungen zwischen 12,3 und 61,8 °C. Das im Handel erhältliche "Natriumhydroxid" ist oft dieses Monohydrat, und veröffentlichte Daten können sich anstelle der wasserfreien Verbindung darauf beziehen .

Als eines der einfachsten Hydroxide wird Natriumhydroxid häufig neben neutralem Wasser und saurer Salzsäure verwendet , um Chemiestudenten die pH-Skala zu demonstrieren.

Natriumhydroxid wird in vielen Industrien verwendet: bei der Herstellung von Zellstoff und Papier , Textilien , Trinkwasser , Seifen und Waschmitteln sowie als Abflussreiniger . Die weltweite Produktion betrug 2004 rund 60 Millionen Tonnen, während die Nachfrage 51 Millionen Tonnen betrug.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Reines Natriumhydroxid ist ein farbloser kristalliner Feststoff, der bei 318 ° C (604 ° F) ohne Zersetzung schmilzt und einen Siedepunkt von 1.388 ° C (2.530 ° F) hat. Es ist in Wasser gut löslich, mit einer geringeren Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln wie Ethanol und Methanol . NaOH ist in Ether und anderen unpolaren Lösungsmitteln unlöslich.

Ähnlich wie bei der Hydratisierung von Schwefelsäure ist das Auflösen von fester Natronlauge in Wasser eine stark exotherme Reaktion, bei der viel Wärme freigesetzt wird und die Sicherheit durch Spritzer gefährdet. Die resultierende Lösung ist normalerweise farb- und geruchlos. Wie bei anderen alkalischen Lösungen fühlt es sich bei Hautkontakt aufgrund des Verseifungsprozesses zwischen NaOH und natürlichen Hautölen glitschig an .

Viskosität

Konzentriert (50%) wässerige Lösungen von Natriumhydroxid haben eine charakteristische Viskosität , 78 m Pa · s, die viel größer als die von Wasser ist (1,0 mPa · s) und in der Nähe der von Olivenöl (85 mPa · s) bei Raumtemperatur . Die Viskosität von wässrigem NaOH ist wie bei jeder flüssigen Chemikalie umgekehrt proportional zu seiner Betriebstemperatur, dh seine Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab und umgekehrt. Die Viskosität von Natronlauge spielt sowohl bei der Anwendung als auch bei der Lagerung eine direkte Rolle.

Hydratisiert

Natriumhydroxid kann mehrere Hydrate bilden NaOH· n H
2
O
, die zu einem komplexen Löslichkeitsdiagramm führen , das 1893 von SU Pickering ausführlich beschrieben wurde . Die bekannten Hydrate und die ungefähren Temperatur- und Konzentrationsbereiche (Massenprozent von NaOH) ihrer gesättigten Wasserlösungen sind:

  • Heptahydrat, NaOH·7 H
    2
    O
    : von –28 °C (18,8 %) bis –24 °C (22,2 %).
  • Pentahydrat, NaOH·5 H &sub2;
    2
    O
    : von –24 °C (22,2%) bis –17,7 (24,8%).
  • Tetrahydrat, NaOH·4 H
    2
    O
    , α-Form: von −17,7 (24,8%) bis +5,4 °C (32,5%).
  • Tetrahydrat, NaOH·4 H
    2
    O
    , β-Form: metastabil.
  • Trihemihydrat, NaOH·3,5 H
    2
    O
    : von +5,4 °C (32,5%) bis +15,38 °C (38,8%) und dann bis +5,0 °C (45,7%).
  • Trihydrat, NaOH·3 H
    2
    O
    : metastabil.
  • Dihydrat, NaOH·2 H
    2
    O
    : von +5,0 °C (45,7%) bis +12,3 °C (51%).
  • Monohydrat, NaOH· H
    2
    O
    : von +12,3 °C (51 %) bis 65,10 °C (69 %) dann bis 62,63 °C (73,1 %).

Frühe Berichte beziehen sich auf Hydrate mit n = 0,5 oder n = 2/3, aber spätere sorgfältige Untersuchungen konnten ihre Existenz nicht bestätigen.

Die einzigen Hydrate mit stabilen Schmelzpunkten sind NaOH· H
2
O
(65,10 °C) und NaOH·3,5 H
2
O
(15,38 °C). Die anderen Hydrate, außer den metastabilen NaOH·3 H
2
O
und NaOH·4 H
2
O
(β) kann aus Lösungen der richtigen Zusammensetzung, wie oben aufgeführt, kristallisiert werden. NaOH-Lösungen können jedoch leicht um viele Grad unterkühlt werden, was die Bildung von Hydraten (einschließlich der metastabilen) aus Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen ermöglicht.

Wenn beispielsweise eine Lösung von NaOH und Wasser mit einem Molverhältnis von 1:2 (52,6 Massen-% NaOH) abgekühlt wird, beginnt das Monohydrat normalerweise vor dem Dihydrat zu kristallisieren (bei etwa 22 °C). Die Lösung kann jedoch leicht auf −15 °C unterkühlt werden, woraufhin sie schnell als Dihydrat auskristallisiert. Beim Erhitzen kann das feste Dihydrat bei 13,35 °C direkt zu einer Lösung schmelzen; sobald die Temperatur jedoch 12,58 °C überschreitet. es zerfällt oft in festes Monohydrat und eine flüssige Lösung. Auch das n = 3,5 Hydrat ist schwer zu kristallisieren, da die Lösung so stark unterkühlt, dass andere Hydrate stabiler werden.

Eine Heißwasserlösung mit 73,1 % (Masse) NaOH ist ein Eutektikum , das bei etwa 62,63 °C als eine innige Mischung aus wasserfreien und Monohydratkristallen erstarrt.

Eine zweite stabile eutektische Zusammensetzung ist 45,4% (Masse) NaOH, die bei etwa 4,9 °C zu einer Mischung aus Kristallen des Dihydrats und des 3,5-Hydrats erstarrt.

Das dritte stabile Eutektikum enthält 18,4 % (Masse) NaOH. Es erstarrt bei etwa −28,7 °C als Gemisch aus Wassereis und dem Heptahydrat NaOH·7 H
2
o
.

Wenn Lösungen mit weniger als 18,4% NaOH gekühlt werden, Wasser Eis kristallisiert zuerst, die NaOH in Lösung bleibt.

Die α-Form des Tetrahydrats hat eine Dichte von 1,33 g/cm 3 . Es schmilzt bei 7,55 °C deckungsgleich mit 35,7% NaOH und Dichte 1,392 g/cm 3 zu einer Flüssigkeit und schwimmt daher darauf wie Eis auf Wasser. Bei etwa 4,9 °C kann es jedoch inkongruent zu einer Mischung aus festem NaOH·3,5 H . schmelzen
2
O
und eine flüssige Lösung.

Die β-Form des Tetrahydrats ist metastabil und wandelt sich beim Abkühlen unter −20 °C häufig spontan in die α-Form um. Nach dem Start ist die exotherme Umwandlung in wenigen Minuten abgeschlossen, mit einer 6,5 %igen Volumenzunahme des Feststoffs. Die β-Form kann aus unterkühlten Lösungen bei −26 °C kristallisiert werden und schmilzt teilweise bei −1.83 °C.

Das handelsübliche "Natriumhydroxid" ist oft das Monohydrat (Dichte 1,829 g/cm 3 ). Physikalische Daten in der Fachliteratur beziehen sich möglicherweise eher auf diese Form als auf die wasserfreie Verbindung.

Kristallstruktur

NaOH und sein Monohydrat bilden orthorhombische Kristalle mit den Raumgruppen Cmcm ( oS8 ) bzw. Pbca (oP24). Die Abmessungen der Monohydratzellen sind a = 1,1825, b = 0,6213, c = 0,6069 nm . Die Atome sind in einer hydrargillitartigen Schichtstruktur angeordnet /O Na OO Na O/... Jedes Natriumatom ist von sechs Sauerstoffatomen umgeben, jeweils drei von Hydroxylanionen HO
und drei aus Wassermolekülen. Die Wasserstoffatome der Hydroxyle bilden innerhalb jeder O-Schicht starke Bindungen mit Sauerstoffatomen. Benachbarte O-Schichten werden durch Wasserstoffbrücken zwischen Wassermolekülen zusammengehalten.

Chemische Eigenschaften

Reaktion mit Säuren

Natriumhydroxid reagiert mit protischen Säuren zu Wasser und den entsprechenden Salzen. Wenn beispielsweise Natriumhydroxid mit Salzsäure reagiert , entsteht Natriumchlorid :

NaOH(wässrig) + HCl(wässrig) → NaCl(wässrig) +H
2
O(l)

Im Allgemeinen werden solche Neutralisationsreaktionen durch eine einfache Netto-Ionengleichung dargestellt:

OH
(wässrig) + H+
(aq) → H
2
O(l)

Diese Art der Reaktion mit einer starken Säure setzt Wärme frei und ist daher exotherm . Solche Säure-Base-Reaktionen können auch für Titrationen verwendet werden . Natriumhydroxid wird jedoch nicht als Primärstandard verwendet, da es hygroskopisch ist und Kohlendioxid aus der Luft absorbiert .

Reaktion mit sauren Oxiden

Natriumhydroxid reagiert auch mit sauren Oxiden wie Schwefeldioxid . Solche Reaktionen werden häufig verwendet, um schädliche saure Gase (wie SO 2 und H 2 S), die bei der Verbrennung von Kohle entstehen, zu „ waschen “ und so deren Freisetzung in die Atmosphäre zu verhindern. Zum Beispiel,

2 NaOH + SO
2
→ Nein
2
SO
3
+ H
2
Ö

Reaktion mit Metallen und Oxiden

Glas reagiert bei Umgebungstemperaturen langsam mit wässrigen Natronlaugen zu löslichen Silikaten . Aus diesem Grund neigen Glasverbindungen und Absperrhähne , die Natronlauge ausgesetzt sind, zum "Einfrieren". Kolben und emaillierte chemische Reaktoren werden durch lange Einwirkung von heißem Natriumhydroxid beschädigt, das auch das Glas bereift . Natriumhydroxid greift Eisen bei Raumtemperatur nicht an, da Eisen keine amphoteren Eigenschaften hat (dh es löst sich nur in Säure, nicht in Base). Dennoch kann Eisen bei hohen Temperaturen (zB über 500 °C) endotherm mit Natriumhydroxid zu Eisen(III)-oxid , Natriummetall und Wasserstoffgas reagieren . Dies liegt an der geringeren Bildungsenthalpie von Eisen(III)-oxid (-824,2 kJ/mol im Vergleich zu Natriumhydroxid (-500 kJ/mol), daher ist die Reaktion thermodynamisch günstig, obwohl ihre endotherme Natur auf Nichtspontanität hinweist folgende Reaktion zwischen geschmolzener Natronlauge und feinteiligen Eisenspänen:

4 Fe + 6 NaOH → 2 Fe
2
Ö
3
+ 6 Na + 3 H
2

Einige Übergangsmetalle können jedoch heftig mit Natriumhydroxid reagieren.

1986 wurde im Vereinigten Königreich ein Aluminium- Tankwagen fälschlicherweise für den Transport von 25%iger Natronlauge verwendet, wodurch der Inhalt unter Druck gesetzt und der Tankwagen beschädigt wurde. Die Druckbeaufschlagung war auf das Wasserstoffgas zurückzuführen, das bei der Reaktion zwischen Natriumhydroxid und Aluminium entsteht:

2 Al + 2 NaOH + 6 H
2
O → 2 NaAl(OH)
4
+ 3 H
2

Fällungsmittel

Im Gegensatz zu Natriumhydroxid, das löslich ist, sind die Hydroxide der meisten Übergangsmetalle unlöslich, und daher kann Natriumhydroxid verwendet werden, um Übergangsmetallhydroxide auszufällen . Folgende Farben werden beobachtet:

  • Kupfer - blau
  • Eisen(II) - grün
  • Eisen(III) - gelb / braun

Zink- und Bleisalze lösen sich in überschüssigem Natriumhydroxid zu einer klaren Lösung von Na 2 ZnO 2 oder Na 2 PbO 2 auf .

Aluminiumhydroxid wird als gallertartiges Flockungsmittel verwendet , um Partikel in der Wasseraufbereitung herauszufiltern . Aluminiumhydroxid wird in der Kläranlage aus Aluminiumsulfat hergestellt, indem es mit Natriumhydroxid oder -bicarbonat umgesetzt wird.

Al
2
(SO
4
)
3
+ 6 NaOH → 2 Al(OH)
3
+ 3 Na
2
SO
4
Al
2
(SO
4
)
3
+ 6 NaHCO
3
→ 2 Al(OH)
3
+ 3 Na
2
SO
4
+ 6 CO
2

Verseifung

Natriumhydroxid kann für die basengetriebene Hydrolyse von Estern (wie bei der Verseifung ), Amiden und Alkylhalogeniden verwendet werden . Aufgrund der begrenzten Löslichkeit von Natriumhydroxid in organischen Lösungsmitteln wird jedoch häufig das besser lösliche Kaliumhydroxid (KOH) bevorzugt. Das Berühren von Natronlauge mit bloßen Händen wird zwar nicht empfohlen, führt jedoch zu einem glitschigen Gefühl. Dies geschieht, weil Öle auf der Haut wie Talg in Seife umgewandelt werden. Trotz der Löslichkeit in Propylenglycol ist es unwahrscheinlich, dass Wasser bei der Verseifung aufgrund der primären Reaktion von Propylenglycol mit Fett vor der Reaktion zwischen Natriumhydroxid und Fett ersetzt wird.

Massenanteil von NaOH (Gew.-%) 4 10 20 30 40 50
Molare Konzentration von NaOH (M) 1,04 2,77 6.09 9,95 14.30 19.05
Massenkonzentration von NaOH (g/l) 41,7 110.9 243.8 398.3 572.0 762.2
Dichte der Lösung (g/ml) 1.043 1.109 1.219 1.328 1.430 1,524

Produktion

Natronlauge wird industriell als 50%ige Lösung durch Variationen des elektrolytischen Chloralkali-Verfahrens hergestellt . Bei diesem Verfahren entsteht auch Chlorgas . Aus dieser Lösung wird durch Verdampfen von Wasser festes Natronlauge gewonnen. Festes Natriumhydroxid wird am häufigsten als Flocken, Prills und Gussblöcke verkauft.

Im Jahr 2004 wurde die Weltproduktion auf 60 Millionen Trockentonnen Natriumhydroxid geschätzt, und die Nachfrage wurde auf 51 Millionen Tonnen geschätzt. 1998 betrug die weltweite Gesamtproduktion rund 45 Millionen Tonnen . Nordamerika und Asien steuerten jeweils rund 14 Millionen Tonnen bei, während Europa rund 10 Millionen Tonnen produzierte. In den Vereinigten Staaten ist Olin der größte Produzent von Natriumhydroxid mit einer Jahresproduktion von rund 5,7 Millionen Tonnen an Standorten in Freeport , Texas, und Plaquemine , Louisiana, St. Gabriel, Louisiana, McIntosh, Alabama, Charleston, Tennessee, NiagaraFalls, New York und Becancour, Kanada. Andere große US-Hersteller sind Oxychem , Westlake , Shintek und Formosa . Alle diese Unternehmen verwenden das Chloralkali-Verfahren .

Historisch wurde Natriumhydroxid hergestellt, indem Natriumcarbonat mit Calciumhydroxid in einer Metathesereaktion behandelt wurde, die die Tatsache ausnutzt, dass Natriumhydroxid löslich ist, während Calciumcarbonat nicht löslich ist. Dieser Vorgang wurde Kaustifizierung genannt.

Ca(OH)
2
(wässrig) + Na
2
CO
3
(s) → CaCO
3
(s) + 2 NaOH(wässrig)

Dieses Verfahren wurde Ende des 19. Jahrhunderts durch das Solvay-Verfahren abgelöst , das wiederum durch das heute verwendete Chloralkali-Verfahren verdrängt wurde .

Natriumhydroxid wird auch hergestellt, indem reines Natriummetall mit Wasser kombiniert wird. Die Nebenprodukte sind Wasserstoffgas und Hitze, die oft zu einer Flamme führen.

2 Na + 2 H
2
O → 2 NaOH + H
2

Diese Reaktion wird häufig verwendet, um die Reaktivität von Alkalimetallen in akademischen Umgebungen zu demonstrieren; es ist jedoch kommerziell nicht rentabel, da die Isolierung von Natriummetall typischerweise durch Reduktion oder Elektrolyse von Natriumverbindungen einschließlich Natriumhydroxid durchgeführt wird.

Verwendet

Natriumhydroxid ist eine beliebte starke Base, die in der Industrie verwendet wird. Natriumhydroxid wird bei der Herstellung von Natriumsalzen und Reinigungsmitteln, der pH-Regulierung und der organischen Synthese verwendet. In großen Mengen wird es meistens als wässrige Lösung gehandhabt , da Lösungen billiger und einfacher zu handhaben sind.

Natriumhydroxid wird in vielen Szenarien verwendet, in denen es wünschenswert ist, die Alkalinität einer Mischung zu erhöhen oder Säuren zu neutralisieren.

Zum Beispiel in der Erdölindustrie wird Natriumhydroxid als Zusatzstoff verwendet , in mud Bohren zu erhöhen Alkalinität in Bentonit Spülungssystemen, um den Schlamm zu erhöhen , die Viskosität , und jede zu neutralisieren Säuregas (wie beispielsweise Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid ) , die sein kann , im Verlauf der Bohrungen in der geologischen Formation angetroffen .

Eine weitere Verwendung ist der Salzsprühtest, bei dem der pH-Wert reguliert werden muss. Natriumhydroxid wird mit Salzsäure verwendet, um den pH auszugleichen. Das resultierende Salz, NaCl, ist das korrosive Mittel, das im Standardsalzsprühtest mit neutralem pH verwendet wird.

Rohöl von schlechter Qualität kann mit Natriumhydroxid behandelt werden, um schwefelhaltige Verunreinigungen in einem als Ätzwäsche bekannten Verfahren zu entfernen . Wie oben reagiert Natriumhydroxid mit schwachen Säuren wie Schwefelwasserstoff und Mercaptanen , um nichtflüchtige Natriumsalze zu ergeben, die entfernt werden können. Der dabei entstehende Abfall ist giftig und schwer zu handhaben, weshalb das Verfahren in vielen Ländern verboten ist. 2006 nutzte Trafigura das Verfahren und deponierte den Abfall dann in der Elfenbeinküste .

Andere häufige Anwendungen von Natriumhydroxid sind:

Chemischer Aufschluss

Natriumhydroxid wird auch häufig beim Aufschließen von Holz zur Herstellung von Papier oder regenerierten Fasern verwendet. Zusammen mit Natriumsulfid , Natriumhydroxid ist eine Schlüsselkomponente der Weißlaugenlösung abzutrennen verwendeten Lignin aus Cellulosefasern in dem Kraft - Verfahren . Es spielt auch eine Schlüsselrolle in mehreren späteren Stufen des Bleichens des braunen Zellstoffs , der aus dem Aufschlussprozess resultiert. Diese Stufen umfassen Sauerstoffdelignifizierung , oxidative Extraktion und einfache Extraktion, die alle eine stark alkalische Umgebung mit einem pH-Wert > 10,5 am Ende der Stufen erfordern.

Gewebeverdauung

In ähnlicher Weise wird Natriumhydroxid zur Verdauung von Geweben verwendet, wie in einem Verfahren, das früher bei Nutztieren verwendet wurde. Bei diesem Prozess wurde ein Kadaver in eine versiegelte Kammer gelegt und dann eine Mischung aus Natriumhydroxid und Wasser hinzugefügt (was die chemischen Bindungen aufbricht, die das Fleisch intakt halten). Dies verwandelt den Körper schließlich in eine Flüssigkeit mit kaffeeähnlichem Aussehen, und der einzige Feststoff, der zurückbleibt, sind Knochenhüllen, die man zwischen den Fingerspitzen zerdrücken könnte.

Natriumhydroxid wird häufig bei der Zersetzung von Straßenkillern verwendet, die von Tierbeseitigungsunternehmen auf Deponien abgelagert wurden. Aufgrund seiner Verfügbarkeit und geringen Kosten wurde es von Kriminellen verwendet, um Leichen zu entsorgen. Die italienische Serienmörderin Leonarda Cianciulli hat diese Chemikalie verwendet, um Leichen in Seife zu verwandeln. In Mexiko gab ein Mann, der für Drogenkartelle arbeitete, zu, damit über 300 Leichen entsorgt zu haben.

Natriumhydroxid ist aufgrund seiner Fähigkeit, Protein zu hydrolysieren, eine gefährliche Chemikalie. Wenn eine verdünnte Lösung auf die Haut verschüttet wird, kann es zu Verbrennungen kommen, wenn der Bereich nicht gründlich und einige Minuten lang mit fließendem Wasser gewaschen wird. Spritzer ins Auge können schwerwiegender sein und zur Erblindung führen.

Auflösen amphoterer Metalle und Verbindungen

Starke Basen greifen Aluminium an . Natriumhydroxid reagiert mit Aluminium und Wasser unter Freisetzung von Wasserstoffgas. Das Aluminium nimmt das Sauerstoffatom aus Natriumhydroxid, das wiederum das Sauerstoffatom aus dem Wasser aufnimmt und die beiden Wasserstoffatome freisetzt. Bei der Reaktion entstehen so Wasserstoffgas und Natriumaluminat . Bei dieser Reaktion wirkt Natriumhydroxid als Mittel, um die Lösung alkalisch zu machen, in der sich Aluminium auflösen kann.

2 Al + 2 NaOH + 2 H
2
O → 2 NaAlO
2
+ 3H
2

Natriumaluminat ist eine anorganische Chemikalie, die als wirksame Quelle für Aluminiumhydroxid für viele industrielle und technische Anwendungen verwendet wird. Reines Natriumaluminat (wasserfrei) ist ein weißer kristalliner Feststoff mit einer Formel, die unterschiedlich als NaAlO . angegeben wird
2
, NaAl(OH)
4
<
(hydratisiert), Na
2
Ö
.
Al
2
Ö
3
, oder Na
2
Al
2
Ö
4
. Die Bildung von Natriumtetrahydroxoaluminat(III) oder hydratisiertem Natriumaluminat wird angegeben durch:

2Al + 2NaOH + 6H
2
O → 2 NaAl(OH)
4
+ 3 H
2

Diese Reaktion kann beim Ätzen , Entfernen des Eloxierens oder der Umwandlung einer polierten Oberfläche in ein satinähnliches Finish nützlich sein , aber ohne weitere Passivierung wie Eloxieren oder Alodinieren kann die Oberfläche entweder bei normalem Gebrauch oder unter schwierigen atmosphärischen Bedingungen abgebaut werden.

Im Bayer-Verfahren wird Natriumhydroxid bei der Raffination von aluminiumoxidhaltigen Erzen ( Bauxit ) verwendet, um Aluminiumoxid ( Aluminiumoxid ) herzustellen, das der Rohstoff ist, der zur Herstellung von Aluminiummetall über das elektrolytische Hall-Héroult-Verfahren verwendet wird . Da das Aluminiumoxid amphoter ist , löst es sich im Natriumhydroxid auf und hinterlässt bei hohem pH weniger lösliche Verunreinigungen wie Eisenoxide in Form eines stark alkalischen Rotschlamms .

Andere amphotere Metalle sind Zink und Blei, die sich in konzentrierten Natriumhydroxidlösungen zu Natriumzinkat bzw. Natriumplumbat lösen .

Veresterungs- und Umesterungsreagenz

Natriumhydroxid wird traditionell bei der Seifenherstellung verwendet ( Kaltverfahrensseife , Verseifung ). Es wurde im 19. Jahrhundert eher für eine harte Oberfläche als für ein flüssiges Produkt hergestellt, da es einfacher zu lagern und zu transportieren war.

Bei der Herstellung von Biodiesel wird Natriumhydroxid als Katalysator für die Umesterung von Methanol und Triglyceriden verwendet. Dies funktioniert nur mit wasserfreier Natronlauge, denn in Verbindung mit Wasser würde das Fett zu Seife werden , die mit Methanol verunreinigt wäre . NaOH wird häufiger als Kaliumhydroxid verwendet, da es billiger ist und eine geringere Menge benötigt wird. Aufgrund der Produktionskosten ist NaOH, das mit Kochsalz hergestellt wird, billiger als Kaliumhydroxid.

Essenszubereitung

Die Verwendung von Natriumhydroxid in Lebensmitteln umfasst das Waschen oder chemisches Schälen von Obst und Gemüse , die Verarbeitung von Schokolade und Kakao , die Herstellung von Karamellfarben , das Verbrühen von Geflügel , die Verarbeitung von Erfrischungsgetränken und das Eindicken von Eiscreme . Oliven werden zum Weichmachen oft in Natriumhydroxid getränkt; Brezeln und Laugenbrötchen werden vor dem Backen mit Natronlauge glasiert, damit sie knusprig werden. Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Beschaffung von Natriumhydroxid in Lebensmittelqualität in kleinen Mengen für den Heimgebrauch, Natriumcarbonat wird häufig anstelle von Natriumhydroxid verwendet. Es ist als E-Nummer E524 bekannt.

Spezifische Lebensmittel, die mit Natriumhydroxid verarbeitet wurden, sind:

  • Deutsche Brezeln werden vor dem Backen in kochender Sodalösung oder kalter Natronlauge pochiert , was zu ihrer einzigartigen Kruste beiträgt.
  • Laugenwasser ist ein wesentlicher Bestandteil der Kruste der traditionell gebackenen chinesischen Mondkuchen.
  • Die meisten gelb gefärbte chinesische Nudeln werden mit Lauge -Wasser aber sind für die Aufnahme Ei häufig verwechselt.
  • Eine Sorte von Zongzi verwendet Laugenwasser, um einen süßen Geschmack zu verleihen.
  • Natriumhydroxid ist auch die Chemikalie, die das Gelieren von Eiweiß bei der Herstellung von Century-Eiern verursacht .
  • Einige Methoden zur Herstellung von Oliven beinhalten das Aussetzen einer Salzlake auf Laugenbasis.
  • Das philippinische Dessert ( Kakanin ) namens Kutsinta verwendet eine kleine Menge Laugenwasser , um dem Reismehlteig eine geleeartige Konsistenz zu verleihen. Ein ähnlicher Prozess wird auch beim Kakanin verwendet, das als Pitsi-Pitsi oder Pichi-Pichi bekannt ist, außer dass die Mischung geriebenen Maniok anstelle von Reismehl verwendet.
  • Das norwegische Gericht, das als Lutefisk bekannt ist (von Lutfisk , "Laugenfisch").
  • Bagels werden vor dem Backen oft in einer Laugenlösung gekocht, was zu ihrer glänzenden Kruste beiträgt.
  • Hominy wird getrocknet Mais (Mais) durch Einweichen in rekonstituierten kerne Lauge -Wasser. Diese dehnt sich beträchtlich aus und kann durch Frittieren zu Maisnüssen oder durch Trocknen und Mahlen zu Körnern weiterverarbeitet werden . Hominy wird zur Herstellung von Masa verwendet , einem beliebten Mehl, das in der mexikanischen Küche zur Herstellung von Maistortillas und Tamales verwendet wird . Nixtamal ist ähnlich, verwendet jedoch Calciumhydroxid anstelle von Natriumhydroxid.

Reinigungsmittel

Natriumhydroxid wird häufig als industrielles Reinigungsmittel verwendet, wo es oft als "ätzend" bezeichnet wird. Es wird Wasser zugesetzt, erhitzt und dann zur Reinigung von Prozessanlagen, Lagertanks usw. verwendet. Es kann Fette , Öle , Fette und Ablagerungen auf Proteinbasis lösen . Es wird auch zur Reinigung von Abwasserrohren unter Spülen und Abflüssen in Wohngebäuden verwendet. Der Natronlauge können Tenside zugesetzt werden, um gelöste Stoffe zu stabilisieren und so eine Wiederablagerung zu verhindern. Eine Natriumhydroxid-Einweichlösung wird als starker Entfetter auf Edelstahl- und Glasbackformen verwendet. Es ist auch ein häufiger Bestandteil von Backofenreinigern.

Natriumhydroxid wird häufig bei der Herstellung von Waschmitteln für Teile verwendet . Teilewaschmittel auf Basis von Natriumhydroxid gehören zu den aggressivsten Reinigungschemikalien für Teilewaschmaschinen. Die Reinigungsmittel auf Natriumhydroxidbasis umfassen Tenside, Rostschutzmittel und Entschäumer. Ein Teilereiniger erhitzt Wasser und das Reinigungsmittel in einem geschlossenen Schrank und sprüht dann die erhitzte Natronlauge und das heiße Wasser unter Druck gegen verschmutzte Teile für Entfettungsanwendungen. Auf diese Weise verwendete Natriumhydroxid ersetzte Anfang der 1990er Jahre viele lösungsmittelbasierte Systeme, als Trichlorethan durch das Montrealer Protokoll verboten wurde . Teilewaschanlagen auf Wasser- und Natronlaugebasis gelten als eine Verbesserung der Umwelt gegenüber lösungsmittelbasierten Reinigungsverfahren.

Baumärkten Grade Natriumhydroxid als eine Art verwendet werden Abflussreiniger .
Entlacken mit Natronlauge

Natriumhydroxid wird im Haushalt als eine Art Abflussöffner verwendet , um verstopfte Abflüsse zu befreien, normalerweise in Form eines trockenen Kristalls oder als dickflüssiges Gel. Das Alkali löst Fette auf, um wasserlösliche Produkte herzustellen . Es hydrolysiert auch die Proteine, wie sie in Haaren vorkommen, die Wasserleitungen blockieren können. Diese Reaktionen werden durch die Hitze beschleunigt, die beim Auflösen von Natriumhydroxid und den anderen chemischen Bestandteilen des Reinigers in Wasser entsteht. Solche alkalischen Abflussreiniger und ihre sauren Versionen sind stark korrosiv und sollten mit größter Vorsicht gehandhabt werden.

Natriumhydroxid wird in einigen Entspannungsmitteln verwendet, um das Haar zu glätten . Aufgrund der hohen Häufigkeit und Intensität von Verätzungen verwenden die Hersteller chemischer Entspannungsmittel jedoch andere alkalische Chemikalien in Zubereitungen, die dem Durchschnittsverbraucher zur Verfügung stehen. Natriumhydroxid-Entspannungsmittel sind immer noch erhältlich, werden jedoch hauptsächlich von Fachleuten verwendet.

Als gebräuchlichstes Abbeizmittel auf Holzgegenständen wurde traditionell eine Lösung von Natriumhydroxid in Wasser verwendet. Seine Verwendung ist seltener geworden, da es die Holzoberfläche beschädigen, die Maserung anheben und die Farbe verfärben kann.

Wasserversorgung

Natriumhydroxid wird manchmal während der Wasserreinigung verwendet , um den pH-Wert von Wasservorräten zu erhöhen. Ein erhöhter pH-Wert macht das Wasser weniger korrosiv für Rohrleitungen und verringert die Menge an Blei, Kupfer und anderen giftigen Metallen, die sich im Trinkwasser auflösen können.

Historische Verwendungen

Natriumhydroxid wurde zum Nachweis einer Kohlenmonoxidvergiftung verwendet , wobei Blutproben solcher Patienten nach Zugabe einiger Tropfen Natriumhydroxid eine zinnoberrote Farbe annehmen. Heute kann eine Kohlenmonoxidvergiftung durch CO-Oxymetrie nachgewiesen werden .

In Zementmischungen, Mörtel, Beton, Mörtel

Natriumhydroxid wird in einigen Zementmischungsweichmachern verwendet. Dies trägt zur Homogenisierung von Zementmischungen bei, verhindert die Entmischung von Sand und Zement, verringert den Wasserbedarf in einer Mischung und erhöht die Verarbeitbarkeit des Zementprodukts, sei es Mörtel, Putz oder Beton.

Experimental

Flavonoide

Siehe: Natriumhydroxid-Test für Flavonoide

Sommer-Winter-Wärmespeicher

EMPA- Forscher experimentieren mit konzentrierter Natronlauge (NaOH) als Wärmespeicher oder saisonales Speichermedium für die Raumheizung . Wird festes oder konzentriertes Natriumhydroxid (NaOH) mit Wasser versetzt, wird Wärme frei. Die Verdünnung ist exotherm – chemische Energie wird in Form von Wärme freigesetzt. Umgekehrt verdunstet durch die Zufuhr von Wärmeenergie in eine verdünnte Natronlauge das Wasser, so dass die Lösung konzentrierter wird und so die zugeführte Wärme als latente chemische Energie gespeichert wird .

Neutronen-Moderator

Seaborg Technologies arbeitet an einem Reaktordesign, bei dem NaOH als Neutronenmoderator verwendet wird.

Sicherheit

Verätzungen durch Natronlauge, fotografiert 44 Stunden nach der Exposition.

Wie andere ätzende Säuren und Laugen können auch Tropfen von Natronlauge Proteine und Lipide in lebenden Geweben durch Amidhydrolyse und Esterhydrolyse leicht abbauen , was zu Verätzungen und bei Augenkontakt zu dauerhafter Erblindung führen kann . Festes Alkali kann seine korrosive Natur auch ausdrücken, wenn Wasser vorhanden ist, wie z. B. Wasserdampf. Daher sollten beim Umgang mit dieser Chemikalie oder ihren Lösungen immer Schutzausrüstungen wie Gummihandschuhe , Sicherheitskleidung und Augenschutz getragen werden. Die Standard-Erste-Hilfe-Maßnahmen bei Alkaliverschüttungen auf der Haut sind, wie bei anderen ätzenden Stoffen, das Ausspülen mit großen Mengen Wasser. Das Waschen wird für mindestens 10 bis 15 Minuten fortgesetzt.

Darüber hinaus ist die Auflösung von Natriumhydroxid stark exotherm und die entstehende Hitze kann Hitzeverbrennungen verursachen oder entzündliche Stoffe entzünden. Es erzeugt auch Wärme, wenn es mit Säuren reagiert.

Natriumhydroxid ist auch leicht ätzend auf Glas , die Schäden verursachen können Verglasungen oder Ursache Schliffe zu binden. Natriumhydroxid ist korrosiv gegenüber mehreren Metallen, wie Aluminium, das mit dem Alkali reagiert und bei Kontakt entzündliches Wasserstoffgas erzeugt:

2 Al + 6 NaOH → 3 H
2
+ 2 Na
3
AlO
3
2 Al + 2 NaOH + 2 H
2
O → 3 H
2
+ 2 NaAlO
2
2 Al + 2 NaOH + 6 H
2
O → 3 H
2
+ 2 NaAl(OH)
4

Lagerung

Beim Umgang mit Natriumhydroxid zur Verwendung ist eine sorgfältige Lagerung erforderlich, insbesondere bei großen Mengen. Angesichts der Verbrennungsgefahr der Chemikalie wird immer empfohlen, die richtigen Richtlinien zur Lagerung von NaOH zu befolgen und die Sicherheit von Arbeitern/Umwelt aufrechtzuerhalten.

Natriumhydroxid wird oft in Flaschen für kleine Laborzwecke, in Intermediate Bulk Containers (Medium Volume Containers) für den Umschlag und Transport oder in großen stationären Lagertanks mit einem Volumen von bis zu 100.000 Gallonen für Herstellungs- oder Abwasseranlagen mit umfangreichem NaOH . gelagert verwenden. Zu den gängigen Materialien, die mit Natriumhydroxid kompatibel sind und häufig für die NaOH-Speicherung verwendet werden, gehören: Polyethylen ( HDPE , üblich, XLPE , seltener), Kohlenstoffstahl , Polyvinylchlorid (PVC), Edelstahl und glasfaserverstärkter Kunststoff (FRP, mit einem beständigen Liner).

Natriumhydroxid muss in luftdichten Behältern aufbewahrt werden, um seine Normalität zu bewahren, da es Wasser aus der Atmosphäre aufnimmt.

Geschichte

Natriumhydroxid wurde zuerst von Seifenherstellern hergestellt. Ein Verfahren zur Herstellung von Natriumhydroxid erschien als Teil eines Rezepts für Seife in einem arabischen Buch des Ende des 13. Jahrhunderts zu machen: Al-Mukhtara ‚fi Funun min al-suna‘ (Erfindungen aus den verschiedenen Industrial Arts), die von al kompiliert wurde -Muzaffar Yusuf ibn 'Umar ibn 'Ali ibn Rasul (gest. 1295), ein König des Jemen. Das Rezept sah vor, Wasser wiederholt durch ein Gemisch aus Alkali (arabisch: al-qily , wobei qily die natriumreiche Asche aus Salzkrautgewächsen ist ; daher war Alkali unreines Natriumcarbonat ) und Branntkalk ( Calciumoxid , CaO) zu leiten, wobei eine Lösung von Natriumhydroxid wurde erhalten. Auch europäische Seifenhersteller folgten diesem Rezept. Als 1791 der französische Chemiker und Chirurg Nicolas Leblanc (1742–1806) ein Verfahren zur Massenproduktion von Natriumcarbonat patentieren ließ , wurde natürliches „Soda“ (unreines Natriumcarbonat, das aus der Asche natriumreicher Pflanzen gewonnen wurde) ersetzt durch diese künstliche Version. Im 20. Jahrhundert war die Elektrolyse von Natriumchlorid jedoch das wichtigste Verfahren zur Herstellung von Natriumhydroxid.

Siehe auch

Verweise

Literaturverzeichnis

Externe Links