Nātrija hidroksīds (kaustiskā soda, NaOH) — īpašības un pielietojums

Uzzini par nātrija hidroksīda (NaOH) īpašībām, drošu lietošanu un praktisko pielietojumu — no ziepju ražošanas līdz kanalizācijas atbrīvošanai.

Nātrija hidroksīds ir sārms, kas pazīstams arī kā kaustiskā soda. Kaustisks nozīmē "dedzinošs", un nātrija kaustiskā soda savu nosaukumu ir ieguvusi no tā, ka tā var apdedzināt ādu. Tās ķīmiskā formula ir NaOH. Tās molmasa ir aptuveni 39,997 g·mol−1.

Tā ir bāze, t. i., tai ir augsts pH. To visbiežāk izmanto, lai paaugstinātu šķīdumu pH, piemēram, lai neitralizētu skābi. Nātrija hidroksīds ir spēcīga bāze — pilnībā disociē ūdenī, veidojot Na+ un OH− jonus.

Kā cieta viela sārms ir higroskopisks — šķīst un viegli absorbē mitrumu un oglekļa dioksīdu no gaisa, pārveidojoties par uhļskābes sāļiem (piemēram, nātrija karbonātu). Tas viegli šķīst ūdenī, un ūdens kļūst silts, jo šķīšanas process ir eksotermisks. Nātrija hidroksīdu izmanto šķīdumā, ko sauc par sārmu, lai izgatavotu ziepes. Sārmu izmanto arī, lai atbrīvotu kanalizāciju. Tā šķīstošās īpašības un spēja viegli izjaukt virsmas spraigumu ir tā izmantošanas pamatā. Tas darbojas divējādi. Pirmkārt, tas savienojas ar taukiem, lai izgatavotu ziepes. Otrkārt, tas šķīdina matus (kas šķīst jebkurā bāziskā šķīdumā).

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

• Izskats: balti kristāli, granulas vai plāksnītes (svaru formā arī kā flakēs).
• Molmasa: ~39,997 g·mol−1.
• Densitāte (cietai vielai): apmēram 2,13 g·cm−3.
• Kušanas temperatūra: aptuveni 318 °C.
• Vārīšanās temperatūra: aptuveni 1 388 °C.
• Ūdens šķīdība: ļoti labi šķīst — šķīšanas entalpija ir eksotermiska; koncentrētus šķīdumus (piem., ap 50 % un vairāk) izmanto rūpniecībā.
• Īpašības: spēcīgs korozīvs līdzeklis, higroskopisks, reaģē ar CO2 un daudzām citām vielām (skābēm, dažiem metāliem, taukiem).

Rūpnieciskā ražošana

Lielākā daļa nātrija hidroksīda tiek ražota ar chlor-alkāla procesu, elektroizolējot sālsūdeni (NaCl šķīdumu). Elektroķīmiskā reakcijā rodas hlors (Cl2), nātrija hidroksīds (NaOH) un ūdeņradis (H2). Atkarībā no elektrolīzes tipa (diaphragm, mercury, membrane) tiek iegūtas atšķirīgas produktu kvalitātes.

Lietojumi

• Saponifikācija — ziepju un detergentu ražošana.
• Kanalizācijas tīrīšana un tauku šķīdināšana (rūpnieciski un mājsaimniecībā, koncentrēti šķīdumi).
• Papīra un celulozes rūpniecība (Kraft process) — lignīna noņemšana.
• Bayer process — alūmīnija rūpniecībā, lai šķīdinātu boksītu un iegūtu alumīnija oksīdu.
• Ķīmiskā sintēze — daudz ķīmisku savienojumu ražošanā kā bāze vai katalizators.
• Ēdiena pārstrāde — noteiktos apstākļos kā apdare (piem., augļu mizas noņemšana, laktozes apstrāde), taču lieto ļoti uzmanīgi un saskaņā ar normām.
• Ūdens apstrāde un pH regulēšana.
• Biodīzeļa ražošana (transesterifikācija).
• Laboratorijās kā standarta stipra bāze titrācijām un reakciju veikšanai.

Galvenās ķīmiskās reakcijas

• Neitralizācija ar skābēm: NaOH + HCl → NaCl + H2O (ņem siltumu).
• Saponifikācija: triglicerīds + NaOH → glicerīns + nātrija sāļi (ziepes).
• Reakcija ar CO2 no gaisa: 2 NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O (tāpēc ciets NaOH ar laiku karbonizējas).
• Reakcija ar amfotēriskiem metāliem, piemēram, alumīniju: 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O → 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2 (izdalās ūdeņradis).

Drošība, pirmā palīdzība un uzglabāšana

Nātrija hidroksīds ir spēcīgi kodējošs: tas var izraisīt smagus ādas apdegumus, acu bojājumus un gļotādu bojājumus. Rīkojoties ar to, jāievēro šādi drošības pasākumi:

• Personīgā aizsardzība: ķīmisko vielu izturīgas cimdi (piem., nitrila vai neoprena), aizsargbrilles vai sejas vairogs, aizsargapģērbs, ja nepieciešams — respirators putekļiem vai miglā.
• Ventilācija: lietot vietās ar labu vietējo noūdeņošanu/ventilāciju, lai izvairītos no putekļu vai miglas ieelpošanas.
• Uzglabāšana: hermētiski noslēgtos, mitrumizturīgos traukos, vēsā, labi vēdināmā vietā, prom no skābēm, neitralizējošiem materiāliem un amfotēriskiem metāliem. Ieteicami materiāli — polietilēns (HDPE) vai nerūsējošais tērauds atkarībā no koncentrācijas.
• Neitralizācija un izmešana: nelietot neitrālus izplūdes ceļus bez atbilstošas neitralizācijas; pirms atlaišanas ūdenī rūpīgi neitralizēt un ievērot vietējos vides noteikumus.

Pirmā palīdzība īsi:

• Āda: nekavējoties skalot ar lielu ūdens daudzumu vismaz 15–20 minūtes, noņemt piesārņotu apģērbu. Meklēt medicīnisko palīdzību, ja apdegums ir nozīmīgs.
• Acis: skalot ar tīru ūdeni vismaz 15–20 minūtes un saukt neatliekamo medicīnisko palīdzību (acu bojājumi var būt nopietni).
• Ieelpošana: nogādāt svaigā gaisā; ja parādās elpošanas traucējumi, meklēt medicīnisko palīdzību.
• Norīšana: nemēģināt izraisīt vemšanu; skalot muti ar ūdeni un nekavējoties meklēt neatliekamo medicīnisko palīdzību.

Vide un atkritumu apsaimniekošana

Nepareiza izmešana var kaitēt ūdens organismiem un mainīt ūdens ķīmisko līdzsvaru (ātra pH svārstība). Nelielas daudzuma noplūdes jāneitralizē ar vieglu skābi (piem., izšķīdinātu etiķskābi vai slāpekļskābi rūpnieciskā klātbūtnē — tomēr to veic apmācīti darbinieki), un jārīkojas saskaņā ar vietējiem noteikumiem. Lielu noplūžu gadījumā informēt ārkārtas dienestus.

Kopsavilkums

Nātrija hidroksīds (NaOH) ir plaši izmantota, spēcīga bāze ar daudzām rūpnieciskām un laboratorijas pielietošanas jomām — no ziepju ražošanas līdz papīra rūpniecībai un ķīmiskajai sintēzei. Tam piemīt izteikta korozivitāte un higroskopiskums, tāpēc ar to jāstrādā uzmanīgi, ievērojot aizsardzības un uzglabāšanas prasības.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir nātrija hidroksīds?

J: Kāpēc kaustisko sodu sauc par "kodīgu"?

J: Kā nātrija hidroksīds ietekmē šķīduma pH?

J: Kas notiek, kad nātrija hidroksīds izšķīst ūdenī?

J: Kas ir sārms?

J: Kādam nolūkam ziepju ražošanā izmanto sārmu?

J: Kādi ir daži citi izplatīti nātrija hidroksīda izmantošanas veidi?

Meklēt pēc burta