As propiedades sen referencia veñen dadas en condicións estándar(100 kPa, 25 °C), a non ser que se indique outra cousa.
O hidróxido de sodio (NaOH), tamén coñecido como sosa cáustica, é unha basecáustica. É amplamente utilizado na industria, sobre todo como base forte, na fabricación de pasta de papel, na industria téxtil, na potabilización da auga, e na industria dos deterxentes. A produción mundial en 1998 era duns 45 millóns de toneladas. É tamén a base máis comunmente empregada nos laboratorios químicos.
Características xerais
O hidróxido de sodio puro é un sólido branco, dispoñible en lentellas, escamas, ou perliñas, e tamén en disolución ó 50%. É moi delicuescente e tamén absorbe facilmente dióxido de carbono do aire, polo que debe ser almacenado en envases selados hermeticamente. É moi soluble en auga con liberación de calor. Tamén se disolve en etanol e metanol, aínda que exhibe unha solubilidade máis baixa nestes disolventes que o hidróxido de potasio. É insoluble en dietil éter e outros disolventes non polares. Unha disolución de hidróxido de sodio deixará unha mancha amarela sobre tela ou papel.
Propiedades químicas
O hidróxido de sodio é un composto iónico, que conten os ións sodio e hidróxido. O ión hidróxido fai do hidróxido de sodio unha base forte coa que reaccionan os ácidos formando auga e os sales correspondentes, por exemplo, co ácido clorhídrico, formase cloruro de sodio:
En xeral tales reaccións represéntanse por unha ecuación iónica neta simple:
OH− (aq) + H+ (aq) → H2O
Este tipo de reacción é moi exotérmica cando se utiliza un ácido forte. Tales reaccións ácido-base poden utilizarse para titulacións, sendo esta a maneira máis común de determinar a concentración de ácidos. Ademais da xa mencionada reacción co dióxido de carbono, o hidróxido de sodio reacciona tamén con outros óxidos ácidos; por exemplo co dióxido de xofre (SO2) reacciona totalmente. Estas reaccións son de uso frecuente para eliminar os gases ácidos prexudiciais (como SO2 e H2S) e previr a súa emisión á atmosfera. :
O hidróxido de sodio reacciona lentamente co vidro formándose silicato de sodio, así que os empalmes de cristal e as chaves de paso expostas ao NaOH teñen tendencia a soldarse. Reactores químicos, conducións e aparatos de vidro son danados pola exposición ao hidróxido de sodio, especialmente en quente.
O hidróxido de sodio non ataca ao ferro nin ao cobre, pero moitos outros metais, por exemplo aluminio, zinc e titanio son atacados rapidamente. En 1986, no Reino Unido, un tanque de aluminio foi utilizado equivocamente para transportar a disolución de hidróxido de sodio ao 25%, causando dano ó tanque. Pola mesma razón as cazarolas de aluminio non se deben limpar con lixivia. :
2 Al (s) + 6 NaOH (aq) → 3 H2 (g) + 2 Na3AlO3 (aq)
Moitos non metais tamén reaccionan co hidróxido de sodio, dando sales. Por exemplo o fósforo forma hipofosfito de sodio, mentres que o silicio da silicato de sodio.
A diferenza do NaOH, os hidróxidos da meirande parte dos metais son insolubles, e polo tanto o hidróxido de sodio pódese utilizar para precipitar os hidróxidos do metal. Un deses hidróxidos é o hidróxido de aluminio, utilizado como xel floculante para filtrar e eliminar partículas materiais no tratamento de augas. O hidróxido de aluminio prepárase na planta de tratamento pola reacción do sulfato de aluminio co NaOH:
O hidróxido de sodio reacciona facilmente cos ácidos carboxílicos para formar os sales correspondentes, e é mesmo unha base bastante forte como para formar sales co fenol O NaOH pode ser utilizado tamén como base indutora da hidrólise de ésteres (saponificación), de amidas e de haluros de alquilo. Agora ben, a baixa solubilidade do NaOH en disolventes orgánicos fai que moitas veces se empregue o KOH máis ca el.
Hidrólise básica dun éster (saponificación)
Fabricación
En 1998, a produción total no mundo era dunhas 45 millóns de toneladas, das que 14 correspondéronlle a Norteamérica e Asia e 10 millóns a Europa.
Para producir NaOH é preciso evitar a reacción do NaOH co cloro. Isto faise tipicamente dunha das tres formas que seguen, das que o proceso da célula de membrana é, economicamente, o máis viábel.
Proceso da célula de mercurio; O sodio metal forma unha amálgama co mercurio situado no cátodo; este sodio faise reaccionar despois con auga obténdose NaOH. Houbo preocupacións por verteduras de mercurio, aínda que as plantas modernas adoitan ser seguras.
Proceso da célula de diafragma; utiliza un cátodo de aceiro, e a reacción do NaOH co Cl2 evítase empregando un diafragma poroso.
Proceso da célula de membrana; Este proceso é similar ao proceso da célula de diafragma, con membrana elaborada co copolímeroNafion, para separar as reaccións do cátodo e do ánodo. É menos custosa que o proceso da célula de diafragma, e produce un NaOH de máis alta calidade.
Un vello método para a produción do hidróxido de sodio era o proceso de LeBlanc, para a produción de carbonato de sodio. Este método xa non se utiliza, pero axudou a establecer o hidróxido de sodio como produto químico importante.
Usos
Un dos usos máis frecuentes no hidróxido de sodio é que con este se pode medir a concentración dos ácidos.
Aplicacións xerais
O hidróxido de sodio é a base forte de máis uso na industria química. Emprégase especialmente como disolución acuosa. Utilízase para reaccións químicas que necesiten o ión hidróxido e tamén para a neutralización de materiais ácidos. Pode ser utilizado tamén como neutralizante no refino do petróleo
Experimento
O hidróxido de sodio utilizouse xunto co zinc para a creación dos “peniques de ouro”. Férvese un penique ou unha moeda de 5 céntimos de euro nunha disolución de NaOH xunto cun pouco de zinc granulado, a cor do penique cambiará a cor prata en cerca de 45 segundos. Sostense entón o penique na lapa dun mecheiro durante algúns segundos e cambia a súa cor a dourada. A razón de que suceda isto é que o zinc granulado disólvese no NaOH para formar Zn (OH) 42-. Este ión, o zincato redúcese a cinc metálico na superficie de cobre do penique. O zinc e o cobre cando son quentados á elevada temperatura da lapa dan latón, de cor dourada.
Uso en análise químico
Dentro da química analítica, as disolucións do hidróxido de sodio son de uso frecuente para medir a concentración de ácidos; titulación. Posto que o NaOH non é un patrón primario, as disolucións deben estandardizarse por titulación contra un estándar, por exemplo ftalato de hidróxeno e potasio. (As buretas nas que se use NaOH deben aclararse inmediatamente despois do uso para evitar que a chave de paso se bloquee ó soldarse)
Fabricación de xabón
A fabricación do xabón por saponificación usando hidróxido de sodio é o proceso máis tradicional. Os árabes comezaron a producir xabón deste xeito no século VII, e o mesmo proceso básico aínda se emprega hoxe.
O aluminio disólvese debido ao ataque do hidróxido de sodio. Isto pode ser útil en gravar ao augaforte láminas de aluminio que pasan de puídas a satinadas.
Preparación de alimentos
As utilizacións alimenticias das disolucións de NaOH, (lixivias) inclúen o lavado e a peladura química de froitas e vexetais, procesamento do cacao, procesando, produción da cor caramelo, escaldado de aves de curral, procesado de xeados. As olivas empápanse a miúdo en lixivia de sosa para abrandalas. Alimentos especificamente procesados con lixivia de sosa inclúen:
Un manxar escandinavo de pescado, coñecido como lutefisk (de lut, lixivia, e fisk, peixe).
Millo tratado con disolucións de hidróxido de sodio fai que aumente de tamaño e poida ser procesados máis a fondo e salgado e cociñado en aceite quente permite formar "noces de millo".
Os pretzeles alemáns están escalfados nunha disolución de hidróxido de sodio na que se ferven antes de cocelos no forno, o que contribúe a súa codia única.
Veterinaria
O hidróxido de sodio emprégase para disolver restos animais, como cornos, escamas ou pelos.
Aplicacións domésticas
O hidróxido de sodio utilizase no fogar como un axente para desentullar tubos. Emprégase como produto sólido seco ou como xel. O mecanismo químico empregado é a conversión da graxa nunha forma de xabón que desta maneira é soluble en auga polo que será arrastrado por un chorro de auga. Substancias complexas, como proteínas e pelos tamén se descompoñen por este método.
Estes desentulladores son altamente cáusticos e deben ser manexados con coidado. (véxanse as precaucións).
Precaucións
Ao manexar hidróxido de sodio é especialmente importante a protección de mans e ollos, polo que está recomendado o emprego de luvas e lentes protectoras polo perigo de causar queimaduras químicas, con lesión permanente, cicatrices ou cegueira. Un mantelo de PVC tamén está recomendado cando se utilizan as disolucións concentradas ou a forma sólida.
Debe ser almacenado lonxe de ácidos fortes, por exemplo do H2SO4. Pode crear bastante calor como para prender lume en substancias inflamables (por exemplo alcohois), así que debe ser agregado lentamente dentro dos procesadores de produción de biodiesel. O vinagre é un ácido suave que neutralizará as disolucións de NaOH, que é unha base forte, pero non se emprega vinagre nin ningún outro ácido para neutralizar unha base forte que tivese entrado en contacto coa pel; porque este proceso xerará calor e causará ademais unha queimadura por calor. Se as salpicaduras de lixivia de sosa entran en contacto coa pel, aclarar ben con cantidades copiosas de auga.
