氫氧化鈉
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氫氧化鈉 | |
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IUPAC名 Sodium hydroxide | |
別名 | 燒鹼、固鹼、粒鹼、片鹼、苛性鈉、火鹼、液堿、苛性鈉。哥士的[註 1] |
識別 | |
CAS號 | 1310-73-2 |
PubChem | 14798 |
ChemSpider | 14114 |
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | HEMHJVSKTPXQMS-REWHXWOFAM |
Gmelin | 68430 |
UN編號 | 1823 |
EINECS | 215-185-5 |
ChEBI | 32145 |
RTECS | WB4900000 |
KEGG | D01169 |
MeSH | Sodium+Hydroxide |
性質 | |
化學式 | NaOH |
摩爾質量 | 40.00 g·mol⁻¹ |
外觀 | 白色不透明的蠟狀固體 |
密度 | 2.13 g/cm3 |
熔點 | 318 ℃ (591 K) |
沸點 | 1388 ℃ (1661 K) |
溶解性(水) | 111 g/100 ml (20 ℃) |
溶解性(甲醇) | 238 g/L |
溶解性(乙醇) | <139 g/L |
蒸氣壓 | <2.4 kPa (20 ℃) |
pKb | -0.56 (NaOH(aq) ↔ Na+ + OH–) [1] |
折光度n D |
1.3576 |
危險性 | |
歐盟危險性符號 | |
警示術語 | R:R35-R37/38 |
安全術語 | S:S1/2, S26, S37/39, S45 |
MSDS | External MSDS |
歐盟編號 | 011-002-00-6 |
GHS危險性符號 | |
NFPA 704 | |
閃點 | 不可燃 |
相關物質 | |
相關氫氧化物 | 氫氧化鋰 氫氧化鉀 氫氧化銣 氫氧化銫 氫氧化鈁 |
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
氫氧化鈉(sodium hydroxide)又稱苛性鈉(caustic soda),俗稱鹼液(lye)、片鹼、火鹼、燒鹼、液鹼等,化學式為NaOH,是一種具有高腐蝕性的強鹼,一般為白色片狀或顆粒,能溶於水生成鹼性溶液,另也能溶解於甲醇及乙醇。此鹼性物具有潮解性,會吸收空氣中的水蒸氣,亦會吸取二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體。
氫氧化鈉為常用的化學品之一。其應用廣泛,為很多工業過程的必需品:常用於製造木漿紙張、紡織品、肥皂[2]及其他清潔劑,另也用於煙氣脫硫與家用的水管疏通劑等。2004年全球總共製造了六千萬噸的氫氧化鈉,而總消耗量為五千一百萬噸。[3]
化學性質
和酸反應
氫氧化鈉溶於水中會完全解離成鈉離子與氫氧根離子,可以和酸進行酸鹼中和反應:
利用這一性質,可以製備一些酸的鈉鹽,如:
酸性很弱的苯酚也能與之反應:
和酸性氧化物反應
氫氧化鈉在空氣中容易變質,就是因為和空氣中的二氧化碳發生了反應:
在溶液中發生,過量的二氧化碳會將碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉(俗稱小蘇打):
由於玻璃製品中含有二氧化硅,氫氧化鈉會與之反應生成硅酸鈉,使得玻璃儀器中的活塞黏著於儀器上,無法再次使用。因此,存放氫氧化鈉的細口瓶一般用橡膠塞封口。如果以玻璃容器長時間盛裝熱的氫氧化鈉溶液,會造成玻璃容器損壞,甚至破裂的情況。
同樣地,氫氧化鈉也能和三氧化鉻、五氧化二磷、三氧化二砷、二氧化硫、二氧化硒等其它酸性氧化物反應,生成它們的鹽:
和兩性氧化物及氫氧化物的反應
氫氧化鈉可以和兩性氧化物或氫氧化物反應,生成鹽和水,如:
和單質的反應
硼、硅和兩性金屬(如鈹、鋁、鋅等)和氫氧化鈉反應,放出氫氣:
英國在1986年有一油罐車誤裝載重量百分率濃度為25%的氫氧化鈉水溶液,氫氧化鈉便與油罐壁上的鋁產生化學變化,導致油罐因內部壓力過載而受損,反應方程式如下所示:
- (冷的情況下)
- (熱的情況下)
和鹽的反應
過渡金屬的鹽類和一些主族金屬的鹽可以和氫氧化鈉反應,生成更難溶的氫氧化物,或轉化為可溶性的羥基配合物再次溶解。
以上反應的產物的顔色、溶解度等可被用來測試某種陽離子。
對於汞等氫氧化物不能穩定存在的物質來說,會生產氧化物或氧化物的水合物沉澱:
氫氧化鈉可以將過渡金屬的酰基離子轉化為陰離子酸根(簡單離子或多聚離子),如VO2+、UO22+等:
氫氧化鈉跟銨鹽產生反應,生成氨氣、水和相應的鈉鹽。此為銨離子的檢驗方法。
和其它無機物的反應
和有機物的反應
氫氧化鈉可以將鹵代烴、酯和酰鹵水解。其醇溶液可以用於鹵代烴的消去。例如:
另外,氫氧化鈉是一種鹼,可提供氫氧根離子,可催化羥醛縮合反應。首先,氫氧根離子會去質子化醛或酮,生成烯醇負離子和水,該烯醇負離子會進攻令一電中性的醛或酮,生成羥醛加成物負離子。然後加成物會質子化,在第一步所生成的水上拿掉質子,在生成最終的羥醛產物後,亦同時再生氫氧根離子(催化劑)。
由於氫氧化鈉可以提供氫氧根離子,所以亦可催化酮-烯醇互變異構[5]。這叫鹼催化酮-烯醇互變異構:
工業製法
氫氧化鈉為工業中製氯氣過程的副產物,工業上,透過電解大量飽和食鹽水以量產氯氣,然而,當氯離子氧化成氯氣逸出的同時,溶液中也只剩下氫氧化鈉一種溶質,反應方程式如下所示[6]:
19世紀以前,氫氧化鈉的製備通常會先以勒布朗制鹼法生成前驅物碳酸鈉,再通過高溫煅燒,使得碳酸鈉分解為氧化鈉與二氧化碳,最後,將氧化鈉溶於水中,便可製得氫氧化鈉:
另外,也可利用複分解制備氫氧化鈉,碳酸鈉(俗稱為蘇打)與氫氧化鈣(俗稱為熟石灰)的反應方程式如下所示:[7]
安全性
氫氧化鈉固體或其溶液皆能灼傷皮膚,對無防護措施者可造成永久性傷害(如疤痕)。倘若讓氫氧化鈉直接接觸眼睛的話,嚴重者甚至可造成失明。個人防護措施,諸如橡膠手套、防護衣與護目鏡等便能大大降低接觸氫氧化鈉所帶來的危險。
氫氧化鈉溶於水中(如稀釋),抑或是與酸反應,都會放出大量的熱量,可能導致灼傷或點燃易燃物(如有機溶劑)。除此之外,氫氧化鈉能夠腐蝕一些金屬(如鋁)生成易燃的氫氣,還能夠輕度腐蝕玻璃製品,應慎選儲存氫氧化鈉的容器材質。[8]
參看
參考資料
- ^ Sortierte Liste: pKb-Werte, nach Ordnungszahl sortiert. – Das Periodensystem online. [2019-01-15]. (原始內容存檔於2018-11-16).
- ^ Morfit, Campbell. A treatise on chemistry applied to the manufacture of soap and candles. Parry and McMillan. 1856.
- ^ Cetin Kurt, Jürgen Bittner, Sodium Hydroxide, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a24_345.pub2
- ^ 乙酸乙酯 Ethyl acetate. 物競數據庫. [2021-01-19]. (原始內容存檔於2021-02-06) (中文).
添加微量的酸或鹼能促進水解反應。
- ^ 曾昭瓊. 《有机化学》第四版上册 第四版. 北京: 高等教育出版社. 2005. ISBN 7-04-013845-X.
- ^ 氢氧化钠 Sodium hydroxide. 物競數據庫. [2021-01-19]. (原始內容存檔於2021-02-06) (中文).
將二次精製鹽水電解,於陽極室生成氯氣,陽極室鹽水中的Na+通過離子膜進入陰極室與陰極室的0H生成氫氧化鈉,H+直接在陰極上放電生成氫氣
- ^ Chemistry:Precision and Design.Verne Biddle, Gregory Parker.A Beka Book, Inc.
- ^ aluminium_water_hydrogen.pdf (application/pdf Object) (PDF). www1.eere.energy.gov. 2008 [January 15, 2013]. (原始內容 (PDF)存檔於2012年9月14日).