片鹼是氫氧化鈉,也稱苛性鈉、燒鹼、火鹼,是一種無機化合物,化學式NaOH,氫氧化鈉具有強鹼性,腐蝕性極強,可作酸中和劑、配合掩蔽劑、沉澱劑、沉澱掩蔽劑、顯色劑、皂化劑、去皮劑、洗滌劑等。
發現時間:
1787年,醫生NicolasLeblanc(1762-1806)發明了用食鹽製取氫氧化鈉的合適工藝,並進行了大規模生產。
1887年,瑞典化學家阿倫尼烏斯創立了酸鹼電離理論(即水溶液酸鹼理論),他提出酸即在水溶液中凡是電離產生的陽離子全部都是氫離子的物質,鹼即在水溶液中凡是電離產生的陰離子全部都是氫氧根離子的物質。從此氫氧化鈉的鹼性得到了明確的定義。
化學資訊:
化學式:NaOH
分子量:40.00
CAS號:1310-73-2
EINECS號:215-185-5
性質:
物理性質
密度:2.13g/cm3
熔點:318℃
沸點:1388℃
臨界壓力:25MPa[2]
飽和蒸氣壓:0.13kPa(739℃)
外觀:白色結晶性粉末
溶解性:易溶於水、乙醇、甘油,不溶於丙酮、乙醚
氫氧化鈉在水中的溶解度變化如下:
化學性質
鹼性
氫氧化鈉溶於水中會完全解離成鈉離子與氫氧根離子,所以它具有鹼的通性。
它可與任何質子酸進行酸鹼中和反應(也屬於複分解反應):
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O
NaOH+HNO₃=NaNO₃+H₂O
同樣,其溶液能夠與鹽溶液發生複分解反應與配位反應:
NaOH+NH₄Cl=NaCl+NH₃·H₂O
2NaOH+CuSO₄=Cu(OH)₂↓+Na₂SO₄
2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg(OH)₂↓
ZnCl2+4NaOH(過量)=Na2[Zn(OH)4]+2NaCl
氫氧化鈉在空氣中容易變質成碳酸鈉(Na₂CO₃),因為空氣中含有酸性氧化物二氧化碳(CO₂):
2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O這也是其鹼性的體現。
倘若持續通入過量的二氧化碳,則會生成碳酸氫鈉(NaHCO₃),俗稱為小蘇打,反應方程式如下所示:
Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃
同樣,氫氧化鈉能與像二氧化矽(SiO₂)、二氧化硫(SO₂)等酸性氧化物發生反應:
2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O
2NaOH+SO₂(微量)=Na₂SO₃+H₂O
NaOH+SO₂(過量)=NaHSO₃(生成的Na₂SO₃和水與過量的SO₂反應生成了NaHSO₃)
應用領域:
氫氧化鈉(NaOH)的用途極廣。用於生產紙、肥皂、染料、人造絲,冶煉金屬、石油精製、棉織品整理、煤焦油產物的提純,以及食品加工、木材加工及機械工業等方面。
化學實驗
可以用作化學實驗。除了用做試劑以外,由於它有很強的吸水性和潮解性,還可用做鹼性乾燥劑。也可以吸收酸性氣體(如在硫在氧氣中燃燒的實驗中,氫氧化鈉溶液可裝入瓶中吸收有毒的二氧化硫)。
中性、鹼性氣體中混有CO₂,可用NaOH除雜,生成Na₂CO₃(碳酸鈉)和H₂O(生成的Na₂CO₃溶於H₂O中):
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O;H2O+CO2+Na2CO3=2NaHCO3
化學工業
氫氧化鈉在國民經濟中有廣泛應用,許多工業部門都需要氫氧化鈉。使用氫氧化鈉最多的部門是化學藥品的製造,其次是造紙、鍊鋁、煉鎢、人造絲、人造棉和肥皂製造業。另外,在生產染料、塑料、藥劑及有機中間體,舊橡膠的再生,制金屬鈉、水的電解以及無機鹽生產中,製取硼砂、鉻鹽、錳酸鹽、磷酸鹽等,也要使用大量的燒鹼。同時氫氧化鈉是生產聚碳酸酯、超級吸收質聚合物、沸石、環氧樹脂、磷酸鈉、亞硫酸鈉和大量鈉鹽的重要原材料之一。
生產洗滌劑
肥皂:製造肥皂是燒鹼最古老和最廣泛的用途。
氫氧化鈉一直被用於傳統的生活用途。直到今天,肥皂、香皂和其它種類的洗滌用品對燒鹼的需求量依然佔燒鹼的15%左右。
脂肪和植物油的主要成分是三酸甘油酯(三醯甘油),它的鹼水解方程式為:
(RCOO)3C3H5(油脂)+3NaOH=3(RCOONa)(高階脂肪酸鈉)+C3H8O3(甘油)
該反應為生產肥皂的原理,故得名皂化反應。
R基可能不同,但生成的R-COONa都可以做肥皂。常見的R-有:
C17H33-:8-十七碳烯基。R-COOH為油酸。
C15H31-:正十五烷基。R-COOH為軟脂酸。
C17H35-:正十七烷基。R-COOH為硬脂酸。
洗滌劑:氫氧化鈉被用於生產各種洗滌劑,甚至如今的洗衣粉(十二烷基苯磺酸鈉等成分)也是由大量的燒鹼製造出來的,燒鹼被用於磺化反應後對過剩的發煙硫酸進行中和。
造紙
氫氧化鈉在造紙工業中發揮著重要的作用。由於其鹼性特質,它被用於煮和漂白紙頁的過程。
造紙的原料是木材或草類植物,這些植物裡除含纖維素外,還含有相當多的非纖維素(木質素、樹膠等)。加入稀的氫氧化鈉溶液可將非纖維素成分溶解而分離,從而製得以纖維素為主要成分的紙漿。
人造纖維和紡織
人造纖維如人造棉、人造毛、人造絲等,大都是粘膠纖維,它們是用纖維素、氫氧化鈉、二硫化碳(CS2)為原料製成粘膠液,經噴絲、凝結而製得。
在紡織工業中,氫氧化鈉被用於纖維的處理和染色,且用於對棉纖維進行絲光處理。棉織品用燒鹼溶液處理後,能除去覆蓋在棉織品上的蠟質、油脂、澱粉等物質,同時能增加織物的絲光色澤,使染色更均勻。
精煉石油
石油產品經硫酸洗滌後還含有一些酸性物質,必須用氫氧化鈉溶液洗滌,再經水洗,才能得到精製產品。
食品工業
中國《食品新增劑使用衛生標準》(GB2920-1996)規定:可作加工助劑,按生產需要適量使用。
氫氧化鈉可以被廣泛使用於下列生產過程:容器的清洗過程;澱粉的加工過程;羧甲基纖維素的製備過程;穀氨酸鈉的製造過程。[6]
水處理
氫氧化鈉被廣泛應用於水處理。在汙水處理廠,氫氧化鈉可以通過中和反應減小水的硬度。在工業領域,是離子交換樹脂再生的再生劑。氫氧化鈉具有強鹼性,且在水中具有相對高的可溶性。由於氫氧化鈉在水中具有相對高的可溶性,所以容易衡量用量,可以方便地在水處理的各個領域使用。
氫氧化鈉被使用在水處理方面的如下課題:消除水的硬度;調節水的pH值;對廢水進行中和;通過沉澱消除水中重金屬離子;離子交換樹脂的再生。
冶金
氫氧化鈉被用於處理鋁土礦,在鋁土礦中含有氧化鋁,氧化鋁是製取鋁的原料。用氫氧化鈉可以把氧化鋁從精礦中提純。
反應方程式:Al2O3+2NaOH+H2O=2Na[Al(OH)4]或Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
氫氧化鈉也用於從黑鎢礦中提取煉鎢的原料鎢酸鹽:
4FeWO4+8NaOH+2H2O+O2=4Na2WO4+4Fe(OH)3
氫氧化鈉還被用於生產鋅合金和鋅錠。
儲存方法
固體氫氧化鈉裝入0.5毫米厚的鋼桶中嚴封,每桶淨重不超過100公斤;塑料袋或二層牛皮紙袋外全開口或中開口鋼桶;螺紋口玻璃瓶、鐵蓋壓口玻璃瓶、塑料瓶或金屬桶(罐)外普通木箱;螺紋口玻璃瓶、塑料瓶或鍍錫薄鋼板桶(罐)外滿底板花格箱、纖維板箱或膠合板箱;鍍錫薄鋼板桶(罐)、金屬桶(罐)、塑料瓶或金屬軟管外瓦楞紙箱。包裝容器要完整、密封,有明顯的“腐蝕性物品”標誌。
氫氧化鈉對玻璃製品有輕微的腐蝕性,兩者會生成矽酸鈉,使得玻璃儀器中的活塞黏著於儀器上。因此盛放氫氧化鈉溶液時不可以用玻璃瓶塞,否則可能會導致瓶蓋無法開啟。
如果以玻璃容器長時間盛裝熱的氫氧化鈉溶液,也會造成玻璃容器損壞。
(玻璃中含有SiO₂:2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O)
運輸方法
鐵路運輸時,鋼桶包裝的可用敞車運輸。起運時包裝要完整,裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不洩漏、不倒塌、不墜落、不損壞,防潮防雨。如發現包裝容器發生鏽蝕、破裂、孔洞、溶化淌水等現象時,應立即更換包裝或及早發貨使用,容器破損可用錫焊修補。嚴禁與易燃物或可燃物、酸類、食用化學品等混裝混運。運輸時運輸車輛應配備洩漏應急處理裝置。
燒鹼、片鹼、純鹼和液鹼的區別
燒鹼,也稱火鹼,其主要化學成分是氫氧化鈉,鹼性強,吸水性強,如果直接置於空氣中,可吸收空氣中的水分,潮解成液態的氫氧化鈉,即液鹼。固態時,燒鹼又可分為片鹼、固鹼和粒鹼。
純鹼屬於鹽類,主要成分是碳酸鈉,溶於水呈鹼性,含十個結晶水的碳酸鈉為無色晶體,它的結晶體不穩定,在空氣中容易風化,形成白色粉末狀的碳酸鈉。
片鹼被廣泛應用於工業、農業等領域,如:石油鑽探、印染業、農藥製造、造紙業以及合成洗滌、肥皂等。片鹼的鹼性比燒鹼的大,對鹼性要求高的使用者來說,燒鹼無疑比片鹼好用。片鹼可當作乾燥劑使用,吸收空氣中的水分子能力較強。燒鹼的價格一般都比片鹼貴。
液鹼就是液態狀的氫氧化鈉,也被稱為燒鹼、苛性鈉,液鹼的濃度通常為30-32%或40-42%。在儀器工業中,可用作酸中和劑、脫色劑、脫臭劑。在膠粘劑工業用作澱粉糊化劑、中和劑。