Natri hidroxit

Natri hidroxit (công thức hóa học: NaOH) hay thường được gọi là xút hoặc xút ăn da hay là kiềm NaOH (kiềm ăn da) là một hợp chất vô cơ của natri. Natri hidroxit tạo thành dung dịch bazơ mạnh khi hòa tan trong dung môi như nước. Dung dịch NaOH có tính nhờn, làm bục vải, giấy và ăn mòn da. Nó được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như giấy, luyện nhôm, dệt nhuộm, xà phòng, chất tẩy rửa, tơ nhân tạo… Sản lượng trên thế giới năm 1998 vào khoảng 45 triệu tấn. Natri hidroxit cũng được sử dụng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm, như làm khô các khí hay thuốc thử.

Natri hidroxit tinh khiết là chất rắn không màu ở dạng viên, vảy hoặc hạt hoặc ở dạng dung dịch bão hòa 50%. Natri hidroxit rất dễ hấp thụ CO₂ trong không khí vì vậy nó thường được bảo quản ở trong bình có nắp kín. Nó hòa tan mãnh liệt với nước và giải phóng một lượng nhiệt lớn. Nó cũng hòa tan trong ethanol, methanol, ether và các dung môi không phân cực, và để lại màu vàng trên giấy và sợi.

Tính chất vật lý

Natri hidroxit là chất rắn không màu, hút ẩm mạnh, tan nhiều trong nước và tỏa nhiệt.

Natri hydroxide dung dịch có tính chất nhờn, gây bục vải, giấy và gây ăn mòn da.

Enthalpy hòa tan

Năng lượng enthalpy hòa tan của NaOH là ΔH -44,5 kJ/mol.

Trong dung dịch, nó hình thành dạng monohydrat NaOH·H₂O ở nhiệt độ từ 12,3 đến 61,8 ℃, với nhiệt độ nóng chảy là 65,1 ℃ và tỷ trọng trong dung dịch là 1,829 g/cm³.

Tính chất hóa học

Là một bazơ mạnh: làm quỳ tím chuyển màu sang màu xanh, dung dịch phenolphthalein chuyển từ màu hồng sang màu vô màu.

Phản ứng với các acid tạo thành muối và nước:

Phản ứng với các oxit axit: SO₂, CO₂,…

2NaOH + SO₂ → Na₂SO₃ + H₂O NaOH + SO₂ → NaHSO₃

Phản ứng với các acid hữu cơ tạo thành muối và thủy phân este, peptit:

Phản ứng với muối tạo thành bazơ mới và muối mới (điều kiện: sau phản ứng phải tạo thành kết tủa hoặc bay hơi):

2NaOH + CuCl₂ → 2NaCl + Cu(OH)₂↓

Tác dụng với một số kim loại mà oxit, hydroxit của chúng có tính lưỡng tính (Al, Zn…):

2NaOH + 2Al + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑ 2NaOH + Zn → Na₂ZnO₂ + H₂↑

Tác dụng với hợp chất có tính lưỡng tính:

NaOH + Al(OH)₃ → NaAl(OH)₄ 2NaOH + Al₂O₃ → 2NaAlO₂ + H₂O

Phương pháp sản xuất

Toàn bộ quy trình sản xuất xút (NaOH) dựa trên phản ứng điện phân dung dịch NaCl bão hòa (nước muối). Trong quá trình này, dung dịch muối (NaCl) điện phân thành clo nguyên tử (tại anode), dung dịch natri hydroxide và hydro nguyên tử (tại cathode). Nhà máy trang bị thiết bị sản xuất đồng thời xút và clo thường được gọi là nhà máy xút-chlor.

Phản ứng tổng thể để sản xuất xút và clo bằng điện phân là:

2Na + 2H₂O + 2e → H₂↑ + 2NaOH

Quá trình điện phân dung dịch muối ăn trong bình điện phân có màng ngăn:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

Các loại buồng điện phân khác nhau

Điểm khác biệt giữa các phương pháp là việc ngăn chặn sự trộn lẫn giữa natri hydroxide và khí clo nhằm tạo ra sản phẩm nguyên chất.

Trong buồng điện phân kiểu màng chắn, nước muối từ khoang anode chảy qua màng chia tách để đến khoang cathode; vật liệu làm màng chia tách là amian phủ trên cathode có nhiều lỗ.

Không nhất thiết màng chắn phải là amian, nếu điều chế ở quy mô phòng thí nghiệm có thể thay thế nó bằng miếng giấy A4 hơ trên hơi sáp paraphin (hoặc không hơ sáp cũng có thể được nhưng hiệu quả kém hơn). Nếu thực hiện đúng cách miếng giấy sẽ chỉ cho nước và một số ion đi qua, các phần tử bọt khí sẽ bị giữ lại, nhờ đó clo không khuếch tán sang và không tác dụng được với natri hydroxide. Tuy nhiên phải đảm bảo cân bằng nồng độ chất tan hai bên màng, nếu không thì không phải clo sẽ khuếch tán mà chính natri hydroxide sẽ khuếch tán qua màng và tác dụng với clo. Có thể ngăn cản sự khuếch tán của natri hydroxide bằng cách cung cấp thật nhiều natri chloride vào bể điện phân ở nửa có điện cực giải phòng khí chlor, natri chloride vừa cân bằng nồng độ ion và vừa tạo ra một lượng lớn anion Cl có tác dụng cản trở sự hòa tan mang tính vật lý của clo vào nước.

Cách khác để tạo một màng ngăn là sử dụng loại giấy tạp chí dày (loại này là giấy phủ cao lanh hay còn gọi là silic dioxide. Loại này có tính chất ưu việt nhất nhưng cần phải ngâm nước một thời gian cho nước thấm vào thì các ion mới đi qua được.

• Buồng điện phân kiểu màng ngăn. Trong buồng điện phân kiểu màng ngăn thì màng chia tách là một màng trao đổi ion .

Các ứng dụng

Natri hydroxide được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống và công nghiệp.

Natri hydroxide được sử dụng trong:

• Sản xuất xà phòng, chất tẩy, bột giặt
• Sản xuất sợi tổng hợp
• Sản xuất giấy
• Điều chế natri kim loại bằng điện phân
• Sản xuất nhôm (quá trình làm sạch quặng nhôm trước khi sản xuất)
• Chế biến dầu mỏ và nhiều ngành công nghiệp hóa chất khác.

Liên kết ngoài

• Certified Lye - Lịch sử, chế biến, cấp cứu, bảo quản và an toàn của natri hydroxide.
• Thẻ An toàn Hóa học Quốc tế 0360
• Hướng dẫn sơ lược NIOSH về Nguy hiểm Hóa học
• Viện Hóa chất Châu Âu Lưu trữ 2011-07-22 tại Wayback Machine
• Chlorine Online Lưu trữ 2007-12-26 tại Wayback Machine - Thông tin về clo; natri hydroxide là sản phẩm phụ quan trọng của quá trình sản xuất clo.
• Viện Chlorine, Inc. website Lưu trữ 2012-08-27 tại Wayback Machine
• Các sản phẩm natri hydroxide của Bayer MaterialScience tại Bắc Mỹ Lưu trữ 2006-08-22 tại Wayback Machine
• Tiêu chuẩn axit bằng natri hydroxide – phần mềm miễn phí cho phân tích dữ liệu, mô phỏng đường cong và tính toán pH
• Điện phân muối nước biển Lưu trữ 2010-11-01 tại Wayback Machine

Thêm thông tin

1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Hóa học các nguyên tố, phiên bản lần thứ 2, Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 1997.
2. Heaton A. (1996) Giới thiệu về Hóa học Công nghiệp, phiên bản lần thứ 3, New York: Blackie. ISBN 0-7514-0272-9.
3. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, phiên bản lần thứ 5 (trực tuyến, cần có tài khoản người sử dụng), John Wiley & Sons. Truy cập ngày 21 tháng 11 năm 2005.
4. Euro Chlor - Quá trình sản xuất clo? Chlorine Online Lưu trữ 2006-09-23 tại Wayback Machine