Hydroxyde de sodium - Sodium hydroxide

Cellule unitaire, modèle de remplissage d'espace d'hydroxyde de sodium
Échantillon d'hydroxyde de sodium sous forme de pastilles dans un verre de montre
Noms
Nom IUPAC
Hydroxyde de sodium
Autres noms
Soude caustique

Lessive
Ascarite
Blanc caustique

Hydrate de sodium
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Carte d'information de l'ECHA 100.013.805 Modifiez ceci sur Wikidata
Numéro CE
numéro E E524 (régulateurs d'acidité, ...)
68430
KEGG
Engrener Sodium + Hydroxyde
CID PubChem
Numéro RTECS
UNII
Numéro ONU 1824, 1823
  • InChI=1S/Na.H2O/h;1H2/q+1;/p-1 ChèqueOui
    Clé : HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M ChèqueOui
  • InChI=1/Na.H2O/h;1H2/q+1;/p-1
    Clé : HEMHJVSKTPXQMS-REWHXWOFAM
  • [OH-].[Na+]
Propriétés
NaOH
Masse molaire 39,9971 g mol -1
Apparence Cristaux blancs, durs (quand purs), opaques
Odeur inodore
Densité 2,13 g / cm 3
Point de fusion 323 °C (613 °F; 596 K)
Point d'ébullition 1 388 °C (2 530 °F; 1 661 K)
418 g/L (0 °C)
1000 g/L (25 °C)
3370 g/L (100 °C)
Solubilité soluble dans le glycérol
négligeable dans l' ammoniac
insoluble dans l' éther
lentement soluble dans le propylène glycol
Solubilité dans le méthanol 238 g/l
Solubilité dans l' éthanol <<139g/L
La pression de vapeur <2,4 kPa (à 20 °C)
Basicité (p K b ) 0,2
−15,8·10 −6 cm 3 /mol (aq.)
1.3576
Structure
Orthorhombique, oS8
cmcm, n° 63
a  = 0,34013 nm, b  = 1,1378 nm, c  = 0,33984 nm
4
Thermochimie
59,5 J/molK
64,4 J·mol -1 ·K -1
Std enthalpie de
formation
f H 298 )
−425,8 kJ·mol −1
-379,7 kJ/mol
Dangers
Fiche de données de sécurité FDS externe
Pictogrammes SGH GHS05 : Corrosif
Mention d'avertissement SGH Danger
H290 , H314
P280 , P305+351+338 , P310
NFPA 704 (diamant de feu)
3
0
1
Dose ou concentration létale (LD, LC) :
DL 50 ( dose médiane )
40 mg/kg (souris, intrapéritonéale)
LD Lo (le plus bas publié )
500 mg/kg (lapin, orale)
NIOSH (limites d'exposition pour la santé aux États-Unis) :
PEL (Autorisé)
TWA 2 mg/m 3
REL (recommandé)
C2mg/ m3
IDLH (Danger immédiat)
10 mg/ m3
Composés apparentés
Autres anions
Hydrosulfure de
sodium Hydrure de
sodium Oxyde de sodium
Autres cations
Hydroxyde de lithium Hydroxyde de
potassium Hydroxyde de
rubidium Hydroxyde de
césium Hydroxyde de
francium
Composés apparentés
Deutéroxyde de sodium
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
ChèqueOui vérifier  ( qu'est-ce que c'est   ?) ChèqueOui??N
Références de l'infobox

L'hydroxyde de sodium , également connu sous le nom de lessive et de soude caustique , est un composé inorganique de formule NaOH. C'est un composé ionique solide blanc constitué de cations sodium Na +
et anions hydroxyde OH
.

L'hydroxyde de sodium est une base et un alcali hautement caustiques qui décomposent les protéines à des températures ambiantes ordinaires et peuvent provoquer de graves brûlures chimiques . Il est très soluble dans l' eau et absorbe facilement l' humidité et le dioxyde de carbone de l' air . Il forme une série d' hydrates NaOH· n H
2
O
. Le monohydrate NaOH· H
2
O
cristallise à partir de solutions aqueuses entre 12,3 et 61,8 °C. L'"hydroxyde de sodium" disponible dans le commerce est souvent ce monohydrate, et les données publiées peuvent s'y référer au lieu du composé anhydre .

En tant que l'un des hydroxydes les plus simples, l'hydroxyde de sodium est fréquemment utilisé avec de l' eau neutre et de l'acide chlorhydrique acide pour démontrer l'échelle de pH aux étudiants en chimie.

L'hydroxyde de sodium est utilisé dans de nombreuses industries : dans la fabrication de pâtes et papiers , textiles , eau potable , savons et détergents , et comme nettoyant de canalisations . La production mondiale en 2004 était d'environ 60 millions de tonnes, tandis que la demande était de 51 millions de tonnes.

Propriétés

Propriétés physiques

L'hydroxyde de sodium pur est un solide cristallin incolore qui fond à 318 °C (604 °F) sans décomposition et avec un point d'ébullition de 1 388 °C (2 530 °F). Il est très soluble dans l'eau, avec une solubilité plus faible dans les solvants polaires tels que l' éthanol et le méthanol . NaOH est insoluble dans l'éther et d'autres solvants non polaires.

Semblable à l'hydratation de l'acide sulfurique, la dissolution de l'hydroxyde de sodium solide dans l'eau est une réaction hautement exothermique où une grande quantité de chaleur est libérée, ce qui constitue une menace pour la sécurité en raison de la possibilité d'éclaboussures. La solution résultante est généralement incolore et inodore. Comme avec d'autres solutions alcalines, il est glissant au contact de la peau en raison du processus de saponification qui se produit entre le NaOH et les huiles naturelles de la peau.

Viscosité

Concentré (50%) des solutions aqueuses d'hydroxyde de sodium ont une caractéristique de viscosité , 78 m Pa · s, qui est beaucoup plus grande que celle de l' eau (1,0 mPa · s) et à proximité de celle de l' huile d'olive (85 mPa.s) à la température ambiante . La viscosité du NaOH aqueux, comme pour tout produit chimique liquide, est inversement proportionnelle à sa température de service, c'est-à-dire que sa viscosité diminue à mesure que la température augmente, et vice versa. La viscosité des solutions d'hydroxyde de sodium joue un rôle direct dans son application ainsi que son stockage.

Hydrate

L'hydroxyde de sodium peut former plusieurs hydrates NaOH· n H
2
O
, qui donnent un diagramme de solubilité complexe qui a été décrit en détail par SU Pickering en 1893. Les hydrates connus et les plages approximatives de température et de concentration (pourcentage en masse de NaOH) de leurs solutions aqueuses saturées sont :

  • Heptahydraté, NaOH · 7 H
    2
    O
    : de -28 °C (18,8 %) à -24 °C (22,2 %).
  • Pentahydraté, NaOH · 5 H
    2
    O
    : de -24 °C (22,2 %) à -17,7 (24,8 %).
  • Tétrahydraté, NaOH·4 H
    2
    Forme O , : de -17,7 (24,8 %) à +5,4 °C (32,5 %).
  • Tétrahydraté, NaOH·4 H
    2
    Forme O , β : métastable.
  • Trihémihydraté, NaOH·3,5 H
    2
    O
    : de +5,4 °C (32,5%) à +15,38 °C (38,8%) puis à +5,0 °C (45,7%).
  • Trihydrate, NaOH· 3H
    2
    O
    : métastable.
  • Dihydraté, NaOH· 2H
    2
    O
    : de +5,0 °C (45,7%) à +12,3 °C (51%).
  • Monohydrate, NaOH· H
    2
    O
    : de +12,3 °C (51 %) à 65,10 °C (69 %) puis à 62,63 °C (73,1 %).

Les premiers rapports font référence à des hydrates avec n = 0,5 ou n = 2/3, mais des investigations approfondies ultérieures n'ont pas permis de confirmer leur existence.

Les seuls hydrates avec des points de fusion stables sont NaOH· H
2
O
(65,10 °C) et NaOH·3,5 H
2
O
(15,38 °C). Les autres hydrates, sauf les métastables NaOH·3 H
2
O
et NaOH· 4H
2
O
(β) peut être cristallisé à partir de solutions de composition appropriée, comme indiqué ci-dessus. Cependant, les solutions de NaOH peuvent être facilement surfondues de plusieurs degrés, ce qui permet la formation d'hydrates (y compris les métastables) à partir de solutions de concentrations différentes.

Par exemple, lorsqu'une solution de NaOH et d'eau avec un rapport molaire de 1:2 (52,6 % de NaOH en masse) est refroidie, le monohydrate commence normalement à cristalliser (à environ 22 °C) avant le dihydrate. Cependant, la solution peut facilement être surfondue jusqu'à -15 °C, moment auquel elle peut rapidement cristalliser sous forme de dihydrate. Lorsqu'il est chauffé, le dihydrate solide peut fondre directement dans une solution à 13,35 °C ; cependant, une fois que la température dépasse 12,58 °C. il se décompose souvent en monohydrate solide et en solution liquide. Même l' hydrate n = 3,5 est difficile à cristalliser, car la solution se refroidit tellement que les autres hydrates deviennent plus stables.

Une solution d'eau chaude contenant 73,1 % (en masse) de NaOH est un eutectique qui se solidifie à environ 62,63 °C sous la forme d'un mélange intime de cristaux anhydres et monohydratés.

Une deuxième composition eutectique stable est de 45,4 % (masse) de NaOH, qui se solidifie à environ 4,9 °C en un mélange de cristaux de dihydrate et de 3,5-hydrate.

Le troisième eutectique stable contient 18,4 % (masse) de NaOH. Il se solidifie à environ -28,7 °C sous la forme d'un mélange de glace d'eau et d'heptahydrate NaOH·7 H
2
O
.

Lorsque les solutions contenant moins de 18,4 % de NaOH sont refroidies, la glace d' eau cristallise en premier, laissant le NaOH en solution.

La forme du tétrahydrate a une densité de 1,33 g/cm 3 . Il fond de manière congrue à 7,55 °C en un liquide avec 35,7% de NaOH et une densité de 1,392 g/cm 3 , et flotte donc dessus comme de la glace sur de l'eau. Cependant, à environ 4,9 °C, il peut à la place fondre de manière incongrue dans un mélange de NaOH solide · 3,5 H
2
O
et une solution liquide.

La forme du tétrahydrate est métastable et se transforme souvent spontanément en forme lorsqu'elle est refroidie en dessous de -20 °C. Une fois initiée, la transformation exothermique est complète en quelques minutes, avec une augmentation de 6,5% du volume du solide. La forme peut être cristallisée à partir de solutions surfondues à -26 °C et fond partiellement à -1,83 °C.

L'"hydroxyde de sodium" du commerce est souvent le monohydrate (densité 1,829 g/cm 3 ). Les données physiques dans la littérature technique peuvent se référer à cette forme, plutôt qu'au composé anhydre.

Structure en cristal

NaOH et son monohydrate forment des cristaux orthorhombiques avec les groupes d'espace Cmcm ( oS8 ) et Pbca (oP24), respectivement. Les dimensions des cellules monohydratées sont a = 1,1825, b = 0,6213, c = 0,6069 nm . Les atomes sont disposés dans une structure en couches de type hydrargillite /O Na OO Na O/... Chaque atome de sodium est entouré de six atomes d'oxygène, trois chacun provenant d'anions hydroxyle HO
et trois des molécules d'eau. Les atomes d'hydrogène des hydroxyles forment des liaisons fortes avec les atomes d'oxygène dans chaque couche O. Les couches O adjacentes sont maintenues ensemble par des liaisons hydrogène entre les molécules d'eau.

Propriétés chimiques

Réaction avec les acides

L'hydroxyde de sodium réagit avec les acides protiques pour produire de l'eau et les sels correspondants. Par exemple, lorsque l'hydroxyde de sodium réagit avec l'acide chlorhydrique , il se forme du chlorure de sodium :

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) +H
2
O(l)

En général, de telles réactions de neutralisation sont représentées par une simple équation ionique nette :

OH
(aq) + H+
(aq) → H
2
O(l)

Ce type de réaction avec un acide fort dégage de la chaleur et est donc exothermique . De telles réactions acido-basiques peuvent également être utilisées pour les titrages . Cependant, l'hydroxyde de sodium n'est pas utilisé comme étalon primaire car il est hygroscopique et absorbe le dioxyde de carbone de l'air.

Réaction avec les oxydes acides

L'hydroxyde de sodium réagit également avec les oxydes acides , tels que le dioxyde de soufre . De telles réactions sont souvent utilisées pour « épurer » les gaz acides nocifs (comme le SO 2 et le H 2 S) produits lors de la combustion du charbon et empêcher ainsi leur rejet dans l'atmosphère. Par exemple,

2 NaOH + SO
2
→ Non
2
DONC
3
+ H
2
O

Réaction avec les métaux et les oxydes

Le verre réagit lentement avec les solutions aqueuses d'hydroxyde de sodium à température ambiante pour former des silicates solubles . De ce fait, les joints de verre et les robinets exposés à l'hydroxyde de sodium ont tendance à "geler". Les flacons et les réacteurs chimiques émaillés sont endommagés par une longue exposition à l'hydroxyde de sodium chaud, qui givre également le verre. L'hydroxyde de sodium n'attaque pas le fer à température ambiante, car le fer n'a pas de propriétés amphotères (c'est-à-dire qu'il ne se dissout que dans l'acide, pas dans la base). Néanmoins, à des températures élevées (par exemple au-dessus de 500 °C), le fer peut réagir de manière endothermique avec l'hydroxyde de sodium pour former de l'oxyde de fer (III) , du sodium métallique et de l' hydrogène gazeux. Cela est dû à la plus faible enthalpie de formation d'oxyde de fer (III) (−824,2 kJ/mol par rapport à l'hydroxyde de sodium (-500 kJ/mol), donc la réaction est thermodynamiquement favorable, bien que sa nature endothermique indique une non-spontanéité. la réaction suivante entre de l'hydroxyde de sodium fondu et de la limaille de fer finement divisée :

4 Fe + 6 NaOH → 2 Fe
2
O
3
+ 6 Na + 3 H
2

Quelques métaux de transition , cependant, peuvent réagir vigoureusement avec l'hydroxyde de sodium.

En 1986, un camion-citerne en aluminium au Royaume-Uni a été utilisé par erreur pour transporter une solution d'hydroxyde de sodium à 25 %, provoquant une pressurisation du contenu et des dommages au camion-citerne. La pressurisation était due à l'hydrogène gazeux qui est produit dans la réaction entre l'hydroxyde de sodium et l'aluminium :

2 Al + 2 NaOH + 6 H
2
O → 2 NaAl(OH)
4
+ 3H
2

Précipitant

Contrairement à l'hydroxyde de sodium, qui est soluble, les hydroxydes de la plupart des métaux de transition sont insolubles, et donc l'hydroxyde de sodium peut être utilisé pour précipiter les hydroxydes de métaux de transition. Les couleurs suivantes sont observées :

  • Cuivre - bleu
  • Fer(II) - vert
  • Fer(III) - jaune / marron

Les sels de zinc et de plomb se dissolvent dans l'hydroxyde de sodium en excès pour donner une solution claire de Na 2 ZnO 2 ou Na 2 PbO 2 .

L'hydroxyde d'aluminium est utilisé comme floculant gélatineux pour filtrer les particules dans le traitement de l'eau . L'hydroxyde d'aluminium est préparé à l'usine de traitement à partir de sulfate d'aluminium en le faisant réagir avec de l'hydroxyde ou du bicarbonate de sodium.

Al
2
(DONC
4
)
3
+ 6 NaOH → 2 Al(OH)
3
+ 3 Na
2
DONC
4
Al
2
(DONC
4
)
3
+ 6 NaHCO
3
→ 2 Al(OH)
3
+ 3 Na
2
DONC
4
+ 6 CO
2

Saponification

L'hydroxyde de sodium peut être utilisé pour l' hydrolyse basique des esters (comme dans la saponification ), des amides et des halogénures d'alkyle . Cependant, la solubilité limitée de l'hydroxyde de sodium dans les solvants organiques signifie que l' hydroxyde de potassium (KOH) plus soluble est souvent préféré. Toucher une solution d'hydroxyde de sodium à mains nues, bien que déconseillé, produit une sensation glissante. Cela se produit parce que les huiles sur la peau telles que le sébum sont converties en savon. Malgré la solubilité dans le propylène glycol, il est peu probable qu'il remplace l'eau dans la saponification en raison de la réaction primaire du propylène glycol avec la graisse avant la réaction entre l'hydroxyde de sodium et la graisse.

Fraction massique de NaOH (% en poids) 4 dix 20 30 40 50
Concentration molaire de NaOH (M) 1.04 2,77 6.09 9,95 14h30 19.05
Concentration massique de NaOH (g/l) 41,7 110,9 243,8 398,3 572,0 762.2
Densité de la solution (g/ml) 1.043 1.109 1.219 1,328 1.430 1.524

Production

L'hydroxyde de sodium est produit industriellement sous forme de solution à 50 % par des variations du procédé électrolytique chloralcali . Du chlore gazeux est également produit dans ce processus. L'hydroxyde de sodium solide est obtenu à partir de cette solution par évaporation d'eau. L'hydroxyde de sodium solide est le plus souvent vendu sous forme de flocons, de granulés et de blocs coulés.

En 2004, la production mondiale était estimée à 60 millions de tonnes sèches d'hydroxyde de sodium et la demande à 51 millions de tonnes. En 1998, la production mondiale totale était d'environ 45 millions de tonnes . L'Amérique du Nord et l'Asie ont chacune contribué pour environ 14 millions de tonnes, tandis que l'Europe en a produit environ 10 millions de tonnes. Aux États-Unis, le principal producteur d'hydroxyde de sodium est Olin, qui a une production annuelle d'environ 5,7 millions de tonnes à partir des sites de Freeport , Texas, et de Plaquemine , Louisiane, St Gabriel, Louisiane, McIntosh, Alabama, Charleston, Tennessee, NiagaraFalls, New York et Bécancour, Canada. Les autres grands producteurs américains sont Oxychem , Westlake , Shintek et Formosa . Toutes ces entreprises utilisent le procédé chloralcali .

Historiquement, l'hydroxyde de sodium a été produit en traitant du carbonate de sodium avec de l'hydroxyde de calcium dans une réaction de métathèse qui tire parti du fait que l'hydroxyde de sodium est soluble, alors que le carbonate de calcium ne l'est pas. Ce processus a été appelé caustification.

Ca(OH)
2
(aq) + Na
2
CO
3
(s) → CaCO
3
(s) + 2 NaOH(aq)

Ce procédé a été remplacé par le procédé Solvay à la fin du 19ème siècle, qui a été à son tour supplanté par le procédé chloralcali que nous utilisons aujourd'hui.

L'hydroxyde de sodium est également produit en combinant du sodium métallique pur avec de l'eau. Les sous-produits sont l'hydrogène gazeux et la chaleur, ce qui entraîne souvent une flamme.

2 Na + 2 H
2
O → 2 NaOH + H
2

Cette réaction est couramment utilisée pour démontrer la réactivité des métaux alcalins dans les environnements académiques ; cependant, il n'est pas commercialement viable, car l'isolement du sodium métallique est généralement effectué par réduction ou électrolyse de composés de sodium, y compris l'hydroxyde de sodium.

Les usages

L'hydroxyde de sodium est une base forte populaire utilisée dans l'industrie. L'hydroxyde de sodium est utilisé dans la fabrication de sels de sodium et de détergents, la régulation du pH et la synthèse organique. En vrac, il est le plus souvent manipulé comme une solution aqueuse , car les solutions sont moins chères et plus faciles à manipuler.

L'hydroxyde de sodium est utilisé dans de nombreux scénarios où il est souhaitable d'augmenter l' alcalinité d'un mélange ou de neutraliser les acides.

Par exemple, dans l'industrie pétrolière, l'hydroxyde de sodium est utilisé comme additif dans la boue de forage pour augmenter l' alcalinité dans les systèmes de boue de bentonite , pour augmenter la viscosité de la boue et pour neutraliser tout gaz acide (tel que le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone ) qui peut être rencontrés dans la formation géologique au fur et à mesure que le forage progresse.

Une autre utilisation est dans les tests de brouillard salin où le pH doit être régulé. L'hydroxyde de sodium est utilisé avec de l'acide chlorhydrique pour équilibrer le pH. Le sel résultant, NaCl, est l'agent corrosif utilisé dans le test standard de brouillard salin à pH neutre.

Le pétrole brut de mauvaise qualité peut être traité avec de l'hydroxyde de sodium pour éliminer les impuretés sulfureuses dans un processus connu sous le nom de lavage caustique . Comme ci-dessus, l'hydroxyde de sodium réagit avec des acides faibles tels que le sulfure d'hydrogène et les mercaptans pour donner des sels de sodium non volatils, qui peuvent être éliminés. Les déchets qui se forment sont toxiques et difficiles à traiter, et le processus est interdit dans de nombreux pays à cause de cela. En 2006, Trafigura a utilisé le procédé puis a déversé les déchets en Côte d'Ivoire .

D'autres utilisations courantes de l'hydroxyde de sodium comprennent:

  • Il est utilisé pour la fabrication de savons et de détergents. L'hydroxyde de sodium est utilisé pour les savons durs tandis que l'hydroxyde de potassium est utilisé pour les savons liquides. L'hydroxyde de sodium est utilisé plus souvent que l'hydroxyde de potassium car il est moins cher et une plus petite quantité est nécessaire.
  • Il est utilisé comme nettoyeur de drains qui contient de l'hydroxyde de sodium pour convertir les graisses et les graisses qui peuvent obstruer les tuyaux en savon, qui se dissout dans l'eau. (voir agent de nettoyage )
  • Il est utilisé pour fabriquer des fibres textiles artificielles (telles que la rayonne ).
  • Il est utilisé dans la fabrication du papier . Environ 56 % de l'hydroxyde de sodium produit est utilisé par l'industrie, dont 25 % dans l'industrie papetière. (voir mise en pâte chimique )
  • Il est utilisé dans la purification du minerai de bauxite à partir duquel l' aluminium métallique est extrait. C'est ce qu'on appelle le processus Bayer . (voir dissolution des métaux et composés amphotères )
  • Il est utilisé dans le dégraissage des métaux, le raffinage du pétrole et la fabrication de teintures et d' agents de blanchiment .
  • Il est utilisé dans les stations d'épuration pour la régulation du pH.
  • Il est utilisé pour traiter les bagels et la pâte de bretzel, donnant la finition brillante distinctive.

Mise en pâte chimique

L'hydroxyde de sodium est également largement utilisé dans la réduction en pâte du bois pour la fabrication de papier ou de fibres régénérées. Avec le sulfure de sodium , l'hydroxyde de sodium est un composant clé de la solution de liqueur blanche utilisée pour séparer la lignine des fibres de cellulose dans le procédé kraft . Il joue également un rôle clé dans plusieurs étapes ultérieures du processus de blanchiment de la pâte brune résultant du processus de réduction en pâte. Ces étapes comprennent la délignification à l' oxygène , l' extraction oxydative et l'extraction simple, qui nécessitent toutes un environnement fortement alcalin avec un pH > 10,5 à la fin des étapes.

Digestion des tissus

De la même manière, l'hydroxyde de sodium est utilisé pour digérer les tissus, comme dans un processus qui a été utilisé à un moment donné avec les animaux de ferme. Ce processus impliquait de placer une carcasse dans une chambre scellée, puis d'ajouter un mélange d'hydroxyde de sodium et d'eau (qui brise les liaisons chimiques qui maintiennent la chair intacte). Cela finit par transformer le corps en un liquide ressemblant à du café, et les seuls solides qui restent sont des coques d'os, qui pourraient être écrasées entre le bout des doigts.

L'hydroxyde de sodium est fréquemment utilisé dans le processus de décomposition des déchets routiers déversés dans les décharges par les entreprises d'élimination des animaux. En raison de sa disponibilité et de son faible coût, il a été utilisé par des criminels pour se débarrasser des cadavres. La tueuse en série italienne Leonarda Cianciulli a utilisé ce produit chimique pour transformer les cadavres en savon. Au Mexique, un homme qui travaillait pour des cartels de la drogue a admis avoir jeté plus de 300 corps avec.

L'hydroxyde de sodium est un produit chimique dangereux en raison de sa capacité à hydrolyser les protéines. Si une solution diluée est renversée sur la peau, des brûlures peuvent survenir si la zone n'est pas soigneusement lavée et pendant plusieurs minutes à l'eau courante. Les éclaboussures dans les yeux peuvent être plus graves et conduire à la cécité.

Dissoudre les métaux et composés amphotères

Les bases fortes attaquent l' aluminium . L'hydroxyde de sodium réagit avec l'aluminium et l'eau pour libérer de l'hydrogène gazeux. L'aluminium prend l'atome d'oxygène de l'hydroxyde de sodium, qui à son tour prend l'atome d'oxygène de l'eau, et libère les deux atomes d'hydrogène. La réaction produit ainsi de l' hydrogène gazeux et de l'aluminate de sodium . Dans cette réaction, l'hydroxyde de sodium agit comme un agent pour rendre la solution alcaline, dans laquelle l'aluminium peut se dissoudre.

2 Al + 2 NaOH + 2 H
2
O → 2 NaAlO
2
+ 3H
2

L'aluminate de sodium est un produit chimique inorganique utilisé comme source efficace d' hydroxyde d'aluminium pour de nombreuses applications industrielles et techniques. L'aluminate de sodium pur (anhydre) est un solide cristallin blanc ayant une formule diversement donnée comme NaAlO
2
, NaAl(OH)
4
<
(hydraté), Na
2
O
.
Al
2
O
3
, ou Na
2
Al
2
O
4
. La formation de tétrahydroxoaluminate de sodium (III) ou d'aluminate de sodium hydraté est donnée par :

2Al + 2NaOH + 6H
2
O → 2 NaAl(OH)
4
+ 3H
2

Cette réaction peut être utile pour graver , éliminer l'anodisation ou convertir une surface polie en une finition satinée, mais sans passivation supplémentaire telle que l' anodisation ou l' alodination, la surface peut se dégrader, soit dans des conditions normales d'utilisation, soit dans des conditions atmosphériques sévères.

Dans le procédé Bayer , l' hydroxyde de sodium est utilisé dans le raffinage de minerais contenant de l' alumine ( bauxite ) pour produire de l' alumine ( oxyde d' aluminium ) qui est la matière première utilisée pour produire de l' aluminium métal via le procédé électrolytique Hall-Héroult . L'alumine étant amphotère , elle se dissout dans l'hydroxyde de sodium, laissant derrière elle des impuretés moins solubles à pH élevé, telles que des oxydes de fer, sous la forme d'une boue rouge très alcaline .

D'autres métaux amphotères sont le zinc et le plomb qui se dissolvent dans des solutions concentrées d'hydroxyde de sodium pour donner respectivement le zincate de sodium et le plombate de sodium .

Réactif d'estérification et de transestérification

La soude est traditionnellement utilisée dans la fabrication du savon ( savon à froid , saponification ). Il a été fabriqué au XIXe siècle pour un produit à surface dure plutôt que liquide car il était plus facile à stocker et à transporter.

Pour la fabrication du biodiesel , l'hydroxyde de sodium est utilisé comme catalyseur pour la transestérification du méthanol et des triglycérides. Cela ne fonctionne qu'avec de la soude anhydre , car combinée à de l'eau la graisse se transformerait en savon , qui serait entaché de méthanol . NaOH est utilisé plus souvent que l'hydroxyde de potassium car il est moins cher et une plus petite quantité est nécessaire. En raison des coûts de production, le NaOH, qui est produit à partir de sel commun, est moins cher que l'hydroxyde de potassium.

La préparation des aliments

Les utilisations alimentaires de l'hydroxyde de sodium comprennent le lavage ou le pelage chimique des fruits et légumes , la transformation du chocolat et du cacao , la production de colorants au caramel , l' échaudage de la volaille , la transformation des boissons gazeuses et l'épaississement de la crème glacée . Les olives sont souvent trempées dans de l'hydroxyde de sodium pour les ramollir; Les bretzels et les rouleaux de lessive allemands sont glacés avec une solution d'hydroxyde de sodium avant la cuisson pour les rendre croustillants. En raison de la difficulté d'obtenir de l'hydroxyde de sodium de qualité alimentaire en petites quantités pour un usage domestique, le carbonate de sodium est souvent utilisé à la place de l'hydroxyde de sodium. Il est connu sous le numéro E E524.

Les aliments spécifiques transformés avec de l'hydroxyde de sodium comprennent :

  • Les bretzels allemands sont pochés dans une solution bouillante de carbonate de sodium ou une solution froide d'hydroxyde de sodium avant la cuisson, ce qui contribue à leur croûte unique.
  • L'eau de lessive est un ingrédient essentiel dans la croûte des gâteaux de lune chinois traditionnels cuits au four.
  • La plupart des nouilles chinoises de couleur jaune sont faites avec de l' eau de lessive, mais sont généralement confondues avec des œufs.
  • Une variété de zongzi utilise de l'eau de lessive pour conférer une saveur sucrée.
  • L'hydroxyde de sodium est également le produit chimique qui provoque la gélification des blancs d'œufs dans la production d' œufs Century .
  • Certaines méthodes de préparation des olives consistent à les soumettre à une saumure à base de lessive.
  • Le dessert philippin ( kakanin ) appelé kutsinta utilise une petite quantité d'eau de lessive pour aider à donner à la pâte de farine de riz une consistance gélatineuse. Un processus similaire est également utilisé dans le kakanin connu sous le nom de pitsi-pitsi ou pichi-pichi, sauf que le mélange utilise du manioc râpé au lieu de la farine de riz.
  • Le plat norvégien connu sous le nom de lutefisk (de lutfisk , "poisson de lessive").
  • Les bagels sont souvent bouillis dans une solution de lessive avant la cuisson, ce qui contribue à leur croûte brillante.
  • Hominy est des grains de maïs séchés (maïs) reconstitués par trempage dans de l' eau de lessive . Celles-ci s'agrandissent considérablement et peuvent être transformées ultérieurement par friture pour faire des noix de maïs ou par séchage et broyage pour faire du gruau . Hominy est utilisé pour créer Masa , une farine populaire utilisée dans la cuisine mexicaine pour faire des tortillas de maïs et des tamales . Le nixtamal est similaire, mais utilise de l'hydroxyde de calcium au lieu de l'hydroxyde de sodium.

Agent de nettoyage

L'hydroxyde de sodium est fréquemment utilisé comme agent de nettoyage industriel où il est souvent appelé "caustique". Il est ajouté à l'eau, chauffé, puis utilisé pour nettoyer les équipements de traitement, les réservoirs de stockage, etc. Il peut dissoudre les graisses , les huiles , les graisses et les dépôts à base de protéines . Il est également utilisé pour nettoyer les tuyaux d'évacuation des déchets sous les éviers et les drains dans les propriétés domestiques. Des tensioactifs peuvent être ajoutés à la solution d'hydroxyde de sodium afin de stabiliser les substances dissoutes et ainsi empêcher le redéposition. Une solution de trempage à l'hydroxyde de sodium est utilisée comme puissant dégraissant sur les ustensiles de cuisson en acier inoxydable et en verre. C'est également un ingrédient commun dans les nettoyants pour four.

Une utilisation courante de l'hydroxyde de sodium est la production de détergents pour lave-pièces . Les détergents pour lave-pièces à base d'hydroxyde de sodium font partie des produits chimiques de nettoyage pour lave-pièces les plus agressifs. Les détergents à base d'hydroxyde de sodium comprennent des tensioactifs, des inhibiteurs de rouille et des agents antimousse. Une laveuse de pièces chauffe l'eau et le détergent dans une armoire fermée, puis pulvérise l'hydroxyde de sodium chauffé et l'eau chaude sous pression contre les pièces sales pour les applications de dégraissage. L'hydroxyde de sodium utilisé de cette manière a remplacé de nombreux systèmes à base de solvants au début des années 1990, lorsque le trichloroéthane a été interdit par le Protocole de Montréal . Les laveuses de pièces à base d'eau et d'hydroxyde de sodium sont considérées comme une amélioration environnementale par rapport aux méthodes de nettoyage à base de solvants.

Hydroxyde de sodium de qualité magasin de quincaillerie à utiliser comme un type de nettoyeur de drains .
Décapage de peinture à la soude caustique

L'hydroxyde de sodium est utilisé dans la maison comme un type d' ouvre-égout pour déboucher les drains obstrués, généralement sous la forme d'un cristal sec ou d'un gel liquide épais. L'alcali dissout les graisses pour produire des produits solubles dans l'eau . Il hydrolyse également les protéines telles que celles trouvées dans les cheveux qui peuvent bloquer les conduites d'eau. Ces réactions sont accélérées par la chaleur générée lorsque l'hydroxyde de sodium et les autres composants chimiques du nettoyant se dissolvent dans l'eau. De tels nettoyeurs de drains alcalins et leurs versions acides sont très corrosifs et doivent être manipulés avec une grande prudence.

L'hydroxyde de sodium est utilisé dans certains défrisants pour lisser les cheveux . Cependant, en raison de l'incidence et de l'intensité élevées des brûlures chimiques, les fabricants de relaxants chimiques utilisent d'autres produits chimiques alcalins dans les préparations disponibles pour les consommateurs moyens. Les défrisants à l'hydroxyde de sodium sont toujours disponibles, mais ils sont surtout utilisés par les professionnels.

Une solution d'hydroxyde de sodium dans l'eau était traditionnellement utilisée comme décapant de peinture le plus courant sur les objets en bois. Son utilisation est devenue moins courante, car elle peut endommager la surface du bois, augmenter le grain et tacher la couleur.

Traitement de l'eau

L'hydroxyde de sodium est parfois utilisé lors de la purification de l'eau pour augmenter le pH des approvisionnements en eau. L'augmentation du pH rend l'eau moins corrosive pour la plomberie et réduit la quantité de plomb, de cuivre et d'autres métaux toxiques qui peuvent se dissoudre dans l'eau potable.

Utilisations historiques

L'hydroxyde de sodium a été utilisé pour la détection d' intoxications au monoxyde de carbone , les échantillons de sang de ces patients prenant une couleur vermillon après l'ajout de quelques gouttes d'hydroxyde de sodium. Aujourd'hui, l'intoxication au monoxyde de carbone peut être détectée par oxymétrie de CO .

Dans les mélanges de ciment, les mortiers, le béton, les coulis

L'hydroxyde de sodium est utilisé dans certains plastifiants de mélange de ciment. Cela aide à homogénéiser les mélanges de ciment, empêchant la ségrégation des sables et du ciment, diminue la quantité d'eau requise dans un mélange et augmente la maniabilité du produit de ciment, qu'il s'agisse de mortier, d'enduit ou de béton.

Expérimental

Flavonoïdes

Voir : Test d'hydroxyde de sodium pour les flavonoïdes

Stockage de chaleur été-hiver

Les chercheurs de l' EMPA expérimentent l'hydroxyde de sodium concentré (NaOH) comme moyen de stockage thermique ou réservoir saisonnier pour le chauffage domestique . Si de l'eau est ajoutée à de l'hydroxyde de sodium solide ou concentré (NaOH), de la chaleur est libérée. La dilution est exothermique – l'énergie chimique est libérée sous forme de chaleur. Inversement, en appliquant de l'énergie thermique dans une solution d'hydroxyde de sodium diluée, l'eau s'évapore de sorte que la solution devient plus concentrée et stocke ainsi la chaleur fournie sous forme d'énergie chimique latente .

Modérateur de neutrons

Seaborg Technologies travaille sur une conception de réacteur dans laquelle NaOH est utilisé comme modérateur de neutrons.

Sécurité

Brûlures chimiques causées par une solution d'hydroxyde de sodium photographiées 44 heures après l'exposition.

Comme d'autres acides et alcalis corrosifs , les gouttes de solutions d'hydroxyde de sodium peuvent facilement décomposer les protéines et les lipides dans les tissus vivants via l' hydrolyse des amides et l'hydrolyse des esters , ce qui provoque par conséquent des brûlures chimiques et peut induire une cécité permanente au contact des yeux. L'alcali solide peut également exprimer sa nature corrosive s'il y a de l'eau, telle que la vapeur d'eau. Ainsi, un équipement de protection , comme des gants en caoutchouc , des vêtements de sécurité et des lunettes de protection , doit toujours être utilisé lors de la manipulation de ce produit chimique ou de ses solutions. Les mesures de premiers secours standard pour les déversements d'alcalis sur la peau sont, comme pour les autres corrosifs, l'irrigation avec de grandes quantités d'eau. Le lavage est poursuivi pendant au moins dix à quinze minutes.

De plus, la dissolution de l'hydroxyde de sodium est hautement exothermique et la chaleur qui en résulte peut provoquer des brûlures thermiques ou enflammer des produits inflammables. Il produit également de la chaleur lorsqu'il réagit avec des acides.

L'hydroxyde de sodium est également légèrement corrosif pour le verre , ce qui peut endommager le vitrage ou provoquer le collage des joints de verre dépoli . L'hydroxyde de sodium est corrosif pour plusieurs métaux, comme l' aluminium qui réagit avec l'alcali pour produire de l' hydrogène gazeux inflammable au contact :

2 Al + 6 NaOH → 3 H
2
+ 2 Na
3
AlO
3
2 Al + 2 NaOH + 2 H
2
O → 3 H
2
+ 2 NaAlO
2
2 Al + 2 NaOH + 6 H
2
O → 3 H
2
+ 2 NaAl(OH)
4

Espace de rangement

Un stockage soigneux est nécessaire lors de la manipulation d'hydroxyde de sodium à utiliser, en particulier des volumes en vrac. Il est toujours recommandé de suivre les directives de stockage appropriées du NaOH et de maintenir la sécurité des travailleurs/de l'environnement compte tenu du risque de brûlure du produit chimique.

L'hydroxyde de sodium est souvent stocké dans des bouteilles pour une utilisation en laboratoire à petite échelle, dans des conteneurs pour vrac intermédiaires ( conteneurs de volume moyen) pour la manutention et le transport de la cargaison, ou dans de grands réservoirs de stockage fixes avec des volumes allant jusqu'à 100 000 gallons pour la fabrication ou les usines de traitement des eaux usées avec une grande quantité de NaOH utilisation. Les matériaux courants qui sont compatibles avec l'hydroxyde de sodium et souvent utilisés pour le stockage de NaOH comprennent : le polyéthylène ( PEHD , habituel, XLPE , moins courant), l'acier au carbone , le chlorure de polyvinyle (PVC), l' acier inoxydable et le plastique renforcé de fibre de verre (FRP, avec une résistance doublure).

L'hydroxyde de sodium doit être stocké dans des récipients hermétiques pour préserver sa normalité car il absorbera l'eau de l'atmosphère.

Histoire

L'hydroxyde de sodium a d'abord été préparé par les savonniers. Une procédure de fabrication d'hydroxyde de sodium est apparue dans le cadre d'une recette de fabrication de savon dans un livre arabe de la fin du 13e siècle : Al-mukhtara' fi funun min al-suna' (Inventions des divers arts industriels), qui a été compilé par al -Muzaffar Yusuf ibn 'Umar ibn 'Ali ibn Rasul (d. 1295), un roi du Yémen. La recette prévoyait de faire passer de l'eau à plusieurs reprises à travers un mélange d' alcali (arabe : al-qily , où qily est de la cendre de plantes salines , qui sont riches en sodium; d'où l' alcali était du carbonate de sodium impur ) et de la chaux vive ( oxyde de calcium , CaO), par lequel une solution d'hydroxyde de sodium a été obtenue. Les savonniers européens ont également suivi cette recette. Lorsqu'en 1791, le chimiste et chirurgien français Nicolas Leblanc (1742-1806) breveta un procédé de production de masse de carbonate de sodium , le « carbonate de soude » naturel (carbonate de sodium impur obtenu à partir des cendres de plantes riches en sodium) fut remplacé par cette version artificielle. Cependant, au 20ème siècle, l' électrolyse du chlorure de sodium était devenue la principale méthode de production d'hydroxyde de sodium.

Voir également

Les références

Bibliographie

Liens externes