Hidróxido de sodio

El hidróxido de sodio, también conocido como lejía y sosa cáustica, es un compuesto inorgánico con la fórmula NaOH. Es un compuesto iónico sólido blanco que consta de cationes de sodio Na +
y aniones hidróxido OH-.

El hidróxido de sodio es una base y un álcali altamente cáustico que descompone las proteínas a temperaturas ambientales normales y puede causar quemaduras químicas graves. Es muy soluble en agua y absorbe fácilmente la humedad y el dióxido de carbono del aire. Forma una serie de hidratos.

El monohidrato NaOH · H2O cristaliza a partir de soluciones acuosas entre 12,3 y 61,8ºC. El "hidróxido de sodio" comercialmente disponible es a menudo este monohidrato, y los datos publicados pueden referirse a él en lugar del compuesto anhidro. Como uno de los hidróxidos más simples, a menudo se usa junto con agua neutra y ácido clorhídrico ácido para demostrar la escala de pH a los estudiantes de química.

El hidróxido de sodio se utiliza en muchas industrias: en la fabricación de pulpa y papel, textiles, agua potable, jabón y detergentes, y como limpiador de desagües. La producción mundial en 2004 fue de alrededor de 60 millones de toneladas, mientras que la demanda fue de 51 millones de toneladas.

El hidróxido de sodio puro es un sólido cristalino incoloro que se funde sin descomponerse a 318 ° C (604 ° F) y con un punto de ebullición de 1.388 ° C (2.530 ° F). Es altamente soluble en agua, con menor solubilidad en disolventes polares como etanol y metanol. El NaOH es insoluble en éter y otros disolventes no polares.

Como ocurre con la hidratación del ácido sulfúrico, la disolución de hidróxido de sodio sólido en agua es una reacción altamente exotérmica que libera una gran cantidad de calor, lo que constituye un peligro para la seguridad debido a la posibilidad de salpicaduras. La solución resultante suele ser incolora e inodoro. Al igual que con otras soluciones alcalinas, se siente suave al contacto con la piel debido al proceso de saponificación que ocurre entre el NaOH y los aceites naturales de la piel.

Aplicaciones

El hidróxido de sodio es una base fuerte popular utilizada en la industria. Aproximadamente el 56% del hidróxido de sodio producido se utiliza en la industria, del cual el 25% en la industria del papel. El hidróxido de sodio también se utiliza en la fabricación de sales de sodio y detergentes, regulación del pH y síntesis orgánica. Se utiliza en el proceso Bayer de producción de aluminio. A granel, generalmente se trata como una solución acuosa, ya que las soluciones son más baratas y fáciles de manejar.

El hidróxido de sodio se usa en muchos escenarios donde es deseable aumentar la alcalinidad de una mezcla o neutralizar los ácidos.

Por ejemplo, en la industria del petróleo, el hidróxido de sodio se usa como aditivo en el lodo de perforación para aumentar la alcalinidad en los sistemas de suspensión de bentonita, aumentar la viscosidad del lodo y neutralizar cualquier gas ácido (como sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono).

Otro uso es en pruebas de niebla salina donde se debe regular el pH. El hidróxido de sodio se usa con ácido clorhídrico para equilibrar el pH. La sal resultante, NaCl, es el agente cáustico utilizado en la prueba estándar de niebla salina de pH neutro.

-El petróleo crudo de mala calidad se puede tratar con hidróxido de sodio para eliminar las impurezas sulfurosas en un proceso conocido como cera cáustica. El hidróxido de sodio reacciona con ácidos débiles como el sulfuro de hidrógeno y los mercaptanos para formar sales de sodio no volátiles, que pueden eliminarse. Los residuos generados son tóxicos y difíciles de procesar, por lo que el proceso está prohibido en muchos países.

-Pulpa química. El hidróxido de sodio también se usa ampliamente en la pulverización de madera para fabricar papel o fibra regenerada. Junto con el sulfuro de sodio, el hidróxido de sodio es una parte importante de la solución líquida blanca que se usa para separar la lignina de las fibras de celulosa en el proceso kraft. También juega un papel clave en varias etapas posteriores del blanqueo de la pulpa marrón resultante del proceso de pulpa. Estas etapas incluyen descifrado de oxígeno, extracción oxidativa y extracción simple, todas las cuales requieren un ambiente alcalino fuerte con un pH> 10,5 al final de la etapa.

-Digestión de tejidos. De manera similar, el hidróxido de sodio se usa para digerir tejidos, como en un proceso que alguna vez se usó con animales de granja. En este proceso, se colocó una canal en una cámara sellada y luego se agregó una mezcla de hidróxido de sodio y agua (que rompe los enlaces químicos que mantienen intacta la carne). Esto eventualmente convierte el cuerpo en un líquido con apariencia de café y el único sólido que queda son los huesos, que pueden aplastarse entre las yemas de los dedos.

El hidróxido de sodio se usa a menudo para descomponer los animales atropellados que los contratistas de eliminación de animales arrojan a los vertederos. Por su disponibilidad y bajo costo, ha sido utilizado por criminales para remover cadáveres. La asesina en serie italiana Leonarda Cianciulli usó este químico para convertir los cadáveres en jabón.

El hidróxido de sodio es una sustancia química peligrosa debido a su capacidad para hidrolizar proteínas. Si se derrama una solución diluida sobre la piel, pueden producirse quemaduras si el área no se lava a fondo y con agua corriente durante varios minutos. Las salpicaduras en los ojos pueden ser más graves y provocar ceguera.

-Disolución de compuestos y metales anfóteros
Las bases fuertes atacan el aluminio. El hidróxido de sodio reacciona con el aluminio y el agua para liberar hidrógeno gaseoso. El aluminio obtiene el átomo de oxígeno del hidróxido de sodio, que a su vez saca el átomo de oxígeno del agua y libera los dos átomos de hidrógeno. La reacción produce así hidrógeno gaseoso y aluminato de sodio. En esta reacción, el hidróxido de sodio actúa como un agente para alcalinizar la solución, en la que el aluminio puede disolverse. Esta reacción puede ser útil para grabar, eliminar el anodizado o convertir una superficie pulida en un acabado satinado, pero sin pasivación adicional, como porque la anodización o alodinación de la superficie puede verse comprometida, ya sea en uso normal o bajo condiciones atmosféricas severas. circunstancias.

-En el proceso Bayer, el hidróxido de sodio se usa para refinar minerales que contienen alúmina (bauxita) para producir alúmina (alúmina), la materia prima utilizada para producir aluminio metálico a través del proceso electrolítico Hall-Héroult. Dado que la alúmina es anfótera, se disuelve en el hidróxido de sodio, dejando impurezas menos solubles a pH alto, como los óxidos de hierro, en forma de un lodo rojo muy alcalino.

Otros metales anfóteros son el zinc y el plomo, que se disuelven en soluciones concentradas de hidróxido de sodio para dar zincato de sodio y plumbato de sodio, respectivamente.

-Reactivo de esterificación y transesterificación
El hidróxido de sodio se utiliza tradicionalmente en la fabricación de jabón (jabón de proceso en frío, saponificación). Se fabricó en el siglo XIX para una superficie dura en lugar de un producto líquido porque era más fácil de almacenar y transportar.

Para la producción de biodiésel, se utiliza hidróxido de sodio como catalizador para la transesterificación de metanol y triglicéridos. Esto solo funciona con hidróxido de sodio anhidro, ya que la grasa combinada con el agua se convertiría en jabón, que se contaminaría con metanol. El NaOH se usa más comúnmente que el hidróxido de potasio porque es más barato y requiere una cantidad menor.

-Preparación de comida
Los usos alimentarios del hidróxido de sodio incluyen el lavado o pelado químico de frutas y verduras, procesamiento de chocolate y cacao, producción de colorantes de caramelo, combustión de aves de corral, procesamiento de refrescos y para espesar helados. Las aceitunas a menudo se sumergen en hidróxido de sodio para ablandarlas; Los pretzels y los rollos de lejía alemana se glasean con una solución de hidróxido de sodio antes de hornearlos para que estén crujientes. Debido a la dificultad de obtener hidróxido de sodio de calidad alimentaria en pequeñas cantidades para uso doméstico, a menudo se usa carbonato de sodio en lugar de hidróxido de sodio. Se conoce como número E E524.

Los alimentos específicos procesados ​​con hidróxido de sodio incluyen:

-Los pretzels alemanes se cuecen a fuego lento en una solución de carbonato de sodio hirviendo o en una solución fría de hidróxido de sodio antes de hornear, agregando a su corteza única.

-El agua de lejía es un ingrediente esencial en la corteza de los pasteles de luna chinos horneados tradicionalmente.
La mayoría de los fideos chinos de color amarillo están hechos con agua de lejía, pero a menudo se confunden con huevos.
-Una variedad de zongzi usa agua de lejía para impartir un sabor dulce.
El hidróxido de sodio también es el químico que causa la gelificación de proteínas en la producción de los huevos Century.
Algunos métodos de preparación de aceitunas implican someterlas a salmuera aceitosa.
-El postre filipino (kakanin), llamado kutsinta, usa una pequeña cantidad de agua de lejía para darle a la masa de harina de arroz una consistencia gelatinosa. También se usa un proceso similar en el kakanin conocido como pitsi-pitsi o pichi-pichi, excepto que la mezcla usa yuca rallada en lugar de harina de arroz.
-El plato noruego conocido como lutefisk (de lutfisk, "pescado con lejía").
Los bagels a menudo se cocinan en una solución de lejía antes de hornear, lo que aumenta su corteza brillante.
-Hominy son granos de maíz secos que han sido reconstituidos sumergiéndolos en agua con lejía. Estos se expanden significativamente y pueden procesarse adicionalmente friendo para hacer maíz o secando y moliendo para hacer arena. El maíz se usa para hacer Masa, una harina popular que se usa en la cocina mexicana para hacer tortillas de maíz y tamales. Nixtamal es similar, pero usa hidróxido de calcio en lugar de hidróxido de sodio.

-Agente de limpieza
El hidróxido de sodio se usa a menudo como un agente de limpieza industrial y a menudo se lo denomina "cáustico". Se agrega al agua, se calienta y luego se usa para limpiar equipos de proceso, tanques de almacenamiento, etc. Puede disolver grasas, aceites, grasas y depósitos a base de proteínas. También se utiliza para limpiar desagües debajo de fregaderos y desagües en hogares. Se pueden agregar tensioactivos a la solución de hidróxido de sodio para estabilizar los solutos y evitar así la redeposición. La soda cáustica con hidróxido de sodio se usa como un poderoso desengrasante en utensilios para hornear de acero inoxidable y vidrio. También es un ingrediente común en los limpiadores de hornos.

Un uso común del hidróxido de sodio es en la producción de detergentes para piezas. Las lavadoras de piezas a base de hidróxido de sodio son algunas de las lavadoras de piezas más agresivas. Los detergentes de hidróxido de sodio incluyen tensioactivos, inhibidores de la herrumbre y agentes antiespumantes. Una lavadora de piezas calienta agua y detergente en un armario cerrado, luego presuriza el hidróxido de sodio calentado y el agua caliente contra las piezas sucias para aplicaciones de desengrasado. El hidróxido de sodio utilizado de esta manera reemplazó muchos sistemas a base de solventes a principios de la década de 1990 cuando el protocolo de Montreal prohibió el tricloroetano. Las lavadoras de agua y de hidróxido de sodio se consideran una mejora en el medio ambiente sobre los métodos de limpieza a base de solventes.

-Retire la pintura con solución de hidróxido de sodio
El hidróxido de sodio se utiliza en casa como un tipo de abridor de desagües para desbloquear desagües obstruidos, generalmente en forma de cristal seco o gel líquido espeso. El álcali disuelve las grasas para producir productos solubles en agua. También hidroliza las proteínas, como las del cabello, que pueden bloquear las tuberías de agua. Estas reacciones se aceleran por el calor generado cuando el hidróxido de sodio y los otros componentes químicos del limpiador se disuelven en agua. Dichos limpiadores de desagües alcalinos y sus versiones ácidas son altamente corrosivos y deben manipularse con mucho cuidado.

El hidróxido de sodio se usa en algunos alisadores para alisar el cabello. Debido a la alta incidencia e intensidad de las quemaduras químicas, los fabricantes de relajantes químicos utilizan otros químicos alcalinos en las preparaciones disponibles para los consumidores promedio. Los relajantes de hidróxido de sodio todavía están disponibles, pero son utilizados principalmente por profesionales.

Una solución de hidróxido de sodio en agua se ha utilizado tradicionalmente como el decapante más común en objetos de madera. Su uso se ha vuelto menos común ya que puede dañar la superficie de la madera, aumentar la veta y decolorar el color.

-Tratamiento de aguas
El hidróxido de sodio a veces se usa durante la purificación del agua para aumentar el pH de los suministros de agua. El pH elevado hace que el agua sea menos corrosiva para las tuberías y reduce la cantidad de plomo, cobre y otros metales tóxicos que pueden disolverse en el agua potable.

-Uso histórico
El hidróxido de sodio se ha utilizado para la detección de intoxicación por monóxido de carbono, donde las muestras de sangre de dichos pacientes se tornaron de un color bermellón después de la adición de unas gotas de hidróxido de sodio. Hoy en día, la intoxicación por monóxido de carbono se puede detectar mediante oximetría de CO.

-En mezclas de cemento, morteros, hormigones, juntas
El hidróxido de sodio se usa en algunos plastificantes de mezclas de cemento. Esto ayuda a homogeneizar las mezclas de cemento, evitando la separación de arena y cemento, reduce la cantidad de agua requerida en una mezcla y aumenta la trabajabilidad del producto de cemento, ya sea mortero, yeso u hormigón.

-Experimental

Almacenamiento de calor verano-invierno
Los investigadores de EMPA están experimentando con hidróxido de sodio concentrado (NaOH) como medio de almacenamiento térmico o depósito estacional para calentar espacios domésticos. Cuando se agrega agua a hidróxido de sodio (NaOH) sólido o concentrado, se libera calor. La dilución es exotérmica: la energía química se libera en forma de calor. Por el contrario, al aplicar energía térmica en una solución diluida de hidróxido de sodio, el agua se evapora de manera que la solución se vuelve más concentrada y almacena el calor suministrado como energía química latente.

La seguridad

Al igual que otros ácidos cáusticos y lejías, las gotas de soluciones de hidróxido de sodio pueden descomponer fácilmente las proteínas y los lípidos en los tejidos vivos mediante la hidrólisis de amida y la hidrólisis de éster, que en consecuencia causan quemaduras químicas y pueden causar ceguera permanente al contacto con los ojos. Por lo tanto, siempre se debe utilizar equipo de protección, como guantes de goma, ropa de seguridad y protección para los ojos al manipular este producto químico o sus soluciones. Las medidas estándar de primeros auxilios para los derrames de álcali en la piel son, como con otras sustancias corrosivas, enjuagar con grandes cantidades de agua. El lavado se continúa durante al menos diez a quince minutos.

Además, la disolución del hidróxido de sodio es muy exotérmica y el calor resultante puede provocar quemaduras por calor o encender sustancias inflamables. También produce calor cuando reacciona con ácidos.

El hidróxido de sodio también es levemente corrosivo para el vidrio, lo que puede dañar el vidrio o hacer que las juntas de vidrio esmerilado se adhieran. El hidróxido de sodio es corrosivo para varios metales, como el aluminio, que reacciona con el álcali para producir gas hidrógeno inflamable al contacto.