Hydroxyde de sodium

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 composé de cations sodium Na +
et les anions hydroxyde OH-.

L'hydroxyde de sodium est une base et un alcali hautement caustiques qui décomposent les protéines à des températures ambiantes normales 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.

Le monohydrate NaOH-H2O 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 à la place du composé anhydre. En tant que l'un des hydroxydes les plus simples, il est souvent 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, de textiles, d'eau potable, de savon et de détergents, et comme nettoyeur de drains. La production mondiale en 2004 était d'environ 60 millions de tonnes, tandis que la demande était de 51 millions de tonnes

L'hydroxyde de sodium pur est un solide cristallin incolore qui fond sans décomposition à 318 ° C (604 ° F) et avec un point d'ébullition de 1388 ° C (2530 ° 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.

Comme pour l'hydratation de l'acide sulfurique, la dissolution de l'hydroxyde de sodium solide dans l'eau est une réaction très exothermique dégageant une grande quantité de chaleur, ce qui est un danger 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 doux au contact de la peau en raison du processus de saponification qui se produit entre le NaOH et les huiles naturelles de la peau.

Applications

L'hydroxyde de sodium est une base forte populaire utilisée dans l'industrie. Environ 56% de l'hydroxyde de sodium produit est utilisé par l'industrie, dont 25% dans l'industrie papetière. L'hydroxyde de sodium est également utilisé dans la fabrication de sels de sodium et de détergents, la régulation du pH et la synthèse organique. Il est utilisé dans le procédé Bayer de production d'aluminium. En vrac, il est généralement traité 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 suspension de bentonite, augmenter la viscosité de la boue et neutraliser tout gaz acide (tel que le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone).

Une autre utilisation est dans les tests au 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 caustique 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 sulfuriques dans un processus connu sous le nom de cire caustique. L'hydroxyde de sodium réagit avec les acides faibles tels que le sulfure d'hydrogène et les mercaptans pour former des sels de sodium non volatils, qui peuvent être éliminés. Les déchets générés sont toxiques et difficiles à traiter, et le procédé est donc interdit dans de nombreux pays.

-Pâte chimique. L'hydroxyde de sodium est également largement utilisé dans la pulvérisation du bois pour fabriquer du papier ou des fibres régénérées. Avec le sulfure de sodium, l'hydroxyde de sodium est une partie importante de la solution liquide blanche utilisée pour séparer la lignine des fibres de cellulose dans le processus kraft. Il joue également un rôle clé dans plusieurs étapes ultérieures du blanchiment de la pâte brune résultant du processus de mise en pâte. Ces étapes comprennent le décryptage de l'oxygène, l'extraction oxydante et l'extraction simple, qui nécessitent toutes un environnement alcalin fort avec un pH> 10,5 à la fin de l'étape.

-Digestion des tissus. De la même manière, l'hydroxyde de sodium est utilisé pour digérer les tissus, comme dans un processus autrefois utilisé avec des animaux de ferme. Dans ce processus, une carcasse a été placée dans une chambre scellée, puis un mélange d'hydroxyde de sodium et d'eau (qui rompt les liaisons chimiques qui maintiennent la viande intacte) a été ajouté. Cela transforme finalement le corps en un liquide avec une apparence de café et le seul solide qui reste sont les os, qui peuvent être écrasés entre les doigts.

-L'hydroxyde de sodium est souvent utilisé pour décomposer les tueurs routiers qui sont jetés dans les décharges par les entrepreneurs d'élimination des animaux. En raison de sa disponibilité et de son faible coût, il a été utilisé par des criminels pour enlever des cadavres. Le tueur en série italien Leonarda Cianciulli a utilisé ce produit chimique pour transformer des cadavres en savon.

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 lavée à fond et à l'eau courante pendant plusieurs minutes. Les éclaboussures dans les yeux peuvent être plus graves et conduire à la cécité.

-Dissolution des 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 obtient l'atome d'oxygène de l'hydroxyde de sodium, qui à son tour enlève 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 moyen de rendre la solution alcaline, dans laquelle l'aluminium peut se dissoudre. Cette réaction peut être utile dans la gravure, l'élimination de l'anodisation ou la conversion d'une surface polie en une finition satinée, mais sans autre passivation, par exemple parce que l'anodisation ou l'alodination de la surface peut être compromise, soit en utilisation normale, soit dans des conditions atmosphériques sévères. circonstances.

-Dans le procédé Bayer, l'hydroxyde de sodium est utilisé pour raffiner les minerais contenant de l'alumine (bauxite) pour produire de l'alumine (alumine), la matière première utilisée pour produire de l'aluminium métal par le procédé électrolytique Hall-Héroult. L'alumine étant amphotère, elle se dissout dans l'hydroxyde de sodium, laissant les impuretés moins solubles à pH élevé, comme les oxydes de fer, sous la forme d'une boue rouge hautement 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 du zincate de sodium et du plombate de sodium.

-Réactif d'estérification et de transestérification
L'hydroxyde de sodium est traditionnellement utilisé dans la fabrication du savon (savon à froid, saponification). Il a été fabriqué dans les années 1800 pour une surface dure plutôt qu'un produit liquide car il était plus facile à stocker et à transporter.

Pour la production de biodiesel, l'hydroxyde de sodium est utilisé comme catalyseur pour la transestérification du méthanol et des triglycérides. Cela ne fonctionne qu'avec de l'hydroxyde de sodium anhydre, car la graisse, lorsqu'elle est combinée avec de l'eau, se transforme en savon, qui serait contaminé par du méthanol. Le NaOH est plus couramment utilisé que l'hydroxyde de potassium car il est moins cher et nécessite une plus petite quantité.

-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, la combustion de la volaille, la transformation des boissons gazeuses et l'épaississement de la glace. 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 à usage domestique, le carbonate de sodium est souvent utilisé à la place de l'hydroxyde de sodium. Il est connu sous le nom de numéro E E524.

Les aliments spécifiques traités 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, ajoutant à leur croûte unique.

-L'eau de lessive est un ingrédient essentiel de la croûte des gâteaux de lune chinois traditionnellement cuits au four.
La plupart des nouilles chinoises de couleur jaune sont faites avec de l'eau de lessive, mais sont souvent confondues avec des œufs.
-Une variété de zongzi utilise de l'eau de lessive pour donner un goût sucré.
L'hydroxyde de sodium est également le produit chimique qui provoque la gélification des protéines dans la production des œufs Century.
Certaines méthodes de préparation des olives impliquent de les soumettre à de la saumure huileuse.
-Le dessert philippin (kakanin), appelé kutsinta, utilise une petite quantité d'eau de lessive pour 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, "lye fish").
Les bagels sont souvent bouillis dans une solution de lessive avant la cuisson, ce qui ajoute à leur croûte brillante.
-Hominy sont des grains de maïs séchés qui ont été reconstitués en les trempant dans de l'eau de lessive. Celles-ci se dilatent considérablement et peuvent être traitées ultérieurement par friture pour faire du maïs ou par séchage et broyage pour faire du gravier. Hominy est utilisé pour fabriquer du Masa, une farine populaire utilisée dans la cuisine mexicaine pour faire des tortillas de maïs et des tamales. Nixtamal est similaire, mais utilise de l'hydroxyde de calcium à la place de l'hydroxyde de sodium.

-Agent de nettoyage
L'hydroxyde de sodium est souvent utilisé comme agent de nettoyage industriel et 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 drains sous les éviers et les drains résidentiels. Des tensioactifs peuvent être ajoutés à la solution d'hydroxyde de sodium pour stabiliser les solutés et empêcher ainsi la redéposition. La soude caustique avec de l'hydroxyde de sodium est utilisée comme dégraissant puissant sur les plats de cuisson en acier inoxydable et en verre. C'est également un ingrédient courant dans les nettoyants pour fours.

Une utilisation courante de l'hydroxyde de sodium est la production de détergents pour pièces. Les laveurs de pièces à base d'hydroxyde de sodium sont parmi les nettoyants les plus agressifs. Les détergents à base d'hydroxyde de sodium comprennent des tensioactifs, des inhibiteurs de rouille et des agents antimousse. Un laveur 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 machines à laver à base d'eau et d'hydroxyde de sodium sont considérées comme une amélioration de l'environnement par rapport aux méthodes de nettoyage à base de solvants.

-Enlever la peinture avec une solution d'hydroxyde de sodium
L'hydroxyde de sodium est utilisé à la maison comme type d'ouverture de drain pour débloquer 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, comme celles des 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. Ces nettoyants de drain alcalins et leurs versions acides sont très corrosifs et doivent être manipulés avec beaucoup de soin.

L'hydroxyde de sodium est utilisé dans certains défrisants pour lisser les cheveux. En raison de l'incidence et de l'intensité élevées des brûlures chimiques, les fabricants de défrisants 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 sont principalement utilisés par les professionnels.

Une solution d'hydroxyde de sodium dans l'eau est 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 décolorer 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.

-Utilisation historique
L'hydroxyde de sodium a été utilisé pour la détection de l'intoxication au monoxyde de carbone, les échantillons de sang de ces patients devenant vermillon après l'addition de quelques gouttes d'hydroxyde de sodium. Aujourd'hui, l'intoxication au monoxyde de carbone peut être détectée par oxymétrie CO.

-Dans les mélanges de ciment, mortiers, béton, joints
L'hydroxyde de sodium est utilisé dans certains plastifiants de mélanges de ciment. Cela facilite l'homogénéisation des mélanges de ciment, empêche la séparation du sable et du ciment, réduit la quantité d'eau requise dans un mélange et augmente la maniabilité du produit de ciment, qu'il s'agisse de mortier, de plâtre ou de béton.

-Expérimental

Stockage de chaleur été-hiver
Les chercheurs de l'EMPA expérimentent l'hydroxyde de sodium concentré (NaOH) comme stockage thermique ou milieu de réservoir saisonnier pour chauffer les espaces domestiques. Lorsque 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 diluée d'hydroxyde de sodium, l'eau s'évapore de sorte que la solution devient plus concentrée et stocke ainsi la chaleur fournie sous forme d'énergie chimique latente.

sécurité

Comme d'autres acides et bases caustiques, les gouttelettes 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, qui provoquent par conséquent des brûlures chimiques et peuvent provoquer une cécité permanente au contact des yeux. Un équipement de protection, comme des gants en caoutchouc, des vêtements de sécurité et une protection oculaire, doit donc toujours être utilisé lors de la manipulation de ce produit chimique ou de ses solutions. Les mesures de premiers soins standard en cas de déversement d'alcali sur la peau sont, comme pour d'autres substances corrosives, le rinçage à grande eau. Le lavage est poursuivi pendant au moins dix à quinze minutes.

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

L'hydroxyde de sodium est également légèrement corrosif pour le verre, ce qui peut endommager le vitrage ou faire adhérer les joints de verre dépoli. L'hydroxyde de sodium est corrosif pour divers métaux, tels que l'aluminium qui réagit avec l'alcali pour produire de l'hydrogène gazeux inflammable au contact