Idrossido di sodio

L'idrossido di sodio, noto anche come liscivia e soda caustica, è un composto inorganico con la formula NaOH. È un composto ionico solido bianco costituito da cationi di sodio Na +
e anioni idrossido OH-.

L'idrossido di sodio è una base e un alcali altamente caustici che scompongono le proteine ​​a temperature ambiente normali e possono causare gravi ustioni chimiche. È altamente solubile in acqua e assorbe rapidamente umidità e anidride carbonica dall'aria. Forma una serie di idrati.

Il monoidrato NaOH · H2O cristallizza da soluzioni acquose tra 12,3 e 61,8 ° C. L '"idrossido di sodio" disponibile in commercio è spesso questo monoidrato e i dati pubblicati possono fare riferimento ad esso al posto del composto anidro. Essendo uno degli idrossidi più semplici, viene spesso utilizzato insieme all'acqua neutra e all'acido cloridrico acido per dimostrare la scala del pH agli studenti di chimica.

L'idrossido di sodio è utilizzato in molti settori: nella produzione di pasta di legno e carta, tessuti, acqua potabile, sapone e detergenti e come detergente per scarichi. La produzione globale nel 2004 è stata di circa 60 milioni di tonnellate, mentre la domanda è stata di 51 milioni di tonnellate

L'idrossido di sodio puro è un solido cristallino incolore che si scioglie senza decomposizione a 318 ° C (604 ° F) e con un punto di ebollizione di 1.388 ° C (2.530 ° F). È altamente solubile in acqua, con una minore solubilità in solventi polari come etanolo e metanolo. NaOH è insolubile in etere e altri solventi non polari.

Come con l'idratazione dell'acido solforico, la dissoluzione dell'idrossido di sodio solido in acqua è una reazione molto esotermica che rilascia una grande quantità di calore, che è un pericolo per la sicurezza a causa della possibilità di schizzi. La soluzione risultante è generalmente incolore e inodore. Come con altre soluzioni alcaline, si sente liscia al contatto con la pelle grazie al processo di saponificazione che avviene tra NaOH e oli naturali della pelle.

Applicazioni

L'idrossido di sodio è una base forte popolare utilizzata nell'industria. Circa il 56% dell'idrossido di sodio prodotto viene utilizzato dall'industria, di cui il 25% nell'industria della carta. L'idrossido di sodio viene anche utilizzato nella produzione di sali di sodio e detergenti, regolazione del pH e sintesi organica. Viene utilizzato nel processo Bayer di produzione dell'alluminio. Alla rinfusa viene solitamente trattato come una soluzione acquosa poiché le soluzioni sono più economiche e più facili da gestire.

L'idrossido di sodio viene utilizzato in molti scenari in cui è desiderabile aumentare l'alcalinità di una miscela o neutralizzare gli acidi.

Ad esempio, nell'industria petrolifera, l'idrossido di sodio viene utilizzato come additivo nei fanghi di perforazione per aumentare l'alcalinità nei sistemi di sospensione della bentonite, aumentare la viscosità del fango e neutralizzare qualsiasi gas acido (come l'idrogeno solforato e l'anidride carbonica).

Un altro utilizzo è nei test in nebbia salina in cui il pH deve essere regolato. L'idrossido di sodio viene utilizzato con acido cloridrico per bilanciare il pH. Il sale risultante, NaCl, è la sostanza caustica utilizzata nel test standard in nebbia salina a pH neutro.

Il petrolio greggio di scarsa qualità può essere trattato con idrossido di sodio per rimuovere le impurità solforiche in un processo noto come cera caustica. L'idrossido di sodio reagisce con acidi deboli come idrogeno solforato e mercaptani per formare sali di sodio non volatili, che possono essere rimossi. I rifiuti generati sono tossici e difficili da trattare, pertanto il processo è vietato in molti paesi.

-Pasta chimica. L'idrossido di sodio è anche ampiamente utilizzato nella polverizzazione del legno per produrre carta o fibra rigenerata. Insieme al solfuro di sodio, l'idrossido di sodio è una parte importante della soluzione liquida bianca utilizzata per separare la lignina dalle fibre di cellulosa nel processo kraft. Svolge anche un ruolo chiave in diverse fasi successive dello sbiancamento della polpa marrone risultante dal processo di spappolamento. Queste fasi includono la decrittazione dell'ossigeno, l'estrazione ossidativa e l'estrazione semplice, che richiedono tutte un ambiente alcalino forte con un pH> 10,5 alla fine della fase.

-Digestione dei tessuti. In modo simile, l'idrossido di sodio viene utilizzato per digerire i tessuti, come in un processo utilizzato una volta con gli animali da fattoria. In questo processo, una carcassa è stata posta in una camera sigillata e quindi è stata aggiunta una miscela di idrossido di sodio e acqua (che rompe i legami chimici che mantengono intatta la carne). Questo alla fine trasforma il corpo in un liquido dall'aspetto simile al caffè e l'unico solido che rimane sono le ossa, che possono essere schiacciate tra i polpastrelli.

-L'idrossido di sodio viene spesso utilizzato nella decomposizione di rifiuti stradali scaricati nelle discariche da appaltatori per lo smaltimento degli animali. Grazie alla sua disponibilità e al basso costo, è stato utilizzato dai criminali per rimuovere i cadaveri. La serial killer italiana Leonarda Cianciulli ha usato questa sostanza chimica per trasformare i cadaveri in sapone.

L'idrossido di sodio è una sostanza chimica pericolosa per la sua capacità di idrolizzare le proteine. Se una soluzione diluita viene versata sulla pelle, possono verificarsi ustioni se l'area non viene lavata accuratamente e con acqua corrente per diversi minuti. Gli schizzi negli occhi possono essere più gravi e portare alla cecità.

-Dissoluzione di metalli e composti anfoteri
Basi forti attacco alluminio. L'idrossido di sodio reagisce con l'alluminio e l'acqua per liberare idrogeno gassoso. L'alluminio ottiene l'atomo di ossigeno dall'idrossido di sodio, che a sua volta toglie l'atomo di ossigeno dall'acqua e rilascia i due atomi di idrogeno. La reazione produce quindi idrogeno gassoso e alluminato di sodio. In questa reazione, l'idrossido di sodio agisce come un agente per rendere la soluzione alcalina, in cui l'alluminio può dissolversi. Questa reazione può essere utile nell'incisione, nella rimozione dell'anodizzazione o nella conversione di una superficie lucida in una finitura satinata, ma senza ulteriore passivazione, ad esempio perché l'anodizzazione o l'alodinazione della superficie può essere influenzata, sia durante il normale utilizzo che in condizioni atmosferiche severe circostanze.

-Nel processo Bayer, l'idrossido di sodio viene utilizzato per raffinare i minerali contenenti allumina (bauxite) per produrre allumina (allumina), la materia prima utilizzata per produrre alluminio metallico attraverso il processo elettrolitico Hall-Héroult. Poiché l'allumina è anfotera, si dissolve nell'idrossido di sodio, lasciando le impurità meno solubili a pH elevato, come gli ossidi di ferro, sotto forma di un fango rosso altamente alcalino.

Altri metalli anfoteri sono lo zinco e il piombo che si dissolvono in soluzioni concentrate di idrossido di sodio per dare rispettivamente zinco di sodio e piombo di sodio.

-Reagente per esterificazione e transesterificazione
L'idrossido di sodio è tradizionalmente utilizzato nella produzione di sapone (sapone per processi a freddo, saponificazione). È stato realizzato nel 1800 per una superficie dura piuttosto che un prodotto liquido perché era più facile da immagazzinare e trasportare.

Per la produzione di biodiesel, l'idrossido di sodio viene utilizzato come catalizzatore per la transesterificazione di metanolo e trigliceridi. Funziona solo con idrossido di sodio anidro, poiché il grasso combinato con l'acqua si trasformerebbe in sapone, che sarebbe contaminato con metanolo. NaOH è più comunemente usato dell'idrossido di potassio perché è più economico e richiede una quantità minore.

-Preparazione del cibo
Gli usi alimentari dell'idrossido di sodio includono il lavaggio o il peeling chimico di frutta e verdura, la lavorazione del cioccolato e del cacao, la produzione di colorante al caramello, la combustione del pollame, la lavorazione di bevande analcoliche e l'ispessimento del ghiaccio. Le olive vengono spesso messe a bagno in idrossido di sodio per ammorbidirle; Salatini e involtini di liscivia tedesca vengono glassati con una soluzione di idrossido di sodio prima della cottura per renderli croccanti. A causa della difficoltà di ottenere idrossido di sodio per uso alimentare in piccole quantità per uso domestico, il carbonato di sodio viene spesso utilizzato al posto dell'idrossido di sodio. È noto come numero E E524.

Gli alimenti specifici trattati con idrossido di sodio includono:

I pretzel tedeschi vengono affogati in una soluzione bollente di carbonato di sodio o in una soluzione fredda di idrossido di sodio prima della cottura, aggiungendosi alla loro crosta unica.

-L'acqua di liscivia è un ingrediente essenziale nella crosta delle torte lunari cinesi tradizionalmente cotte.
La maggior parte degli spaghetti cinesi di colore giallo sono fatti con acqua di liscivia, ma vengono spesso scambiati per uova.
-Una varietà di zongzi utilizza l'acqua di liscivia per conferire un sapore dolce.
L'idrossido di sodio è anche la sostanza chimica che causa la gelificazione delle proteine ​​nella produzione delle uova del secolo.
Alcuni metodi di preparazione delle olive prevedono di sottoporle a salamoia oleosa.
-Il dessert filippino (kakanin), chiamato kutsinta, utilizza una piccola quantità di acqua di liscivia per dare alla pastella di farina di riso una consistenza gelatinosa. Un processo simile viene utilizzato anche nel kakanin noto come pitsi-pitsi o pichi-pichi, tranne per il fatto che la miscela utilizza manioca grattugiata al posto della farina di riso.
-Il piatto norvegese noto come lutefisk (da lutfisk, "liscivia").
I bagel vengono spesso cotti in una soluzione di liscivia prima della cottura, che si aggiunge alla loro crosta lucida.
-Hominy sono chicchi di mais essiccati che sono stati ricostituiti immergendoli in acqua di liscivia. Questi si espandono in modo significativo e possono essere ulteriormente lavorati friggendo per produrre mais o essiccando e macinando per produrre graniglia. Hominy è usato per preparare la Masa, una farina popolare usata nella cucina messicana per preparare tortillas di mais e tamales. Nixtamal è simile, ma utilizza idrossido di calcio al posto dell'idrossido di sodio.

-Agente di pulizia
L'idrossido di sodio è spesso usato come agente di pulizia industriale ed è spesso definito "caustico". Viene aggiunto all'acqua, riscaldato e quindi utilizzato per pulire apparecchiature di processo, serbatoi di stoccaggio, ecc. Può sciogliere grasso, oli, grassi e depositi a base di proteine. Viene anche utilizzato per la pulizia di scarichi sotto lavelli e scarichi residenziali. I tensioattivi possono essere aggiunti alla soluzione di idrossido di sodio per stabilizzare i soluti e quindi prevenire la rideposizione. La soda caustica con idrossido di sodio viene utilizzata come potente sgrassante su teglie in acciaio inossidabile e vetro. È anche un ingrediente comune nei detergenti per forno.

Un uso comune dell'idrossido di sodio è nella produzione di detergenti per parti. Le rondelle per parti a base di idrossido di sodio sono alcune delle pulitrici per parti più aggressive. I detergenti a base di idrossido di sodio includono tensioattivi, inibitori della ruggine e agenti antischiuma. Una lavatrice per parti riscalda l'acqua e il detergente in un armadio chiuso, quindi pressurizza l'idrossido di sodio riscaldato e l'acqua calda contro le parti sporche per applicazioni di sgrassaggio. L'idrossido di sodio utilizzato in questo modo ha sostituito molti sistemi a base di solventi all'inizio degli anni '90, quando il tricloroetano è stato bandito dal protocollo di Montreal. Si ritiene che le lavatrici a base di acqua e idrossido di sodio migliorino l'ambiente rispetto ai metodi di pulizia a base di solventi.

-Rimuovere la vernice con una soluzione di idrossido di sodio
L'idrossido di sodio viene utilizzato a casa come un tipo di apertura di scarico per sbloccare gli scarichi intasati, di solito sotto forma di un cristallo secco o di un gel liquido denso. L'alcali dissolve i grassi per produrre prodotti idrosolubili. Inoltre idrolizza le proteine, come quelle dei capelli, che possono bloccare i tubi dell'acqua. Queste reazioni sono accelerate dal calore generato quando l'idrossido di sodio e gli altri componenti chimici del detergente si dissolvono in acqua. Tali detergenti per scarichi alcalini e le loro versioni acide sono altamente corrosivi e devono essere maneggiati con grande cura.

L'idrossido di sodio è usato in alcuni rilassanti per lisciare i capelli. A causa dell'elevata incidenza e intensità delle ustioni chimiche, i produttori di rilassanti chimici utilizzano altri prodotti chimici alcalini nei preparati disponibili per i consumatori medi. I rilassanti a base di idrossido di sodio sono ancora disponibili, ma sono utilizzati principalmente dai professionisti.

Una soluzione di idrossido di sodio in acqua è stata tradizionalmente utilizzata come il più comune sverniciatore su oggetti in legno. Il suo utilizzo è diventato meno comune in quanto può danneggiare la superficie del legno, aumentare la venatura e scolorire il colore.

-Trattamento delle acque
L'idrossido di sodio viene talvolta utilizzato durante la purificazione dell'acqua per aumentare il pH delle riserve idriche. L'aumento del pH rende l'acqua meno corrosiva per le tubature e riduce la quantità di piombo, rame e altri metalli tossici che possono dissolversi nell'acqua potabile.

-Uso storico
L'idrossido di sodio è stato utilizzato per la rilevazione dell'avvelenamento da monossido di carbonio, dove i campioni di sangue di tali pazienti sono diventati un colore vermiglio dopo l'aggiunta di alcune gocce di idrossido di sodio. Oggi, l'avvelenamento da monossido di carbonio può essere rilevato dall'ossimetria CO.

-In miscele cementizie, malte, calcestruzzo, giunti
L'idrossido di sodio viene utilizzato in alcuni plastificanti della miscela di cemento. Questo aiuta ad omogeneizzare gli impasti cementizi, previene la separazione di sabbia e cemento, riduce la quantità di acqua necessaria in un impasto e aumenta la lavorabilità del manufatto cementizio, sia esso malta, intonaco o calcestruzzo.

-Sperimentale

Accumulo di calore estate-inverno
I ricercatori dell'EMPA stanno sperimentando l'idrossido di sodio concentrato (NaOH) come mezzo di accumulo termico o serbatoio stagionale per il riscaldamento degli spazi domestici. Quando l'acqua viene aggiunta all'idrossido di sodio (NaOH) solido o concentrato, viene rilasciato calore. La diluizione è esotermica: l'energia chimica viene rilasciata sotto forma di calore. Al contrario, applicando energia termica in una soluzione diluita di idrossido di sodio, l'acqua evapora in modo che la soluzione diventi più concentrata e quindi immagazzini il calore fornito come energia chimica latente.

Sicurezza

Come altri acidi caustici e liscivie, goccioline di soluzioni di idrossido di sodio possono facilmente abbattere proteine ​​e lipidi nei tessuti viventi tramite idrolisi ammide e idrolisi estere, che di conseguenza causano ustioni chimiche e possono causare cecità permanente a contatto con gli occhi. Pertanto, dispositivi di protezione come guanti di gomma, indumenti di sicurezza e protezione per gli occhi devono essere sempre utilizzati durante la manipolazione di questa sostanza chimica o delle sue soluzioni. Le misure standard di primo soccorso per le fuoriuscite di alcali sulla pelle sono, come per altre sostanze corrosive, il lavaggio con grandi quantità di acqua. Il lavaggio viene continuato per almeno dieci-quindici minuti.

Inoltre, la dissoluzione dell'idrossido di sodio è molto esotermica e il calore risultante può causare ustioni da calore o incendiare sostanze infiammabili. Inoltre produce calore quando reagisce con gli acidi.

L'idrossido di sodio è anche leggermente corrosivo per il vetro, che può causare danni alla vetratura o causare l'incollaggio dei giunti di vetro smerigliato. L'idrossido di sodio è corrosivo per vari metalli, come l'alluminio che reagisce con l'alcali per produrre idrogeno infiammabile al contatto