Natriumhydroxide

Natriumhydroxide, ook bekend als loog en natronloog, is een anorganische verbinding met de formule NaOH. Het is een witte vaste ionische verbinding die bestaat uit natriumkationen Na +
en hydroxide-anionen OH-.

Natriumhydroxide is een sterk bijtende base en alkali die eiwitten bij normale omgevingstemperaturen afbreekt en ernstige chemische brandwonden kan veroorzaken. Het is zeer goed oplosbaar in water en absorbeert gemakkelijk vocht en kooldioxide uit de lucht. Het vormt een reeks hydraten . 

Het monohydraat NaOH · H2O kristalliseert uit wateroplossingen tussen 12,3 en 61,8 ° C. Het in de handel verkrijgbare "natriumhydroxide" is vaak dit monohydraat, en gepubliceerde gegevens kunnen ernaar verwijzen in plaats van de watervrije verbinding. Als een van de eenvoudigste hydroxiden wordt het vaak gebruikt naast neutraal water en zuur zoutzuur om de pH-schaal aan scheikundestudenten te demonstreren.

Natriumhydroxide wordt in veel industrieën gebruikt: bij de vervaardiging van pulp en papier, textiel, drinkwater, zeep en wasmiddelen, en als drainagereiniger. De wereldwijde productie in 2004 bedroeg ongeveer 60 miljoen ton, terwijl de vraag 51 miljoen ton bedroeg

Zuiver natriumhydroxide is een kleurloze kristallijne vaste stof die zonder ontbinding smelt bij 318 ° C (604 ° F) en met een kookpunt van 1.388 ° C (2.530 ° F). Het is zeer goed oplosbaar in water, met een lagere oplosbaarheid in polaire oplosmiddelen zoals ethanol en methanol. NaOH is onoplosbaar in ether en andere niet-polaire oplosmiddelen.

Net als bij de hydratatie van zwavelzuur is het oplossen van vast natriumhydroxide in water een zeer exotherme reactie waarbij een grote hoeveelheid warmte vrijkomt, wat een gevaar voor de veiligheid vormt door de mogelijkheid van spatten. De resulterende oplossing is meestal kleurloos en geurloos. Net als bij andere alkalische oplossingen voelt het glad aan bij huidcontact vanwege het verzepingsproces dat optreedt tussen NaOH en natuurlijke huidoliën.

Toepassingen

Natriumhydroxide is een populaire, sterke base die in de industrie wordt gebruikt. Ongeveer 56% van het geproduceerde natriumhydroxide wordt gebruikt door de industrie, waarvan 25% in de papierindustrie. Natriumhydroxide wordt ook gebruikt bij de vervaardiging van natriumzouten en wasmiddelen, pH-regulering en organische synthese. Het wordt gebruikt in het Bayer-proces van aluminiumproductie. In bulk wordt het meestal behandeld als een waterige oplossing, omdat oplossingen goedkoper en gemakkelijker te hanteren zijn.

-Natriumhydroxide wordt in veel scenario's gebruikt waar het wenselijk is om de alkaliteit van een mengsel te verhogen of om zuren te neutraliseren.

-In de aardolie-industrie wordt natriumhydroxide bijvoorbeeld gebruikt als een additief in boorsuspensie om de alkaliteit in bentonietsusorsystemen te verhogen, de viscositeit van de modder te verhogen en om eventueel zuur gas (zoals waterstofsulfide en kooldioxide) te neutraliseren.

-Een ander gebruik is bij zoutsproeitesten waarbij de pH moet worden gereguleerd. Natriumhydroxide wordt gebruikt met zoutzuur om de pH in evenwicht te brengen. Het resulterende zout, NaCl, is het bijtende middel dat wordt gebruikt in de standaard zoutsproeitest met neutrale pH.

-Ruwe olie van slechte kwaliteit kan worden behandeld met natriumhydroxide om zwavelachtige onzuiverheden te verwijderen in een proces dat bekend staat als bijtende was. Natriumhydroxide reageert met zwakke zuren zoals waterstofsulfide en mercaptanen tot niet-vluchtige natriumzouten, die kunnen worden verwijderd. Het gevormde afval is giftig en moeilijk te verwerken, en het proces is hierdoor in veel landen verboden.

-Chemische pulp. Natriumhydroxide wordt ook veel gebruikt bij het verpulveren van hout voor het maken van papier of geregenereerde vezels. Samen met natriumsulfide is natriumhydroxide een belangrijk onderdeel van de witte vloeistofoplossing die wordt gebruikt om lignine te scheiden van cellulosevezels in het kraftproces. Het speelt ook een sleutelrol in verschillende latere stadia van het bleken van de bruine pulp als gevolg van het pulpproces. Deze stadia omvatten zuurstofontcijfering, oxidatieve extractie en eenvoudige extractie, die allemaal een sterke alkalische omgeving vereisen met een pH> 10,5 aan het einde van de fase.

-Weefselvertering. Op een vergelijkbare manier wordt natriumhydroxide gebruikt om weefsels te verteren, zoals in een proces dat ooit met boerderijdieren werd gebruikt. Bij dit proces werd een karkas in een afgesloten kamer geplaatst en vervolgens een mengsel van natriumhydroxide en water toegevoegd (dat de chemische bindingen verbreekt die het vlees intact houden). Dit verandert uiteindelijk het lichaam in een vloeistof met een koffie-achtig uiterlijk en de enige vaste stof die overblijft zijn botten, die tussen de vingertoppen kunnen worden verpletterd.

-Natriumhydroxide wordt vaak gebruikt bij het ontbinden van roadkill dat op stortplaatsen wordt gestort door aannemers van dierenverwijdering. Vanwege de beschikbaarheid en lage kosten is het door criminelen gebruikt om lijken te verwijderen. De Italiaanse seriemoordenaar Leonarda Cianciulli gebruikte deze chemische stof om dode lichamen in zeep te veranderen.

-Natriumhydroxide is een gevaarlijke chemische stof vanwege het vermogen om eiwitten te hydrolyseren. Als er een verdunde oplossing op de huid wordt gemorst, kunnen er brandwonden ontstaan ​​als het gebied niet grondig en gedurende enkele minuten met stromend water wordt gewassen. Spatten in het oog kunnen ernstiger zijn en tot blindheid leiden.

-Oplossen van amfotere metalen en verbindingen
Sterke bases vallen aluminium aan. Natriumhydroxide reageert met aluminium en water om waterstofgas vrij te maken. Het aluminium haalt het zuurstofatoom uit natriumhydroxide, dat op zijn beurt het zuurstofatoom uit het water haalt en de twee waterstofatomen vrijgeeft. De reactie produceert zo waterstofgas en natriumaluminaat. Bij deze reactie werkt natriumhydroxide als een middel om de oplossing alkalisch te maken, waarin aluminium kan oplossen. Deze reactie kan nuttig zijn bij het etsen, verwijderen van anodiseren of het omzetten van een gepolijst oppervlak in een satijnachtige afwerking, maar zonder verdere passivering zoals omdat het anodiseren of alodineren van het oppervlak kan worden aangetast, hetzij bij normaal gebruik, hetzij onder zware atmosferische omstandigheden.

-In het Bayer-proces wordt natriumhydroxide gebruikt voor de raffinage van aluminiumoxide-bevattende ertsen (bauxiet) om aluminiumoxide (aluminiumoxide) te produceren, de grondstof die wordt gebruikt om aluminiummetaal te produceren via het elektrolytische Hall-Héroult-proces. Omdat het aluminiumoxide amfoteer is, lost het op in het natriumhydroxide, waardoor onzuiverheden die minder oplosbaar zijn bij hoge pH, zoals ijzeroxiden, achterblijven in de vorm van een sterk alkalische rode modder.

Andere amfotere metalen zijn zink en lood die oplossen in geconcentreerde natriumhydroxideoplossingen om respectievelijk natriumzinkaat en natriumplumbaat te geven.

-Veresterings- en omesteringsreagens
Natriumhydroxide wordt traditioneel gebruikt bij het maken van zeep (koude proceszeep, verzeping). Het werd in de negentiende eeuw gemaakt voor een hard oppervlak in plaats van een vloeibaar product omdat het gemakkelijker op te slaan en te vervoeren was.

Voor de productie van biodiesel wordt natriumhydroxide gebruikt als katalysator voor de omestering van methanol en triglyceriden. Dit werkt alleen met watervrij natriumhydroxide, omdat het vet in combinatie met water zou veranderen in zeep, die zou worden besmet met methanol. NaOH wordt vaker gebruikt dan kaliumhydroxide omdat het goedkoper is en een kleinere hoeveelheid nodig is.

-Voedsel voorbereiding
Voedselgebruik van natriumhydroxide omvat het wassen of chemisch schillen van fruit en groenten, chocolade- en cacaoverwerking, productie van karamelkleuring, verbranding van gevogelte, verwerking van frisdrank en om ijs te verdikken. Olijven worden vaak in natriumhydroxide gedrenkt om ze zachter te maken; Pretzels en Duitse loogrollen worden voor het bakken geglazuurd met een natriumhydroxideoplossing om ze knapperig te maken. Vanwege de moeilijkheid om in kleine hoeveelheden voor huishoudelijk gebruik natriumhydroxide van voedingskwaliteit te verkrijgen, wordt natriumcarbonaat vaak gebruikt in plaats van natriumhydroxide. Het staat bekend als E-nummer E524.

Specifieke voedingsmiddelen verwerkt met natriumhydroxide zijn onder meer:

-Duitse pretzels worden vóór het bakken gepocheerd in een kokende natriumcarbonaatoplossing of koude natriumhydroxideoplossing, wat bijdraagt ​​aan hun unieke korst.

-Loogwater is een essentieel ingrediënt in de korst van de traditioneel gebakken Chinese maancakes.
-De meeste geelgekleurde Chinese noedels zijn gemaakt met loogwater, maar worden vaak aangezien voor eieren.
-Een verscheidenheid aan zongzi gebruikt loogwater om een ​​zoete smaak te geven.
-Natriumhydroxide is ook de chemische stof die de gelering van eiwitten veroorzaakt bij de productie van Century-eieren.
-Sommige methoden voor het bereiden van olijven omvatten het onderwerpen aan olieachtige pekel. 
-Het Filipijnse dessert (kakanin), kutsinta genaamd, gebruikt een kleine hoeveelheid loogwater om het beslag van rijstmeel een geleiachtige consistentie te geven. Een soortgelijk proces wordt ook gebruikt in de kakanin die bekend staat als pitsi-pitsi of pichi-pichi, behalve dat het mengsel geraspte cassave gebruikt in plaats van rijstmeel.
-Het Noorse gerecht dat bekend staat als lutefisk (van lutfisk, "lye fish").
-Bagels worden vaak voor het bakken in een loogoplossing gekookt, wat bijdraagt ​​aan hun glanzende korst.
-Hominy zijn gedroogde maïskorrels die zijn gereconstitueerd door ze in loogwater te weken. Deze worden aanzienlijk groter en kunnen verder worden verwerkt door frituren om maïs te maken of door drogen en malen om grit te maken. Hominy wordt gebruikt om Masa te maken, een populair meel dat in de Mexicaanse keuken wordt gebruikt om maïstortilla's en tamales te maken. Nixtamal is vergelijkbaar, maar gebruikt calciumhydroxide in plaats van natriumhydroxide.

-Reinigingsmiddel
Natriumhydroxide wordt vaak gebruikt als industrieel reinigingsmiddel en wordt vaak "bijtend" genoemd. Het wordt toegevoegd aan water, verwarmd en vervolgens gebruikt om procesapparatuur, opslagtanks, enz. Schoon te maken. Het kan vet, oliën, vetten en op proteïne gebaseerde afzettingen oplossen. Het wordt ook gebruikt voor het reinigen van afvoerleidingen onder gootstenen en afvoeren in woningen. Oppervlakteactieve stoffen kunnen aan de natriumhydroxideoplossing worden toegevoegd om opgeloste stoffen te stabiliseren en zo herafzetting te voorkomen. Een natronloog met natriumhydroxide wordt gebruikt als een krachtige ontvetter op roestvrijstalen en glazen bakvormen. Het is ook een veelgebruikt ingrediënt in ovenreinigers.

Een algemeen gebruik van natriumhydroxide is bij de productie van onderdelenwasmiddelen. Onderdelenwasmiddelen op basis van natriumhydroxide zijn enkele van de meest agressieve reinigingsmiddelen voor onderdelenwasmachines. De detergenten op basis van natriumhydroxide omvatten oppervlakteactieve stoffen, roestremmers en antischuimmiddelen. Een onderdelenwasser verwarmt water en het wasmiddel in een gesloten kast en spuit vervolgens het verwarmde natriumhydroxide en het hete water onder druk tegen vuile onderdelen voor ontvettingstoepassingen. Natriumhydroxide dat op deze manier werd gebruikt, verving begin jaren negentig veel op oplosmiddelen gebaseerde systemen toen trichloorethaan door het Montreal-protocol werd verboden. Wasmachines op basis van water en natriumhydroxide worden beschouwd als een verbetering van het milieu ten opzichte van de reinigingsmethoden op basis van oplosmiddelen.

-Verf verwijderen met natronloog
Natriumhydroxide wordt thuis gebruikt als een soort drainopener om verstopte drains te deblokkeren, meestal in de vorm van een droog kristal of als een dikke vloeibare gel. De alkali lost vetten op om wateroplosbare producten te produceren. Het hydrolyseert ook de eiwitten, zoals die in haar, die de waterleidingen kunnen blokkeren. Deze reacties worden versneld door de warmte die wordt gegenereerd wanneer natriumhydroxide en de andere chemische componenten van de reiniger oplossen in water. Dergelijke alkalische drainagereinigers en hun zure versies zijn zeer corrosief en moeten met grote voorzichtigheid worden behandeld.

Natriumhydroxide wordt in sommige relaxers gebruikt om het haar recht te trekken. Vanwege de hoge incidentie en intensiteit van chemische brandwonden gebruiken fabrikanten van chemische relaxers andere alkalische chemicaliën in preparaten die beschikbaar zijn voor gemiddelde consumenten. Natriumhydroxide-relaxers zijn nog steeds beschikbaar, maar worden meestal door professionals gebruikt.

Een oplossing van natriumhydroxide in water werd traditioneel gebruikt als de meest voorkomende verfafbijtmiddel op houten voorwerpen. Het gebruik ervan is minder gebruikelijk geworden, omdat het het houtoppervlak kan beschadigen, de nerf kan verhogen en de kleur kan verkleuren.

-Water behandeling
Natriumhydroxide wordt soms gebruikt tijdens waterzuivering om de pH van watervoorraden te verhogen. Verhoogde pH maakt het water minder corrosief voor sanitair en vermindert de hoeveelheid lood, koper en andere giftige metalen die in drinkwater kunnen oplossen.

-Historisch gebruik
Natriumhydroxide is gebruikt voor de detectie van koolmonoxidevergiftiging, waarbij bloedmonsters van dergelijke patiënten in een vermiljoenkleurige kleur veranderden na toevoeging van een paar druppels natriumhydroxide. Tegenwoordig kan koolmonoxidevergiftiging worden gedetecteerd door CO-oximetrie.

-In cementmixen, mortels, beton, voegen
Natriumhydroxide wordt gebruikt in sommige weekmakers voor cementmengsels. Dit helpt bij het homogeniseren van cementmengsels, het voorkomen van scheiding van zand en cement, vermindert de hoeveelheid water die nodig is in een mengsel en verhoogt de verwerkbaarheid van het cementproduct, of het nu gaat om mortel, pleisterwerk of beton.

-Experimenteel

Warmteopslag zomer-winter
EMPA-onderzoekers experimenteren met geconcentreerd natriumhydroxide (NaOH) als het thermische opslag- of seizoensreservoirmedium voor het verwarmen van huishoudelijke ruimtes. Als water wordt toegevoegd aan vast of geconcentreerd natriumhydroxide (NaOH), komt er warmte vrij. De verdunning is exotherm - chemische energie komt vrij in de vorm van warmte. Omgekeerd, door warmte-energie toe te passen in een verdunde natriumhydroxideoplossing, verdampt het water zodat de oplossing geconcentreerder wordt en slaat de toegevoerde warmte dus op als latente chemische energie.

Veiligheid

Net als andere bijtende zuren en logen kunnen druppels van natriumhydroxideoplossingen eiwitten en lipiden in levende weefsels gemakkelijk afbreken via amidehydrolyse en esterhydrolyse, die bijgevolg chemische brandwonden veroorzaken en permanente blindheid bij contact met de ogen kunnen veroorzaken. Beschermende uitrusting, zoals rubberen handschoenen, veiligheidskleding en oogbescherming, moet daarom altijd worden gebruikt bij het hanteren van deze chemische stof of de oplossingen daarvan. De standaard maatregelen voor eerste hulp bij het morsen van alkali op de huid is, net als bij andere corrosieve stoffen, spoelen met grote hoeveelheden water. Het wassen wordt minstens tien tot vijftien minuten voortgezet.

Bovendien is het oplossen van natriumhydroxide zeer exotherm en de resulterende hitte kan hittebrandingen veroorzaken of ontvlambare stoffen doen ontbranden. Het produceert ook warmte wanneer het reageert met zuren.

Natriumhydroxide is ook licht corrosief voor glas, wat schade aan de beglazing kan veroorzaken of ervoor kan zorgen dat geslepen glasverbindingen binden. Natriumhydroxide is corrosief voor verschillende metalen, zoals aluminium dat reageert met de alkali om bij contact brandbaar waterstofgas te produceren