氢氧化钠

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氫氧化鈉
File:Sodium-hydroxide-crystal-3D-vdW.png
File:SodiumHydroxide.jpg
首选IUPAC名
Sodium hydroxide
别名 燒鹼、固碱、粒鹼、片鹼、苛性钠、火碱、液碱、苛性钠。哥士的[註 1]
识别
CAS号 1310-73-2  checkY
PubChem 14798
ChemSpider 14114
SMILES
 
  • [OH-].[Na+]
InChI
 
  • 1/Na.H2O/h;1H2/q 1;/p-1
InChIKey HEMHJVSKTPXQMS-REWHXWOFAM
Gmelin 68430
UN编号 1823
EINECS 215-185-5
ChEBI 32145
RTECS WB4900000
KEGG D01169
MeSH Sodium+Hydroxide
性质
化学式 NaOH
摩尔质量 40.00 g·mol⁻¹
外观 白色不透明的蠟狀固体
密度 2.13 g/cm3
熔点 318 ℃ (591 K)
沸点 1388 ℃ (1661 K)
溶解性（水） 111 g/100 ml (20 ℃)
溶解性（甲醇） 238 g/L
溶解性（乙醇） <139 g/L
蒸氣壓 <2.4 kPa (20 ℃)
pKb -0.56 (NaOH(aq) ↔ Na+ + OH–) [1]
折光度n
D 		1.3576
危险性
欧盟危险性符号
腐蚀性腐蚀性 C
警示术语 R：R35-R37/38
安全术语 S：S1/2, S26, S37/39, S45
MSDS External MSDS
欧盟编号 011-002-00-6
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》（简称“GHS”）中腐蚀性物质的标签图案
NFPA 704
0
4
0
ALK
闪点 不可燃
相关物质
相关氢氧化物 氢氧化锂
氢氧化钾
氢氧化铷
氢氧化铯
氢氧化钫
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

氫氧化鈉（sodium hydroxide）又称苛性钠（caustic soda），香港音译为哥士的，化學式為NaOH，是一種具有高腐蝕性的強鹼，一般為白色片狀或顆粒，能溶於水生成鹼性無色溶液，另也能溶解於甲醇及乙醇。此鹼性物具有潮解性，會吸收空氣中的水蒸氣，亦會吸取二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體。

在化工行业标准（工业名）和商贸合同（商品名）中，烧碱、火碱、片碱、液碱，均“仅”指代氢氧化钠。但是，碱液（lye）、苛性碱（caustic alkali）含义较广，尚可包括氢氧化钾。

氫氧化鈉為常用的化學品之一。其應用廣泛，為很多工業過程的必需品：常用於製造木浆紙張、紡織品、肥皂[2]及其他清潔劑，另也用於煙氣脫硫與家用的水管疏通剂等。2004年全球總共製造了六千萬噸的氫氧化鈉，而總消耗量為五千一百萬噸。[3]

化学性質[编辑]

和酸反应[编辑]

氢氧化钠溶於水中會完全解离成钠离子與氢氧根离子，可以和酸进行酸鹼中和反应：

<chem>NaOH + HCl -> NaCl + H2O</chem>
<chem>2 NaOH + H2SO4 -> NaSO4 + 2 H2O</chem>

利用这一性质，可以制备一些酸的钠盐，如：

<chem>NaOH + CH3COOH -> CH3COONa + H2O</chem>
<chem>NaOH + C6H5COOH -> C6H5COONa + H2O</chem>

酸性很弱的苯酚也能与之反应：

<chem>NaOH + C6H5OH -> C6H5ONa + H2O</chem>

和酸性氧化物反应[编辑]

氫氧化鈉在空氣中容易變質，就是因為和空氣中的二氧化碳发生了反应：

<chem>2 NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O</chem>

在溶液中发生，过量的二氧化碳会将碳酸钠转化为碳酸氫鈉（俗稱小蘇打）：

<chem>Na2CO3 + CO2 + H2O -> 2 NaHCO3</chem>

由于玻璃製品中含有二氧化硅，氢氧化钠会与之反应生成硅酸钠，使得玻璃儀器中的活塞黏著於儀器上，無法再次使用。因此，存放氢氧化钠的细口瓶一般用橡胶塞封口。如果以玻璃容器长时间盛裝热的氫氧化鈉溶液，会造成玻璃容器损坏，甚至破裂的情況。

<chem>2NaOH + SiO2 -> Na2SiO3 + H2O</chem>

同样地，氢氧化钠也能和三氧化铬、五氧化二磷、三氧化二砷、二氧化硫、二氧化硒等其它酸性氧化物反应，生成它们的盐：

<chem>2 NaOH + CrO_3 -> Na2CrO4 + H2O</chem>
<chem>2 NaOH + 2 CrO_3 -> Na2Cr2O7 + H2O</chem>

和两性氧化物及氢氧化物的反应[编辑]

氢氧化钠可以和两性氧化物或氢氧化物反应，生成羟基配合物，如：

<chem>2 NaOH + Al2O3 + 3 H2O -> 2 Na[Al(OH)4]</chem>
<chem>NaOH + Al(OH)3 -> Na[Al(OH)4]</chem>

和单质的反应[编辑]

硼、硅等类金属和两性金属（如铍、铝、锌等）和氢氧化钠反应，放出氢气：

<chem>Si + 2 NaOH + H2O -> Na2SiO3 + 2 H2 ^</chem>

英國在1986年有一油罐車誤裝載重量百分率濃度為25%的氫氧化鈉水溶液，氫氧化鈉便與油罐壁上的鋁產生化學變化，導致油罐因內部壓力過載而受損，反應方程式如下所示：

<chem>2 Al + 2 NaOH + 6 H2O -> 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2 ^</chem>

氯、溴、碘、硫、白磷等非金属单质和氢氧化钠发生歧化反应：

<chem>Cl2 + 2 NaOH -> NaCl + NaClO + H2O</chem>（低温）
<chem>Cl2 + 6 NaOH -> 5 NaCl + NaClO3 + 3 H2O</chem>（高温）
(2n+4) S + 6 NaOH → 2 Na2S(n+1) + Na2S2O3 + 3 H2O（低温）[4]
<chem>3 S + 6 NaOH -> 2 Na2S + Na2SO3 + 3 H2O</chem>（高温）
<chem>P4 + 3NaOH + 3H2O -> PH3 ^ + 3NaH2PO2</chem>

部分非两性金属和非金属在高温下可与氢氧化钠反应，还原出钠单质：

<chem>4 Fe + 6 NaOH -> 2 Fe2O3 + 6 Na + 3 H2 ^</chem>（高温）[5]
<chem>C + 4 NaOH -> 4 Na + CO2 ^ + 2 H2O ^</chem>（极高温）[6]

氟气能将氢氧化钠中的氧元素氧化，生成氧气或二氟化氧：

<chem>2 F2 + 2 NaOH -> 2 NaF + OF2 ^ + H2O </chem>（低温）
<chem>2 F2 + 4 NaOH -> 4 NaF + O2 ^ + 2 H2O </chem>（高温）

和盐的反应[编辑]

过渡金属的盐类和一些主族金属的盐可以和氢氧化钠反应，生成更难溶的氢氧化物，或转化为可溶性的羟基配合物再次溶解。

<chem>2 NaOH + CoSO4 -> Na2SO4 + Co(OH)2 v</chem>
<chem>2 NaOH + Co(OH)2 -> Na2[Co(OH)4]</chem>
<chem>2 NaOH + CuCl2 -> 2 NaCl + Cu(OH)2 v</chem>
<chem>2 NaOH + Cu(OH)2 -> Na2[Cu(OH)4]</chem>
<chem>3 NaOH + Cr(NO3)3 -> 3 NaNO3 + Cr(OH)3 v</chem>
<chem>NaOH + Cr(OH)3 -> Na[Cr(OH)4]</chem>

以上反應的產物的顔色、溶解度等可被用來測試某種陽離子。

对于汞等氢氧化物不能稳定存在的物质来说，会生产氧化物或氧化物的水合物沉淀：

<math>\rm 2NaOH + HgCl_2 \rightarrow 2NaCl + HgO + H_2O</math>
<chem>2 NaOH + HgCl2 -> 2 NaCl + HgO + H2O</chem>

氢氧化钠可以将过渡金属的酰基离子转化为阴离子酸根（简单离子或多聚离子），如VO2+、UO22+等：

<math>\rm 6NaOH + 2UO_2(NO_3)_2 \rightarrow 4NaNO_3 + Na_2U_2O_7 + 3H_2O</math>
<chem>6 NaOH + 2 UO2(NO3)2 -> 4 NaNO3 + Na2U2O7 + 3 H2O</chem>

氫氧化鈉跟銨鹽產生反應，生成氨氣、水和相應的鈉鹽。此為銨離子的檢驗方法。

<chem>NaOH + NH4^+ -> Na^+ + NH3 (^) + H2O</chem>

和其它无机物的反应[编辑]

二氧化氯、二氧化氮等可以和氢氧化钠发生反应。

<chem>2 NaOH + 2 ClO2 -> NaClO2 + NaClO3 + H2O</chem>
<chem>2 NaOH + 2 NO2 -> NaNO2 + NaNO3 + H2O</chem>

高锰酸钠在氢氧化钠溶液中煮沸，可以还原为锰酸钠。

和有机物的反应[编辑]

氢氧化钠可以将卤代烃、酯和酰卤水解。其醇溶液可以用于卤代烃的消去。例如：

<chem>EtCl + NaOH -> EtOH + NaCl</chem>
<chem> CH3COOC2H5 (aq) + OH- (aq) ->CH3COO- (aq) + C2H5OH (aq) </chem>

另外，氫氧化鈉是一種鹼，可提供氫氧根離子，可催化羥醛縮合反應。首先，氫氧根離子會去質子化醛或酮，生成烯醇負離子和水，該烯醇負離子會進攻令一電中性的醛或酮，生成羥醛加成物負離子。然後加成物會質子化，在第一步所生成的水上拿掉質子，在生成最終的羥醛產物後，亦同時再生氫氧根離子（催化劑）。

由於氫氧化鈉可以提供氫氧根離子，所以亦可催化酮-烯醇互變異構[8]。這叫鹼催化酮-烯醇互變異構：

File:Ketoenol3.png

工业制法[编辑]

氯碱工业中电解饱和食盐水，阳极生成氯气：

<chem>2 Cl^- -> Cl2 (^) + 2 e^-</chem>

同时由于氢离子的氧化性大于钠离子，阴极生成氢气：

<chem>2 H^+ + 2 e^- -> H2 (^)</chem>

而钠离子与剩下的氢氧根离子结合生成氢氧化钠：

<chem>Na^+ + OH^- -> NaOH</chem>

总反应方程式如下[9]：

<chem>2 NaCl + 2 H2O -> 2 NaOH + Cl2 ^ + H2 ^</chem>

19世紀以前，氫氧化鈉的製備通常會先以勒布朗制碱法生成前驅物碳酸钠，再通过高温煅烧，使得碳酸钠分解为氧化钠與二氧化碳，最後，將氧化钠溶於水中，便可製得氢氧化钠：

<chem>Na2CO3 -> Na2O + CO2 ^</chem>
<chem>Na2O + H2O -> 2 NaOH</chem>

另外，也可利用複分解制備氫氧化鈉，碳酸鈉（俗稱為蘇打）與氫氧化鈣（俗稱為熟石灰）的反應方程式如下所示：[10]

<chem>Na2CO3 + Ca(OH)2 -> CaCO3 v + 2 NaOH</chem>

安全性[编辑]

File:GHS-pictogram-acid.svg
File:Sodium hydroxide burn.png
皮膚與氫氧化鈉溶液直接接觸所產生之灼傷，照片攝於患者與氫氧化鈉溶液直接接觸後44小時

氢氧化钠固体或其溶液皆能灼伤皮肤，對无防护措施者可造成永久性伤害（如疤痕）。倘若讓氫氧化鈉直接接触眼睛的話，严重者甚至可造成失明。个人防护措施，諸如橡胶手套、防護衣與护目镜等便能大大降低接触氢氧化钠所带来的危险。

氢氧化钠溶于水中（如稀釋），抑或是與酸反應，都会放出大量的热量，可能导致灼伤或点燃易燃物（如有機溶劑）。除此之外，氢氧化钠能夠腐蚀一些金属（如铝）生成易燃的氢气，还能夠轻度腐蚀玻璃製品，應慎選儲存氫氧化鈉的容器材質。[11]

<chem>2 Al + 2 NaOH + 6 H2O -> 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2 ^</chem>

参看[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Sortierte Liste: pKb-Werte, nach Ordnungszahl sortiert. – Das Periodensystem online. [2019-01-15]. （原始内容存档于2018-11-16）. 
  2. ^ Morfit, Campbell. A treatise on chemistry applied to the manufacture of soap and candles. Parry and McMillan. 1856. 
  3. ^ Cetin Kurt, Jürgen Bittner, Sodium Hydroxide, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a24_345.pub2 
  4. ^ R. H. Arntson, F. W. Dickson, George Tunell. SYSTEMS S-Na2O-H20 AND S-H2O: APPLICATION TO THE MODE OF ORIGIN OF NATURAL ALKALINE POLYSULFIDE AND THIOSULFATE SOLUTIONS (PDF). American journal of science (Yale University). 1960-10, 258: 574-582. 
  5. ^ 祖恩, 许, 钾素,钾肥溯源[J], 1992 
  6. ^ Joanna Siemak, Grzegorz Mikołajczak, Magdalena Pol-Szyszko, Beata Michalkiewicz. Activated Carbon for CO2 Adsorption from Avocado Seeds Activated with NaOH: The Significance of the Production Method. Materials (Basel). 2024-08-22, 17 (16): 4157. PMC 11355979 可免费查阅. PMID 39203335. doi:10.3390/ma17164157. 
  7. ^ 乙酸乙酯 Ethyl acetate. 物竞数据库. [2021-01-19]. （原始内容存档于2021-02-06） （中文）. 添加微量的酸或碱能促进水解反应。 
  8. ^ 曾昭瓊. 《有机化学》第四版上册 第四版. 北京: 高等教育出版社. 2005. ISBN 7-04-013845-X. 
  9. ^ 氢氧化钠 Sodium hydroxide. 物竞数据库. [2021-01-19]. （原始内容存档于2021-02-06） （中文）. 将二次精制盐水电解，于阳极室生成氯气，阳极室盐水中的Na+通过离子膜进入阴极室与阴极室的0H生成氢氧化钠，H+直接在阴极上放电生成氢气 
  10. ^ Chemistry:Precision and Design.Verne Biddle, Gregory Parker.A Beka Book, Inc.
  11. ^ aluminium_water_hydrogen.pdf (application/pdf Object) (PDF). www1.eere.energy.gov. 2008 [January 15, 2013]. （原始内容 (PDF)存档于2012年9月14日）. 

注释[编辑]

  1. ^ 此稱呼主要出現在香港。港人取了其英文別名“caustic soda”中的“caustic”譯音，故讀作“哥士的”。

外部链接[编辑]

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