مشخصات فیزیکی سدیم هیدروکسید
هیدروکسید سدیم خالص دارای کریستال های شفاف و بی رنگ است که در دمای ۳۱۸ درجه سانتی گراد بدون اینکه تجزیه گردد ، ذوب می شود. دمای جوش این ماده هم در حدود ۱۳۸۸ درجه سانتی گراد است. سدیم هیدروکسید اصولا بسیار قابل انحلال در آب می باشد اما در حلال های قطبی مثل اتانول و متانول کمتر حل می شود. حل شدن هیدروکسید سدیم در آب مثل حل شدن اسید سولفوریک در آب ، یک فرایند گرمازا است و حرارت زیادی ایجاد می کند و بنابراین باید اصول ایمنی را رعایت نمود. حاصل انحلال آن در آب ، یک محلول بی رنگ و بی بو است که خاصیت قلیایی دارد. هیدروکسید سدیم برای پوست بدن خطرناک است چون به علت خاصیت صابونی که دارد ، چربی های پوست را از بین می برد و سبب سوختگی شیمیایی می شود.
ویسکوزیته و غلظت هیدروکسید سدیم
سود مایع ۵۰ درصد که یک محلول از سدیم هیدروکسید است دارای ویسکوزیته ۷۸ mPa است که نسبت به آب معمولی با ویسکوزیته ۱ mPa بسیار غلیظ تر می باشد. غلظت این محلول بیشتر شبیه غلظت روغن زیتون در دمای اتاق است. ویسکوزیته NaOH مانند دیگر مایعات شیمیایی ، تحت تاثیر دمای محیطی می باشد به این معنی که با کاهش دما ، غلظت افزایش پیدا می کند.
آبپوش ها
Sodium hydroxide آبپوش های متعددی دارد که با فرمول ساختاری NaOH·nH2O ایجاد می شوند. آبپوش های شناخته شده آن به همراه فرمول شیمیایی عبارتند از:
هپتاهیدرات (۷ آبه) : NaOH·۷H
پنتاهیدرات (۵ آبه) : NaOH·۵H
تتراهیدرات (۴ آبه) : NaOH·۴H
تری همی هیدرات (۳٫۵ آبه) : NaOH·۳٫۵H
تری هیدرات (۳ آبه) : NaOH·۳H
دی هیدرات (۲ آبه) : NaOH·۲H
مونوهیدراته : (تک آبه) : NaOH·H (تنها هیدراته دارای دمای ذوب ثابت)
کاستیک سودا که در صنایع استفاده می شود معمولا به صورت مونو هیدرات یا خشک می باشد که به نام سود پرک معروف است و در این حالت بیشترین پایداری را دارد.
ساختار کریستالی
حالت خشک کاستیک سودا یا همان سود پرک دارای ساختمان کریستالی راست‌لوزی یا اورتورومبیک است که دستگاهی با سه بردار می باشد که در آن سه بردار نامساوی بوده و همه زاویه‌ها ۹۰ درجه هستند. در این ساختمان کریستالی ، اتم ها در لایه های هیدارارژیلیت ترکیب می شوند و هر اتم سدیم با شش اتم اکسیژن احاطه شده است. اتم های هیدروژن در هیدروکسیل با اتم های اکسیژن ، گروه های قوی را شکل می دهند.
ویژگی های شیمیایی سدیم هیدروکسید
واکنش کاستیک سودا با اسید ها
سدیم هیدروکسید در همه حالات خود یعنی سود مایع و سود پرک با اسید های پروتیک واکنش می دهد که نتیجه آن ، تولید آب و نمک های مرتبط با همان اسید است. برای مثال ، از واکنش کاستیک سودا با هیدروکلریک اسید ، کلرید سدیم ایجاد می شود:
NaOH + HCl → NaCl +H2O
عموما چنین واکنش های خنثی سازی با یک معادله یونی ساده همراه هستند:
OH− + H+ → H2O
اگر واکش سدیم هیدروکسید با اسید قوی صورت گیرد ، حرارت آزاد کرده و یک واکنش گرمازا خواهد بود. واکنش اسید باز در تیتراسیون هم استفاده می شود. البته در آزمایشگاه های شیمی معمولا برای انجام تیتراسیون اسید و باز از سود مایع به عنوان استارتر استفاده نمی شود چون این ماده تمایل زیادی به جذب آب و گاز دی اکسید کربن از محیط دارد.
واکنش با اکسید های اسیدی
سود سوزاور ماده ای بسیار واکنش دهنده است که با ترکیبات فراوانی واکنش می دهد. یکی از موادی که این ترکیب با آن واکنش می دهد ، اکسید های اسیدی مثل دی اکسید گوگرد است. این واکنش ها بیشتر به منظور فعالیت های زیست محیطی و جلوگیری از انتشار گاز های سمی حاصل از سوزاندن سوخت های فسیلی مثل نفت و زغال سنگ در اتمسفر صورت می گیرد:
۲NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O
واکنش با فلزات و اکسید ها
محلول سود مایع غلیظ در دمای محیط به آرامی با شیشه واکنش می دهد و آن را تبدیل به سیلیکات می کند. به همین خاطر اگر در ظروف شیشه ای حاوی سود مایع درز و ترک ایجاد شود ، این قسمت ها یخ می زنند. ظروف شیشه که در معرض طولانی مدت سود مایع هستند ، به تدریج آسیب می بینند. اما سود سوزآور به دلیل خاصیت آمفوتر آهن ، در دمای معمولی محیط به آن آسیب نمی زند اما اگر دما به بیش از ۵۰۰ درجه سانتی گراد افزایش یابد ، کاستیک سودا با آهن واکنش داده و آن را به اکسید آهن سه ظرفیتی تبدیل می کند. گاز هیدروژن و فلز سدیم هم محصولات جانبی این فرایند خواهند بود. این اتفاق به علت آنتالپی پایین تر تشکیل آهن نسبت به هیدروکسید سدیم میفتد. در علم شیمی واکنش سود مایع و آهن مذاب در این شرایط از نظر ترمودینامیکی مطلوب است اما ماهیت گرمازا دارد:
۲Al + 2NaOH + 6H2O → ۲NaAl(OH)4 + 3H2
در سال ۱۹۸۶ در کشور انگلستان یک تانکر آلومینیوم اقدام به انتقال سود مایع ۲۵ درصد نمود که در اثر تحت فشار بودن زیاد ، به تانکر خسارت وارد شد. علت این فشار زیاد این بود که در اثر واکنش ایجاد شده بین فلز آلومینیوم و کاستیک سودا مایع ، گاز هیدروژن زیادی تولید شده بود.
ته نشینی
بر خلاف سدیم هیدروکسید که تمایل زیادی به انحلال در آب دارد ، هیدروکسید اکثر فلزات دیگر در آب نامحلول هستند و به همین خاطر از سود سوز آور به عنوان معرف برای تشخیص فلزات ته نشین شده استفاده می شود. برای مثال ، رنگ آبی نشانه مس ، رنگ سبز نشانه آهن ۲ ظرفیتی و رنگ زرد یا قهوه هم نشان دهنده آهن ۳ ظرفیتی است. نمک های روی و سرب در حضور سدیم هیدروکسید ، نامحلول هستند.
هیدروکسید آلومینیوم که یک ماده منعقد کننده است و برای تصفیه آب استفاده می شود ، نامحلول بوده و خاصیت ژلاتینی شدن دارد. این ماده برای تصفیه فاضلاب کارخانجات تهیه می گردد تا از واکنش کاستیک سودا با بی کربنات ها ، سولفات آلومینیوم را تشکیل دهد.
Al2(SO4)3 + 6NaOH → ۲Al(OH)3 + 3Na2SO4
Al2(SO4)3 + 6NaHCO3 → ۲Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 6CO2
حالت صابونی Saponification
سود سوزاور به عنوان پایه برای هیدرولیز استر‌ها ، آمیدها و آلکید هالیدها به دلیل خاصیت صابونی استفاده می شود. البته برای این منظور معمولا از هیدروکسید پتاسیم استفاده می کنند چون هیدروکسید سدیم انحلال پذیری ضعیفی در حلال های آلی دارد. به دلیل خاصیت صابونی کاستیک سودا ، در صورت لمس آن با پوست دست خود احساس لغزندگی خواهید نمود. این اتفاق به دلیل این است که چربی های پوست ما مثل سبیوم ، حالت صابونی پیدا می کند.
