سدیم هیدروکسید (سود)

سدیم هیدروکسید

1-مقدمه

هیدروکسید سدیم که با نام سود سوزآور نیز شناخته می شود، یک نمک معدنی با فرمول شیمیایی NaOH می باشد. این ترکیب در دسته ی ترکیبات یونی قرار می گیرد و به صورت جامد سفید رنگ و از کاتیون های سدیمNa+  و آنیون های هیدروکسید OH- تشکیل شده است. هیدروکسید سدیم در دسته بندی اسید و باز یک باز یا قلیای بسیار سوزاننده به حساب می آید که قادر است پروتئین ها را در دمای اتاق تجزیه کند و باعث سوختگی شدید شیمیایی می شود. این نمک در آب بسیار محلول است و جاذب رطوبت و دی اکسید کربن هوا می باشد که سبب تشکیل هیدرات های NaOH·nH2O می شود."هیدروکسید سدیم" اغلب به صورت مونوهیدرات و یا بی آب عرضه می شوند. هیدروکسید سدیم در بسیاری از صنایع مانند ساخت خمیر و کاغذ، منسوجات، آب آشامیدنی، صابون ها , مواد شوینده و ... استفاده می شود.

2- تاریخچه

هیدروکسید سدیم برای اولین بار به صورت کاملا کاربردی توسط صابون سازان تهیه شد. در سال 1791 شیمیدان و جراح فرانسوی نیکلاس لبلان (1742-1806) فرآیندی را برای تولید انبوه کربنات سدیم، طبیعی "خاکستر سودا" (کربنات سدیم ناخالصی که از خاکستر گیاهان غنی از سدیم به دست می‌آمد) ثبت کرد. با این وجود، در قرن بیستم، الکترولیز کلرید سدیم به روش اولیه برای تولید هیدروکسید سدیم تبدیل شد.

3- کاربردها

1-3- سود, یک قلیای کاربردی

در وهله ی نخست, هیدروکسید سدیم یک باز یا قلیای بسیار قوی به حساب می آید که در صنعت و آزمایشگاه ها استفاده می شود. هیدروکسید سدیم در ساخت نمک های سدیم و مواد شوینده، تنظیم pH و سنتز مواد و ترکیبات آلی استفاده می شود که بیشتر جهت افزایش میزان قلیایی بودن محیط و یا کاهش pH محلول های اسیدی از آن استفاده می گردد. برای مثال، در صنعت نفت، از هیدروکسید سدیم به عنوان یک افزودنی در گل حفاری برای افزایش میزان قلیایی بودن سیستم ‌های گل حفاری، افزایش ویسکوزیته گل و خنثی کردن هرگونه گاز اسیدی (مانند سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن) که ممکن است با پیشرفت حفاری نشت پیدا کند, استفاده می شود.

2-3- تصفیه نفت

نفت خام را می توان با هیدروکسید سدیم تصفیه نمود تا ناخالصی های گوگردی آن حذف شود. هیدروکسید سدیم با اسیدهای ضعیف مانند سولفید هیدروژن و مرکاپتان ها واکنش می دهد و نمک های سدیم غیر فرار تولید می شود که می توان آنها را حذف نمود. 

3-3- سایر کاربردها

ساخت صابون و مواد شوینده.( هیدروکسید سدیم برای صابون جامد استفاده می شود در حالی که هیدروکسید پتاسیم برای صابون های مایع استفاده می شود.)
به عنوان پاک کننده در تصفیه فاضلاب .
ساخت الیاف مصنوعی (مانند ریون) .
تولید کاغذ.
تصفیه سنگ معدن بوکسیت جهت استخراج فلز آلومینیوم از آن. ( معروف به فرآیند بایر)
از بین بردن چربی فلزات، تصفیه روغن و ساخت رنگ و سفید کننده.
تنظیم pH در تصفیه خانه های آب.

4- واکنش ها

1-4- واکنش با اسیدها

هیدروکسید سدیم با اسید ها واکنش داده و آب و نمک های مربوطه را به عنوان محصول تولید می کند. به عنوان مثال، هنگامی که هیدروکسید سدیم با اسید هیدروکلریدریک واکنش می دهد، کلرید سدیم تشکیل می شود:

به طور کلی به این نوع واکنش ها, واکنش های خنثی سازی می گویند که می توان آنها را با معادله ی یونی نشان داد

2-4- واکنش با اکسیدهای اسیدی

سود سوزآور می تواند با اکسید های اسیدی مانند دی اکسید گوگرد نیز واکنش نشان دهد. چنین واکنش هایی اغلب برای از بین بردن گازهای اسیدی مضر (مانند SO2 و (H2S  تولید شده در سوزاندن زغال سنگ استفاده می شود.

3-4- واکنش با فلزات و اکسیدها

سود در دمای اتاق با آهن واکنش نمی دهد، زیرا آهن خاصیت آمفوتریک ندارد (یعنی فقط در اسید حل می شود و در باز حل نمی شود). با این وجود، در دماهای بالا (بالاتر از 500 درجه سانتیگراد)، آهن می تواند به صورت گرماگیر با هیدروکسید سدیم واکنش نشان دهد و اکسید آهن (III)، فلز سدیم و گاز هیدروژن را به عنوان محصول ایجاد نماید. 

علاوه بر آهن، تعدادی از فلزات واسطه ممکن است تحت شرایط ملایم تری با هیدروکسید سدیم واکنش نشان دهند.
همچنین محلول سود با فلز آلومینیوم نیز که در دسته ی فلزات اصلی است, واکنش نشان می دهد:

5- روش تولید

از نظر تاریخی، هیدروکسید سدیم از طریق واکنش کربنات سدیم با هیدروکسید کلسیم در یک واکنش متاتز تولید می‌ شده است که بعدها این فرآیند در اواخر قرن نوزدهم توسط فرآیند سلوی (Solvay) جایگزین شد.

اما امروزه هیدروکسید سدیم در مقیاس صنعتی با تغییرات فرآیند الکترولیتی کلرآلکالی تولید می شود که در طی این فرایند گاز کلر نیز به عنوان یک محصول جانبی تولید می شود. در این روش هیدروکسید سدیم جامد از محلول به دست آمده با روش تبخیر آب به دست می آید. 
در روشی پر هزینه, از ترکیب فلز سدیم خالص با آب نیز می توان به سود دست پیدا نمود. محصولات جانبی گاز هیدروژن و گرما هستند که اغلب منجر به شعله می شوند.

به علت هزینه زیاد, این واکنش معمولا برای نشان دادن واکنش پذیری فلزات قلیایی جهت آموزش استفاده می شود. 

6- تحقیقات جدید

همانطور که در قسمت کاربردها به آن اشاره گردید, از محلول این نمک در جداسازی فلزات نیز استفاده می شود. در همین زمینه, پژوهشی جهت جداسازی فلز منیزیم, با عنوان " استخراج انتخابی منیزیم از تلخابه با استفاده از هیدروکسید سدیم: مطالعات آزمایشگاهی و نیمه صنعتی" در نشریه ی علمی مهندسی عمران امیرکبیر (امیرکبیر) به چاپ رسیده است.

7- روش نگهداری

این ماده به شدت آبگیر است و در صورت وجود رطوبت در هوا, آن را جذب می نماید, به همین علت بایستی در مکانی خشک و یا در کنار مواد خشک کننده نگهداری شود. همچنین با توجه به واکنش این ماده با اسیدها, اکسیدهای فلزی و برخی فلزات, بایستی قفسه ی نگهداری این نمک با سایر مواد گفته شده، متفاوت باشد. جهت نگهداری این ماده یا محلول آن بهتر است از ظرف شیشه ای استفاده نشود, زیرا هیدروکسید سدیم خاصیت خفیفی در خورندگی شیشه دارد که می تواند به شیشه آسیب برساند.

8- ایمنی

این ماده نیز مانند سایر اسید ها و قلیا های خورنده، می‌تواند به آسانی پروتئین‌ها و لیپیدها را در بافت‌ های زنده از طریق هیدرولیز آمید و هیدرولیز استر تجزیه کنند و در نتیجه سوختگی های بافتی را ایجاد نماید. همچنین به همین دلیل، در تماس با چشم می تواند حتی سبب نابینایی دائمی شود. لازم به ذکر است که در هنگام کار با حالت جامد این ماده, باز هم خاصیت قلیایی می تواند ماهیت خورنده خود را در صورت وجود آب، مانند بخار آب، داشته باشد؛ در نتیجه بایستی حتما از دستکش و عینک ایمنی هنگام کار با آن استفاده نمود. 

نکته ی دیگر آن است که هنگام تهیه ی محلول سود, بایستی به گرمازا بودن واکنش انحلال آن دقت شود؛ زیرا گرمای حاصل ممکن است باعث سوختگی حرارتی یا احتراق مواد قابل اشتعال شود. همچنین هنگام واکنش سود با اسیدها نیز گرما تولید می شود.