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氫氧化鈉（鈉的強堿）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-18

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氫氧化鈉

鈉的強堿

氫氧化鈉（英文名稱(chēng)：Sodium Hydroxide），稱(chēng)燒堿、火堿、苛性鈉、固堿等，無(wú)機化合物，是一種高腐蝕性的強堿，化學(xué)式為NaOH，摩爾質(zhì)量為39.997g/mol，密度為2.1g/cm。常溫常壓下為無(wú)色透明晶體，工業(yè)品中因摻雜有少量氯化鈉和碳酸鈉而呈現白色，形態(tài)無(wú)規則，有塊狀、片狀、棒狀、粒狀等幾種，極易溶于水，遇水和水蒸氣大量放熱，并成為腐蝕性液體。除此之外，氫氧化鈉易溶于甲醇、乙醇和甘油，不溶于丙醇等溶劑。氫氧化鈉易與酸反應，與酯類(lèi)物質(zhì)發(fā)生皂化反應用來(lái)生產(chǎn)肥皂。工業(yè)上常用純堿石灰法、天然堿石灰法、苛化法等方法制備氫氧化鈉。氫氧化鈉廣泛應用于醫藥、食品、化學(xué)、洗滌、紡織、造紙、煉鋁、凈水等領(lǐng)域。

基本信息

中文名

氫氧化鈉

英文名

Sodium Hydroxide

別名

燒堿、火堿、苛性鈉、固堿

CAS號

1310-73-2

性質(zhì)

化學(xué)式

NaOH

結構式

Na-OH

摩爾質(zhì)量

39.997g/mol

外觀(guān)

白色易潮解固體，有塊狀、片狀、棒狀、粒狀等幾種

氣味

無(wú)味

密度

2.1g/cm

熔點(diǎn)

318℃

沸點(diǎn)

1388℃

溶解性

極易溶于水，易溶于甲醇、乙醇和甘油；不溶于丙酮、乙醚和苯等溶劑

黏度

4℃時(shí)為 0.350cP

危險性

NFPA 704

理化性質(zhì)

物理性質(zhì)

氫氧化鈉為無(wú)色透明的晶體，其水溶液有澀味和滑膩感。無(wú)味，摩爾質(zhì)量為39.779g/mol，密度為2.1g/cm，沸點(diǎn)為1388℃，熔點(diǎn)為318℃。工業(yè)品級氫氧化鈉，因摻雜有少量的氯化鈉、碳酸鈉等物質(zhì)而呈現白色。易潮解，形態(tài)不規則，有塊狀、片狀、棒狀、粒狀等幾種。氫氧化鈉易吸取空氣中的水蒸氣，從而發(fā)生潮解。極易溶于水且溶解度隨溫度的升高而增大，溶解后放出大量熱量并形成堿性溶液，在20°C的水中的溶解度為1.09 g/100ml；易溶于甲醇、乙醇和甘油，不溶于丙酮、乙醚和苯等溶劑。氫氧化鈉的粘度為4.0 cP（350 °C），蒸氣壓約為0 mm Hg，汽化熱為175 kJ/mol。

化學(xué)性質(zhì)

氫氧化鈉不會(huì )燃燒，遇水和水蒸氣大量放熱，并成為腐蝕性液體。

中和反應

氫氧化鈉屬于強堿，其水溶液能使指示劑變色，與酸可以發(fā)生中和反應，生成相應的鹽。

與氧化物反應

氫氧化鈉易吸收空氣中的二氧化碳變?yōu)樘妓徕c，反應方程式如下：

氫氧化鈉能與某些金屬氧化物和非金屬氧化物反應。例如氫氧化鈉可以腐蝕玻璃、陶瓷（因其含有SiO?），反應方程式如下：

與酸性氣體反應

氫氧化鈉與硫化氫、二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體反應，生成相應的鈉鹽。這些反應在工業(yè)上常用作氣體凈化洗滌操作，除去雜質(zhì)氣體。

與單質(zhì)反應

氫氧化鈉可以與多種單質(zhì)物質(zhì)發(fā)生反應，向氫氧化鈉溶液中通入鹵素單質(zhì)，在較低的溫度下反應生成鹵化鈉和次鹵酸鈉（次鹵鹽不穩定）；加熱后反應生成鹵化鈉和鹵酸鈉（鹵酸鹽比較穩定）。

氫氧化鈉能溶解鋁、鋅、硼、硅等單質(zhì)，例如，氫氧化鈉與鋅單質(zhì)作用生成鋅酸鈉，并釋放出氫氣，反應方程式如下：

與兩性物質(zhì)反應

氫氧化鈉與兩性金屬（鋁、鋅、錫）或其氧化物反應生成偏鋁酸根、偏鋅酸根、偏錫酸根之類(lèi)的配陰離子和氫氣。例如從鋁鐵礦中提取氧化鋁的主要步驟就是氫氧化鈉和氧化鋁反應：

氫氧化鈉能與兩性氫氧化物作用能生成相應的鈉鹽。例如，氫氧化鈉與氧化鋁反應生成四羥基合鋁酸鈉，反應方程式如下：

與金屬離子反應

金屬離子可以與氫氧化鈉溶液反應生成相應的氫氧化物沉淀。工業(yè)上利用此反應可以除去金屬離子雜質(zhì)。例如鈣、鎂離子在氫氧化鈉溶液中反應。

與有機化合物的反應

氫氧化鈉可以與酯類(lèi)物質(zhì)發(fā)生皂化反應生成有機酸鈉鹽和相應的醇。例如氫氧化鈉與甘油三脂肪酸酯反應生成肥皂和甘油。

鹵代烴與氫氧化鈉反應時(shí)，可以發(fā)生水解反應，此反應可以用于合成相應的醇類(lèi)物質(zhì)；另外，將鹵代烴在氫氧化鈉的醇溶液中加熱，可以發(fā)生消去反應，從而生成相應的烯烴，兩種反應方程式如下：

生成醇的反應：

生成烯烴的反應：

應用領(lǐng)域

醫藥

氫氧化鈉可以用作消毒藥品。配成1%或2%的燒堿水溶液，用作食品工業(yè)的消毒藥品，還可以對被油垢或濃糖液沾污的工具、機械、及車(chē)間等進(jìn)行消毒。

食品

在食品加工中，氫氧化鈉可以作為酸的中和劑，也可以用于水果的堿液去皮。去皮所用氫氧化鈉溶液的濃度因水果品種而有一定的差異。如在生產(chǎn)全去囊衣糖水橘子罐頭時(shí)，用濃度為0.8%的氫氧化鈉溶液；如生產(chǎn)糖水桃時(shí)，用濃度為13%~16%的氫氧化鈉溶液。中國《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》（GB2760―2014）規定，氫氧化鈉可用作食品工業(yè)用加工助劑，殘留量無(wú)須限定。

無(wú)機化學(xué)領(lǐng)域

氫氧化鈉屬于具有強堿性的化工原料，廣泛應用于各種無(wú)機鈉鹽（如磷酸鈉、亞硫酸鈉）和重金屬氫氧化物的制備、電鍍液的配制、礦石的堿性浸提（如在氰化法提取黃金時(shí)減少化學(xué)損耗）、酸性廢氣（如用于磺化反應后對過(guò)剩的發(fā)煙硫酸進(jìn)行中和）和各種反應溶液pH值的調節等。此外，制金屬鈉、水的電解、硼砂、鉻鹽等無(wú)機鹽的生產(chǎn)和制取也要使用大量的氫氧化鈉。

有機化學(xué)化工領(lǐng)域

在有機化學(xué)工業(yè)中，氫氧化鈉可用來(lái)作為皂化反應的原料。較多的有機物在氫氧化鈉溶液中反應可得到親核的陰離子中間體。此外，氫氧化鈉還可對與含鹵化合物進(jìn)行脫鹵化氫的消除反應、以堿熔法生產(chǎn)羥基化合物、與有機堿的鹽類(lèi)反應生產(chǎn)游離堿、作為堿性催化劑催化較多的有機化學(xué)反應等。

此外，氫氧化鈉在生產(chǎn)染料、塑料、藥劑及有機中間體時(shí)發(fā)揮著(zhù)重要作用，包括舊橡膠的再生、聚碳酸酯、超級吸收質(zhì)聚合物和環(huán)氧樹(shù)脂的生產(chǎn)等。

洗滌用品工業(yè)

氫氧化鈉可與有機物進(jìn)行皂化反應，生成的油脂可用于制造肥皂，與烷基芳烴磺酸反應生產(chǎn)洗滌劑的活性組分。另外氫氧化鈉還可以用來(lái)生產(chǎn)作為洗滌劑組分的磷酸鈉鹽，常用的含十二烷基苯磺酸鈉等成分的洗衣粉也是由大量的氫氧化鈉制造出來(lái)的。

紡織工業(yè)

紡織工業(yè)使用氫氧化鈉溶液制造粘膠纖維。所用的氫氧化鈉溶液必須僅含痕量的氯化物(人造絲級)。用氫氧化鈉溶液處理棉織品（絲光處理），可以改善其表面光澤。

自來(lái)水及水處理工業(yè)

自來(lái)水廠(chǎng)使用氫氧化鈉溶液再生離子交換劑，用來(lái)供飲水凈化和廢水處理。在污水處理工業(yè)，由于存在酸性物質(zhì)導致水的硬度較高的問(wèn)題，通過(guò)加入氫氧化鈉，可以用于降低酸性物質(zhì)的含量。因氫氧化鈉的用量控制比較方便，因此在水處理領(lǐng)域，該方法較為常用。

其他

氫氧化鈉還可以用于配制電鍍液；用來(lái)加工鋁釩土，提取純氧化鋁；用于蒸煮木漿（除去木質(zhì)素）；天然氣與石油精煉的脫硫；在氧化法提取黃金時(shí)減少化學(xué)損耗；以及處理酸性廢氣和廢水。

物質(zhì)結構

氫氧化鈉晶體結構有正交晶系、單斜晶系、三方晶系和四方晶系。其中，正交晶系的NaOH晶體的空間群有兩種：Cmcm和Pbcm。

當空間群為Cmcm時(shí)，晶體為二維結構。每個(gè)鈉離子與五個(gè)氧離子結合，形成了一個(gè)邊角共享的

方形金字塔，其中有一個(gè)較短的Na–O鍵（2.28 ?）和四個(gè)較長(cháng)的Na–O鍵（2.40 ?）。氫離子以單鍵的方式與一個(gè)氧離子結合，氫鍵長(cháng)度為0.97 ?。晶體結構中，a=3.37 ?、b=10.90 ?、c=3.35 ?、α=90.00o、β=90.00o、?=90.00o。其晶體體積為123.15 ?3，形成能為-1.551 eV/atom，能隙為2.80 eV。晶體密度為2.16 g·cm?3。

當空間群為Pbcm時(shí)，晶體為三維結構。每個(gè)鈉離子與四個(gè)氫離子和六個(gè)氧離子結合，形成兩個(gè)較短Na–H鍵（2.37 ?）和兩個(gè)較長(cháng)的Na–H鍵（2.39 ?），而Na–O鍵間距的范圍在2.32–2.53 ?之間。氧離子以單鍵的方式與六個(gè)等價(jià)的鈉離子和一個(gè)氫離子鍵合。此晶體結構中，a=3.13 ?、b=5.87 ?、c=6.10 ?、α=90.00o、β=90.00o、?=90.00o。其晶體體積為111.96 ?3，形成能為-1.540 eV/atom，能隙為3.31 eV。晶體密度為2.37 g·cm?3。

單斜晶系的NaOH晶體的空間群為P2?/m，晶體為二維結構。每個(gè)鈉離子與五個(gè)氧離子結合，形成了一個(gè)扭曲的邊角共享的NaO?方形金字塔，Na–O鍵間距的范圍在2.27–2.42 ?之間。氫離子與氧離子結合方式與正交晶系相同且氫鍵長(cháng)度一致。此晶體結構中，a=3.38 ?、b=3.37 ?、c=5.61 ?、α=90.00o、β=106.10o、?=90.00o。其晶體體積為61.36 ?3，形成能為-1.550 eV/atom，能隙為2.82 eV。晶體密度為2.16 g·cm?3。

制備方法

實(shí)驗室制備氫氧化鈉

實(shí)驗室制備氫氧化鈉的方法主要以金屬鈉為原料。將鈉在純氧或除去CO?的空氣中燃燒可以得到Na?O，之后再將Na₂O與水作用，生成氫氧化鈉，兩步反應方程式如下：

Na₂O的制備：

NaOH的制備：

鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，該反應因反應劇烈以及有氫氣的存在，可能存在安全隱患，因此可選擇將熔化的鈉和除去了氧氣的水蒸氣以霧狀的形式進(jìn)行，可以規避相應的風(fēng)險。反應方程數如下：

純堿石灰法

該方法也被稱(chēng)為是苛化法，是以碳酸鈉溶液和氫氧化鈣為原料，在99℃~101℃下進(jìn)行復分解反應，生成氫氧化鈉溶液和碳酸鈣沉淀。化學(xué)反應式如下：

上述溶液中的碳酸鈣等不溶物經(jīng)過(guò)濾后，濾液蒸發(fā)濃縮至40%以上，可以制得液體氫氧化鈉。將濃縮液進(jìn)一步熬干固化，便可得到固體氫氧化鈉。

氯化鈉溶液電解法

原鹽（食鹽）經(jīng)除雜后，加熱至一定溫度進(jìn)行電解，然后所得電解液經(jīng)預熱、蒸發(fā)、分鹽、冷卻得到濃堿液（液體氫氧化鈉），進(jìn)一步熬濃得到固體氫氧化鈉。由于此方法的副產(chǎn)物為氫氣和氯氣，因此電解法生產(chǎn)燒堿又稱(chēng)為氯堿工業(yè)，現代氯堿生產(chǎn)中，電解效率一般為95%~97%。該方法的主要化學(xué)式如下：

關(guān)于此法有隔膜電解法和離子交換電解法兩種工藝，其中，隔膜電解法是制備氫氧化鈉最常用的方法之一。該法是利用多孔滲透性的隔膜材料為膜層，將陽(yáng)極產(chǎn)生的與陰極產(chǎn)生的分開(kāi)。此法生產(chǎn)強度小、氫氧化鈉純度低、對環(huán)境污染大。

離子交換膜法是應用化學(xué)性能穩定的全氟磺酸陽(yáng)離子為交換膜，將電解槽的陽(yáng)極室和陰極室隔開(kāi)。該法所制的氫氧化鈉純度高、投資小、對環(huán)境污染小。

水銀電解法

原鹽（食鹽）經(jīng)過(guò)除雜后，進(jìn)行預熱，然后送入水銀電解槽，進(jìn)行電解。電解槽分為電解室和解汞室兩部分，原鹽中的鈉離子與水銀結合成鈉汞齊，流入解汞室。鈉汞齊與端部加入的清水反應生成氫氧化鈉和水銀，水銀又返回到電解室循環(huán)使用。從解汞室流出的氫氧化鈉濃度約為45%~50%，可以直接用作商品液堿，也可以熬濃得到固體氫氧化鈉。

安全事宜

安全標識

象形圖

GHS分類(lèi)

*GHS*	*危險說(shuō)明*	*危險等級*
*H314*	*造成嚴重的皮膚灼傷和眼睛損傷*	*皮膚腐蝕/刺激*

毒理學(xué)資料

小鼠腹腔注射LD₅₀為40mg/kg。

FAO（聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織 Food and Agriculture Organization of the United Nations ）/WHO（世界衛生組織 World Health Organization）對ADI（每日允許攝入量 Acceptable Daily Intake）不做限制性規定（1994）。

FDA（食品藥品監督管理局 Food and Drug Administration）將其列為一般公認安全物質(zhì)（GRAS:FDA-21CFR171.310,FDA-21CFR184.1763）。

氫氧化鈉屬于劇毒物質(zhì)，1.95g可致死。

泄露處理

少量泄露：用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、帶蓋的容器中。也可用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統。

大量泄漏：收集回收或運至廢物處理場(chǎng)所處置。

健康相關(guān)

氫氧化鈉粉塵會(huì )刺激眼和呼吸道，腐蝕鼻中隔；皮膚和眼直接接觸可引起灼傷；誤服可造成消化道灼傷，黏膜糜爛、出血和休克。

急救措施

皮膚接觸：如果是氫氧化鈉稀溶液，必須先用水沖洗至少15min；如果是氫氧化鈉濃溶液，需用布擦干，再用5%~10%硫酸鎂溶液或3%硼酸溶液清洗并就醫。

眼睛接觸：立即提起眼臉，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗，就醫。

吸入：立即將人移至空氣新鮮處，保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，進(jìn)行人工呼吸，就醫。

食入：立即用食醋、3%~5%醋酸、5%稀鹽酸、大量橘汁或檸檬汁等將氫氧化鈉進(jìn)行中和，并給予服下蛋清、牛奶或植物油，迅速就醫，禁止催吐和洗胃。

儲存運輸

由于氫氧化鈉易吸收空氣中的水分導致潮解，且對紙張、絲棉織物和玻璃等都有腐蝕性，因此，氫氧化鈉宜密閉儲存于不受腐蝕的容器中。盛放氫氧化鈉溶液的容器不可以用玻璃瓶塞，因為氫氧化鈉會(huì )對玻璃制品中的成分進(jìn)行腐蝕，與其生成的硅酸鈉使得玻璃容器中的活塞黏著(zhù)于容器上，不易分離。而且熱的氫氧化鈉也會(huì )導致玻璃容器的損壞，因此不可長(cháng)時(shí)間存放于玻璃容器中。

將氫氧化鈉儲存于不漏水的容器內，放置于干凈、陰涼的地方，與工作場(chǎng)所和禁忌物隔離。儲存地方應有單獨的通風(fēng)設備。固體片堿、粒堿的包裝、裝卸時(shí)要輕裝輕放，以防散包而危害人體，與此同時(shí)，氫氧化鈉外包裝容器應該有明顯“腐蝕性物質(zhì)”標志。

鐵路運輸過(guò)程中，使用鋼桶包裝的氫氧化鈉可用敞車(chē)運輸（但運輸氫氧化鈉時(shí)應防潮防雨）。運輸過(guò)程不應超載，確保存放容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞，容器破損可用錫焊修補。同時(shí)，氫氧化鈉不可與易燃物、可燃物、酸類(lèi)物質(zhì)、食用化學(xué)品等混裝混運。為了避免意外情況發(fā)生，運輸時(shí)運輸車(chē)輛應配備泄漏應急處理設備。

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