پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی مهندسی
سدیم هیدروکسید:
(به انگلیسی: Sodium hydroxide) یا سود سوزآور (به انگلیسی: Caustic Soda) ترکیبی معدنی با فرمول شیمیایی NaOH است. این ماده یک ترکیب یونی جامد سفیدرنگ است که از کاتیون سدیم (+Na) و آنیون هیدروکسید (–OH) تشکیل شده است. این ترکیب، در تماس با پوست می تواند سوختگی شیمیایی شدید ایجاد کند.
سدیم هیدروکسید به شدت در آب انحلال پذیر بوده و به راحتی رطوبت و کربن دی اکسید موجود در هوا را جذب می کند.
ALK
سدیم هیدروکسید جامد بیشتر به صورت پرک (فلکس)، دانه‌ای و بلوک‌های قالبی برای فروش عرضه می‌شود.
تاریخچه
سدیم هیدروکسید در ابتدا توسط سازندگان صابون تولید می‌شد.[دستورالعملی از ساخت سدیم هیدروکسید توسط دانشمند مسلمان قرن ۱۳ میلادی “المختاره” در کتاب ” المخترع في فنون من الصنع ” یافت شده‌است که توسط “المظفر یوسف ابن عمر ابن علی ابن رسول” پادشاه یمن گردآوری شده‌است. شیمی‌دان و باستان‌شناس انگلیسی “هنری ارنست استپالتون (۱۸۷۸–۱۹۶۲)” شواهدی ارائه داده‌است که محمد زکریای رازی سدیم هیدروکسید را می‌شناخته‌است این دستورالعمل شامل گذراندن پی در پی آب از درون مخلوطی از قلیا (که خاکستر علف شور saltwort بود) و آهک خام بود که به این روش سدیم هیدروکسید بدست می‌آمد. صابون سازان اروپایی همین دستورالعمل را پیروی می‌کردند.
روش‌های تهیه
الکترولیز محلول سدیم کلرید
بیشترین مقدار هیدروکسید سدیم تولیدی، از طریق فرایند الکترولیز محلول‌های سدیم کلرید در یکی از انواع ظروف الکترولیتی بدست می‌آید. به عنوان نمونه، در فرایند پیل جیوه (کاستنر-کلنر Castner-Kellner)، از جریانی از جیوه به عنوان کاتد استفاده می‌شود و ملغمه سدیم حاصل با آب ترکیب می‌شود و تولید سدیم هیدروکسید می‌نماید و در فرایند دیگر به نام پیل دیافراگم، الکترولیت از آند به کاتد حرکت می‌کند و دیافراگم (از جنس پنبه کوهی یا سایر مواد غشایی)، فراورده‌های آند و کاتد را از هم جدا می‌سازد. در هر دو فرایند، علاوه بر سدیم هیدروکسید، گاز کلر و نیز گاز هیدروژن تولید می‌شود.
فرایند سودا-آهک
یک فرایند قدیمی‌تر برای تولید سود سوزآور، عبارت از فرایند سودا – آهک می‌باشد که در آن سودا اَش (کلسیم هیدروکسید)، در واکنش با سدیم کربنات به کاستیک سودا تبدیل می‌شود.
Ca(OH)۲ + Na۲CO۳ → CaCO۳ + ۲ NaOH
کاربرد
سدیم هیدروکسید، به عنوان یک باز قوی، یکی از مواد شیمیایی صنعتی بسیار مهم به‌شمار می‌رود. برای نمونه، تولید سود در سال ۱۹۸۰ در آمریکا، ۱۲ میلیون تن بوده‌است. تولید این ماده شیمیایی پایه؛ که در تولید تمامی انواع مواد شیمیایی به نحوی کاربرد دارد، از ۶۰۳۹۰ کیلوتن در سال ۲۰۱۲ به ۷۲۱۰۳ کیلوتن در سال ۲۰۱۶ افزایش یافت که میانگین رشد ۴٫۵۳ درصد است. چین بزرگترین تولیدکننده سود جهان است که ۴۵٫۵۵ درصد از سهم بازار در صنعت سدیم هیدروکسید را در سال ۲۰۱۶ داشت. در بازار مصرف، چین و آمریکای شمالی، اصلی‌ترین مصرف‌کننده‌های این ماده هستند که برآورد شده به ترتیب ۴۲٫۷۹٪ و ۲۰٫۲۹٪ در سال ۲۰۱۶ مصرف کرده‌اند. زمینه‌های مختلف کاربرد سدیم هیدروکسید از جمله در تولید مواد شیمیایی، ابریشم مصنوعی، خمیر کاغذ و کاغذ، در تولید رنگ، آلومینیوم، مواد پتروشیمی و پارچه، صابون و مواد شوینده است.
همچنین در آزمایشگاه‌ها برای تعیین غلظت اسیدهای مجهول درتیتراسیون اسید- باز از محلول قلیایی سدیم هیدروکسید استاندارد استفاده می‌شود. در صنایع غذایی از این ماده جهت تلخی زدایی از زیتون استفاده می‌شود. سود سوزآور در دو نوع مایع و جامد در کارخانه‌ها تولید می‌شود.
کاربردهای سود کاستیک پرک (به انگلیسی: Caustic Soda Flakes) در صنعت بسیار وسیع است، صنایع مختلف با رویکردهای مختلف از این ماده استفاده می‌کنند. برخی از این صنایع عبارتند از:
- صنایع رنگرزی
- تولید کارتن و کاغذ
- صنایع چرم و نساجی
- صنایع نفت و گاز و پترو شیمی
- خنثی‌سازی اسید و باتری سازی
- چربی گیرها و سایر صنایع وابسته
- صنایع غذائی، صنایع شیر، کنسرو سازی
- نوشابه سازی، کارخانه قند و شکر، کارخانه روغن
- صنایع دارو سازی، الکل‌سازی و آرایشی و بهداشتی
- صنایع فلزی و تولید شیشه روی، آلومینیوم، گالوانیزه و آبکاری
- سود پرک کاربرد فراوانی در صنعت نفت و گاز دارد
- سود پرک کاربرد فراوانی در صنایع نظامی دارد.
- سود پرک برای صنایعی که با عوامل بیماری‌زا مواجه می‌شوند هم کاربرد دارد.
- سود پرک در صنعت پلیمر و پت هم مصرف فراوانی دارد لذا به عنوان چربی بر استفاده می‌شود.
آزمایش‌های آن
اگر سدیم هیدروکسید را با هیدروکلریک اسید مخلوط کنیم ماده‌ای به نام سدیم کلرید بوجود می‌آید. در طی این واکنش گاز هیدروژن نیز آزاد می‌شود. علاوه بر این واکنش، واکنشی نیز بین سدیم هیدروکسید و نیتریک اسید نیز وجود دارد که در طی این واکنش سدیم نیترات بوجود می‌آید. نحوه ساخت سدیم هیدروکسید نیز روش جالب و بسیار بسیار ساده‌ای است. این واکنش این چنین است که سدیم را درون آب می‌ریزیم در صورتی که مقدار سدیم زیاد باشد خطر آتش‌سوزی و انفجار نیز وجود دارد.
واکنش با فلزات
سدیم هیدروکسید در واکنش با فلز آلومینیوم گاز هیدروژن تولید می‌کند.
2Al + 2 NaOH + 6 H2O → 2 NaAl(OH)4 + 3 H2
ایمنی
سوختگی شیمیایی ناشی از محلول سدیم هیدروکسید-عکس ۴۴ ساعت پس از تماس گرفته شده‌است.
مانند دیگر اسیدهای خوراکی و قلیایی، تنها قطره ای از محلول سدیم هیدروکسید می‌تواند به راحتی پروتئین‌ها و چربی‌ها را در بافت‌های زنده از طریق هیدرولیز آمید و هیدرولیز استر تجزیه کند، که در نتیجه باعث سوختگی‌های شیمیایی می‌شود و ممکن است باعث ایجاد کوری دائمی در هنگام تماس با چشم شود. قلیای جامد آن همچنین می‌تواند در صورت وجود آب، مانند بخار آب، طبیعت خورنده خود را نشان دهد؛ بنابراین، هنگام استفاده از این مواد شیمیایی یا محلول‌های آن، همیشه باید از تجهیزات حفاظتی مانند دستکش‌های لاستیکی، لباس ایمنی و حفاظت چشم استفاده شود. اقدامات استاندارد اولیه برای شستشوی ماده قلیایی از روی پوست، مانند سایر مواد خورنده دیگر، شستشو با مقدار زیادی آب است. شستشو برای حداقل ۱۰ تا ۱۵ دقیقه باید ادامه یابد.
سلول‌های باتری لیتیومی، در صورت بلعیده شدن، حتی اگر خرد نشده باشد باعث آسیب جدی می‌شود. آسیب ناشی از محتویات باتری نیست، بلکه جریان الکتریکی ایجاد شده باعث ایجاد سدیم هیدروکسید می‌شود و مری و رگ‌های خونی را می‌سوزاند و می‌تواند منجر به خونریزی منجر به مرگ شود.
علاوه بر این، انحلال سدیم هیدروکسید بسیار گرمازاست و گرمای حاصل می‌تواند باعث سوختگی با گرما یا آتش گرفتن مواد آتشگیر شود. همچنین در هنگام واکنش با اسید، گرما تولید می‌کند.
سدیم هیدروکسید نسبت به شیشه نیز کمی خورنده است، که می‌تواند باعث آسیب به شفافیت آن شود یا باعث قفل شدن اتصالات شیشه ای در همدیگر شود. سدیم هیدروکسید نسبت به فلزات متعددی نیز خورنده است مانند: آلومینیوم با تماس با قلیا واکنش نشان می‌دهد و باعث تولید گاز هیدروژن قابل اشتعال در سطح تماس می‌شود.
2AL+ 6NaOH → 3 H2 + 2 Na3AlO3 2Al + 2NaOH + 2H2O → 3 H2 + 2 NaAlO2 2Al + 2NaOH + 6H2O → 3 H2 + 2 NaAl(OH)4