Natriumhydroxid
Reines Natriumhydroxid, NaOH, ist ein farbloser Feststoff, der in der Natur nicht vorkommt, sondern in großem Maßstab aus leicht verfügbaren Rohstoffen hergestellt wird. Es wird häufig in vielen chemischen Prozessen eingesetzt.
Aufgrund seiner Neigung, bei Kontakt mit vielen Stoffen Verätzungen zu verursachen, wird es als Natronlauge bezeichnet.
Die Verwendung von Natriumhydroxidlösung geht auf frühe afro-orientalische Kulturen zurück, wo man sich der Reaktion von Natriumcarbonat mit kalziniertem Kalkstein (Kaustisierung von Soda) bewusst war.
In ägyptischen Gräbern aus dem 3. Jahrhundert v. Chr. wurden in der Nähe der Cheopspyramide Alabastergefäße mit 3 %iger Natronlauge gefunden.
Die ersten schriftlichen Aufzeichnungen über die Herstellung von Natronlauge in den frühen Jahren n. Chr. stammen aus Ägypten und Indien.
Inhaltsverzeichnis
1. Eigenschaften von Natriumhydroxid
Die Bestimmung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von reinem Natriumhydroxid ist aufgrund seiner hohen Affinität zu Wasser eine anspruchsvolle Aufgabe.
In den meisten Fällen werden die Eigenschaften von unreinem Natriumhydroxid extrapoliert, um die Eigenschaften der reinen Substanz abzuschätzen.
Auch bei der Untersuchung wässriger Lösungen von Natriumhydroxid sind konzentrationsabhängige physikalische Eigenschaften aufgrund ihrer Tendenz zur Übersättigung schwer zu bestimmen.
1.1. Physikalische Eigenschaften von Natriumhydroxid
Einige physikalische Eigenschaften von festem Natriumhydroxid sind wie folgt:
- Die Molmasse von Natriumhydroxid beträgt 40 g/mol
- Aussehen: weiß, kristallin
- Dichte von Natriumhydroxid (flüssig, 350 °C) = 1,77 g/cm3
- Schmp. (soda- und wasserfrei) 322 ± 2 °C
1.2. Chemische Reaktionen von Natriumhydroxid
Natriumhydroxid ist eine starke Base.
Reines Natriumhydroxid ist stark hygroskopisch, was die Bestimmung seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften erschwert. Es löst sich unter Wärmeabgabe in Wasser auf und bildet sechs verschiedene Hydrate.
Während des Transports und der Lagerung von Natronlauge-Lösungen müssen die Behälter beheizt oder isoliert werden, da die Schmelzpunkte einiger Hydrate über 0 °C liegen.
NaOH reagiert in Gegenwart von Feuchtigkeit leicht mit atmosphärischem Kohlendioxid unter Bildung von Natriumcarbonat. Ebenso reagiert es mit Kohlenmonoxid unter Druck und in Gegenwart von Feuchtigkeit zu Natriumformiat.
Die hohe Affinität von Natriumhydroxid zu Wasser führt zu einer Verringerung des Wasserdampfdrucks und macht es zu einem wirksamen Trocknungsmittel. Es ist in Methanol und Ethanol mäßig löslich.
Wasserfreies Natriumhydroxid reagiert langsam mit den meisten Substanzen, einschließlich Metallen wie Fe, Mg, Ca und Cd, die bei Raumtemperatur nur geringfügig angegriffen werden. Allerdings nehmen die Korrosionsraten mit steigender Temperatur deutlich zu.
Edelmetalle wie Nickel, Silber, Gold und Platin werden nur geringfügig angegriffen, insbesondere wenn sie oxidierenden Atmosphären ausgesetzt werden.
Im Gegensatz dazu werden amphotere Metalle wie Zink, Aluminium, Zinn und Blei durch verdünnte Natronlauge bei Raumtemperatur angegriffen, während Eisen, Edelstahl und Nickel relativ resistent sind.
Natriumhydroxid reagiert auch mit organischen und anorganischen Säuren unter Bildung von Natriumsalzen.
2. Herstellung von Natriumhydroxid
Zur Herstellung von Natronlauge siehe diesen Artikel.
Informationen zur Herstellung von festem (wasserfreiem) Natriumhydroxid finden Sie in diesem Artikel.
3. Verwendung von Natriumhydroxid (Natronlauge)
Verdünnte wässrige Lösungen von Natriumhydroxid werden von den meisten Verbrauchern häufig verwendet. Über 56 % der Produktion werden in der chemischen Industrie eingesetzt.
Zu den Anwendungen der anorganischen Chemie gehören die Herstellung von Natriumsalzen, die pH-Regulierung und der alkalische Erzaufschluss.
Die organische chemische Industrie nutzt Natriumhydroxid für verschiedene Zwecke, einschließlich der Herstellung nukleophiler anionischer Zwischenprodukte, Veretherung, Veresterung, Verseifungsreaktionen, basische Katalyse und Herstellung freier organischer Basen.
Natriumhydroxidlösung wird auch zur Reinigung von Abgasen und zur Neutralisierung von Abwasser verwendet.
In der Papierindustrie wird es zum Kochen von Holz verwendet, um Lignin zu entfernen. In der Textilindustrie wird Natronlauge zur Herstellung von Viskose und Viskose-Stapelfasern eingesetzt, und die Mercerisierung dient der Oberflächenveredelung von Baumwolle.
In der Waschmittelindustrie werden erhebliche Mengen Natriumhydroxid zur Herstellung von Natriumphosphat verwendet.
Die Verseifung von Fetten und Ölen mit Natronlauge dient der Herstellung von Seifen, aus organischen Sulfonsäuren und Natronlauge werden Waschmittel hergestellt.
Die Aluminiumindustrie verwendet hauptsächlich Natriumhydroxid zur Bauxitbehandlung.
Ionenaustauscher zur Wasserreinigung und Abwasseraufbereitung werden in Wasserwerken mit verdünnter Natronlauge regeneriert.
Weitere Abnehmer von Natriumhydroxid sind die Galvanotechnik, die Erdgas- und Erdölindustrie, die Glas- und Stahlindustrie sowie die Goldgewinnung (Cyanidlaugung).
Die Lebensmittelindustrie setzt Natriumhydroxid für verschiedene Reinigungszwecke ein, darunter zum Schälen von Kartoffeln und zum Entfetten.
In der Zellstoff- und Papierproduktion macht der Verbrauch von Natronlauge etwa ein Viertel des weltweiten Natronlaugebedarfs aus. Das Nachfragewachstum dürfte weiterhin langsam bleiben, da diese Märkte relativ ausgereift sind.
Die verbleibenden 75 % der weltweiten NaOH-Nachfrage werden tendenziell von der Gesundheit der lokalen Produktionsbasis abhängen, die an das lokale Bruttoinlandsprodukt gebunden ist.
Verweise
- Sodium Hydroxide; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH.- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a24_345.pub2
