氢氧化钠 （钠的强碱）

相关历史

氢氧化钠不存在于自然界，但可从易得的原料大规模地制造，并有广泛的用途。氢氧化钠溶液是最古老的人造化学品之一，古代就已经知道用碳酸钠与煅烧过的石灰石在水溶液中的反应制备氢氧化钠。当时的炼金术士们发现，将石灰和草木灰或碳酸钠混合会增强草木灰或碳酸钠的碱性，这种操作最终导致苛性苏打（即氢氧化钠）的发现。在中世纪，苛性苏打被视为一种比苏打或钾碱更为烈性的碱液，是由苏打和生石灰（氢氧化钙）制成的，有助于从天然来源中提取染料。到公元800年时，通过在苛性苏打中煮沸脂肪或植物油制备硬皂似乎已广泛应用于整个欧洲。

19世纪初，人们发现食盐水电解可生成氢氧化钠碱液。1833年确立了电解过程的基本定律（法拉第定律）。1884年开始在工业上采用石灰乳苛化纯碱溶液的方法制备氢氧化钠。1888年隔膜法电解食盐水生产烧碱和氯气在工业上实现。1892年汞电解槽在工业上应用。1968年金属阳极代替石墨阴极用于大规模工业生产。1975年离子交换膜氯碱电解槽投入工业运转。1979年应用于宇宙飞船的燃料电池固体聚合物电解质SPE试验性地应用于盐水电解制烧碱和氯气。

理化性质

物理性质

氢氧化钠为无色透明的晶体，其水溶液有涩味和滑腻感。无味，摩尔质量为39.779g/mol，密度为2.1g/cm，沸点为1388℃，熔点为318℃。工业品级氢氧化钠，因掺杂有少量的氯化钠、碳酸钠等物质而呈现白色。易潮解，形态不规则，有块状、片状、棒状、粒状等几种。氢氧化钠易吸取空气中的水蒸气，从而发生潮解。极易溶于水且溶解度随温度的升高而增大，溶解后放出大量热量并形成碱性溶液，在20°C的水中的溶解度为1.09 g/100ml；易溶于甲醇、乙醇和甘油，不溶于丙酮、乙醚和苯等溶剂。氢氧化钠的粘度为4.0 cP（350 °C），蒸气压约为0 mm Hg，汽化热为175 kJ/mol。

化学性质

氢氧化钠不会燃烧，遇水和水蒸气大量放热，并成为腐蚀性液体。

中和反应

氢氧化钠属于强碱，其水溶液能使指示剂变色，与酸可以发生中和反应，生成相应的盐。

纺织工业

纺织工业使用氢氧化钠溶液制造粘胶纤维。所用的氢氧化钠溶液必须仅含痕量的氯化物(人造丝级)。用氢氧化钠溶液处理棉织品（丝光处理），可以改善其表面光泽。

自来水及水处理工业

自来水厂使用氢氧化钠溶液再生离子交换剂，用来供饮水净化和废水处理。在污水处理工业，由于存在酸性物质导致水的硬度较高的问题，通过加入氢氧化钠，可以用于降低酸性物质的含量。因氢氧化钠的用量控制比较方便，因此在水处理领域，该方法较为常用。

其他

氢氧化钠还可以用于配制电镀液；用来加工铝钒土，提取纯氧化铝；用于蒸煮木浆（除去木质素）；天然气与石油精炼的脱硫；在氧化法提取黄金时减少化学损耗；以及处理酸性废气和废水。

物质结构

氢氧化钠晶体结构有正交晶系、单斜晶系、三方晶系和四方晶系。其中，正交晶系的NaOH晶体的空间群有两种：Cmcm和Pbcm。

当空间群为Cmcm时，晶体为二维结构。每个钠离子与五个氧离子结合，形成了一个边角共享的

当空间群为Pbcm时，晶体为三维结构。每个钠离子与四个氢离子和六个氧离子结合，形成两个较短Na–H键（2.37 Å）和两个较长的Na–H键（2.39 Å），而Na–O键间距的范围在2.32–2.53 Å之间。氧离子以单键的方式与六个等价的钠离子和一个氢离子键合。此晶体结构中，a=3.13 Å、b=5.87 Å、c=6.10 Å、α=90.00º、β=90.00º、ɣ=90.00º。其晶体体积为111.96 ų，形成能为-1.540 eV/atom，能隙为3.31 eV。晶体密度为2.37 g·cm⁻³。

单斜晶系的NaOH晶体的空间群为P2₁/m，晶体为二维结构。每个钠离子与五个氧离子结合，形成了一个扭曲的边角共享的NaO₅方形金字塔，Na–O键间距的范围在2.27–2.42 Å之间。氢离子与氧离子结合方式与正交晶系相同且氢键长度一致。此晶体结构中，a=3.38 Å、b=3.37 Å、c=5.61 Å、α=90.00º、β=106.10º、ɣ=90.00º。其晶体体积为61.36 ų，形成能为-1.550 eV/atom，能隙为2.82 eV。晶体密度为2.16 g·cm⁻³。

制备方法

实验室制备氢氧化钠

实验室制备氢氧化钠的方法主要以金属钠为原料。将钠在纯氧或除去CO₂的空气中燃烧可以得到Na₂O，之后再将Na₂O与水作用，生成氢氧化钠，两步反应方程式如下：

Na₂O的制备：

安全事宜

安全标识

GHS分类

毒理学资料

小鼠腹腔注射LD₅₀为40mg/kg。

FAO（联合国粮食及农业组织 Food and Agriculture Organization of the United Nations ）/WHO（世界卫生组织 World Health Organization）对ADI（每日允许摄入量 Acceptable Daily Intake）不做限制性规定（1994）。

FDA（食品药品监督管理局 Food and Drug Administration）将其列为一般公认安全物质（GRAS:FDA-21CFR171.310,FDA-21CFR184.1763）。

氢氧化钠属于剧毒物质，1.95g可致死。

相关法规

中国《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》（GB2760―2014）规定，氢氧化钠可用作食品工业用加工助剂，残留量无须限定。

泄露处理

少量泄露：用洁净的铲子收集于干燥、洁净、带盖的容器中。也可用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。

大量泄漏：收集回收或运至废物处理场所处置。

健康相关

氢氧化钠粉尘会刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；皮肤和眼直接接触可引起灼伤；误服可造成消化道灼伤，黏膜糜烂、出血和休克。

急救措施

皮肤接触：如果是氢氧化钠稀溶液，必须先用水冲洗至少15min；如果是氢氧化钠浓溶液，需用布擦干，再用5%~10%硫酸镁溶液或3%硼酸溶液清洗并就医。

眼睛接触：立即提起眼脸，用流动清水或生理盐水冲洗，就医。

吸入：立即将人移至空气新鲜处，保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，进行人工呼吸，就医。

食入：立即用食醋、3%~5%醋酸、5%稀盐酸、大量橘汁或柠檬汁等将氢氧化钠进行中和，并给予服下蛋清、牛奶或植物油，迅速就医，禁止催吐和洗胃。

储存运输

由于氢氧化钠易吸收空气中的水分导致潮解，且对纸张、丝棉织物和玻璃等都有腐蚀性，因此，氢氧化钠宜密闭储存于不受腐蚀的容器中。盛放氢氧化钠溶液的容器不可以用玻璃瓶塞，因为氢氧化钠会对玻璃制品中的成分进行腐蚀，与其生成的硅酸钠使得玻璃容器中的活塞黏着于容器上，不易分离。而且热的氢氧化钠也会导致玻璃容器的损坏，因此不可长时间存放于玻璃容器中。

将氢氧化钠储存于不漏水的容器内，放置于干净、阴凉的地方，与工作场所和禁忌物隔离。储存地方应有单独的通风设备。固体片碱、粒碱的包装、装卸时要轻装轻放，以防散包而危害人体，与此同时，氢氧化钠外包装容器应该有明显“腐蚀性物质”标志。

铁路运输过程中，使用钢桶包装的氢氧化钠可用敞车运输（但运输氢氧化钠时应防潮防雨）。运输过程不应超载，确保存放容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏，容器破损可用锡焊修补。同时，氢氧化钠不可与易燃物、可燃物、酸类物质、食用化学品等混装混运。为了避免意外情况发生，运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。