水酸化ナトリウム

水酸化ナトリウム（すいさんかナトリウム、sodium hydroxide）は化学式 NaOH で表される無機化合物で、ナトリウムの水酸化物であり、常温常圧ではナトリウムイオンと水酸化物イオンからなるイオン結晶である。苛性ソーダ（かせいソーダ、caustic soda）と呼ばれることも多い。 強塩基（アルカリ）として広汎かつ大規模に用いられ、工業的に非常に重要な基礎化学品の1つである。毒物及び劇物取締法により原体および5 %を超える製剤が劇物に指定されている。 常温では無色無臭の固体。試薬としては白色の球粒状やフレーク状であるものが多い。融点 591 K(317.85℃)、沸点 1661 K(1387.85℃)、密度 2.13 g cm−3。潮解性が強く、空気中に放置すると徐々に吸湿して溶液状となる。 水に易溶（20 °C での溶解度は 1110 g dm−3）。水中で完全に電離し水酸化物イオンを放出するため、強いアルカリ性を示す。また、水に溶かす際に激しく発熱し (溶解熱は 44.5 kJ mol−1)、その水和および溶解エンタルピー変化は以下の通りである。水に溶かすと大量の熱を出す性質を利用し、水酸化ナトリウム水溶液を作る際、一気に多量の水に溶かすのではなく、まず少量の水に水酸化ナトリウムを溶かして水溶液の温度を上昇させ、水酸化ナトリウムを溶かしきってから水を加え、目的の濃度と量になるよう希釈するという方法がとられる（こうすることで、外部から熱を与えずに効率よく水溶液を作ることができる）。水溶液を濃縮すると一水和物 NaOH・H2O が析出する。 NaOH ( s ) + H 2 O ( l ) ↽ − − ⇀ NaOH ⋅ H 2 O ( s ) , {\displaystyle {\ce {NaOH (s) + H2O (l) <=> NaOH . H2O (s) ,}}} 　 Δ H ∘ = − 23.10 kJ mol − 1 {\displaystyle \Delta H^{\circ }=-23.10{\mbox{kJ mol}}^{-1}} NaOH ( s ) ↽ − − ⇀ Na + ( aq ) + OH − ( aq ) , {\displaystyle {\ce {NaOH (s) <=> Na^+ (aq) + OH^- (aq) ,}}} 　   Δ H ∘ = − 44.51 kJ mol − 1 {\displaystyle \ \Delta H^{\circ }=-44.51{\mbox{kJ mol}}^{-1}} 二酸化炭素を吸収する能力が強く、水溶液は実験室においてその吸収剤として用いられる。 2 NaOH + CO 2 ⟶ Na 2 CO 3 + H 2 O {\displaystyle {\ce {2 NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O}}} 市販の製品は多少の炭酸ナトリウムを含んでいる（空気中の二酸化炭素と反応して表面に生成されるものも含む）が、50 % (d = 1.52 g cm−3, 19 mol dm−3) 程度の濃厚水溶液では、炭酸ナトリウムはほぼ完全に沈殿しこれを含まない水溶液の調整が可能となるため、分析化学において中和滴定などに用いられる。 工業用にはフレーク状やビーズ状のものもあるが、通常まとまって使用する場面では 48 % 水溶液（工場出荷時の質量%）が流通しており、凝固点約 10 °C、沸点約 138 °C。性状は無色透明からやや灰色。密度は約 1.5 g cm−3。固体および水溶液伴に空気中の二酸化炭素を吸収し炭酸ナトリウムを生じるため密栓して保存する必要があるが、ガラスを徐々に侵しケイ酸ナトリウムを生じて固着するため、ガラス瓶、特にすり合わせの栓は使用しない。 また、両性元素であるアルミニウムと反応してアルミン酸ナトリウム水溶液を生成し水素を発生する。その他、亜鉛およびガリウムなどもアルミニウムより反応性は低いが濃水酸化ナトリウム水溶液と徐々に反応する。 2 NaOH + 2 Al + 6 H 2 O ⟶ 2 Na [ Al ( OH ) 4 ] + 3 H 2 {\displaystyle {\ce {2 NaOH + 2Al + 6H2O -> 2Na[Al(OH)_4] + 3H2}}} なお、強いアルカリはアミド結合（ペプチド結合）を加水分解するので、タンパク質を腐食する作用を持つ。したがって、皮膚等に付着したまま放置すると火傷のような（ぬるぬるする）症状を起こすので、付着した場合は即座に水で、きれいに洗い流す。水酸化ナトリウムを完全に除去しないと、皮膚の深部まで徐々に侵していく性質がある。水溶液の場合は徐々に水分を失って濃度が高くなり、またフレーク（固体）の場合は潮解性によって強いアルカリ性を示す。ちなみに、皮膚がぬるぬるするのは、皮膚のタンパク質が水酸化ナトリウムによって溶かされているためである。特に、眼に入った場合失明のおそれがあるので、取扱いには注意を要する。万が一身体に付着した場合はこすらずに大量の水で洗い続け、医師の治療を受ける。 水酸化カルシウム（消石灰）と炭酸ナトリウムの複分解反応（2つの水溶液を混ぜて加熱）。実験室ではこの方法が使いやすい。 Ca ( OH ) 2 + Na 2 CO 3 ⟶ 2 NaOH + CaCO 3 ( s ) {\displaystyle {\ce {Ca(OH)2 + Na2CO3 -> 2NaOH + CaCO3 (s)}}} 塩化ナトリウム水溶液の電気分解によって得られる。 2 NaCl + 2 H 2 O ⟶ Cl 2 + H 2 + 2 NaOH {\displaystyle {\ce {2NaCl + 2H2O -> Cl2 + H2 + 2NaOH}}} 陰極　 2 H 2 O + 2 e − ⟶ H 2 + 2 OH − {\displaystyle {\ce {2H2O{}+2{\mathit {e}}^{-}->H2{}+2OH^{-}}}} 陽極　 2 Cl − ⟶ Cl 2 + 2 e − {\displaystyle {\ce {2Cl^{-}->Cl2{}+2{\mathit {e}}^{-}}}} 工業的には塩化ナトリウムを原料として、イオン交換と電気分解とを併用するイオン交換膜法によって製造する。したがって、塩素と水酸化ナトリウムのどちらか一方だけを選択的に得ることはできない。なお、歴史的にはイオン交換膜法以外に、水銀法や隔膜法が利用されてきた。日本国内では水俣病発生以降、水銀法が規制されて隔膜法が主流になり、その後、全量がイオン交換膜法によって製造されるようになった。 基礎工業薬品のひとつとして多様な方面で用いられる。水酸化ナトリウムの2016年度日本国内生産量は 3,860,717 t、消費量は 931,459 t である。2001年時点の世界生産量は4218万tであり、アメリカが1/4強と首位を占めた。これに中国、日本を加えた3カ国で全生産量の過半数を占める。 代表的な用途としては、単純なアルカリとして上水道・下水道や工業廃水の中和剤とされるほか、ボーキサイトからアルミニウムの原料であるアルミナ（酸化アルミニウム）を取り出すのにも使用される。パン、スナック菓子のプレッツェルの生地を水溶液に浸けて、表面のつや出しと食感改善にも利用されている。ただし、高温 (170 °C 前後) で焼かれるため、炭酸ナトリウムに変化し製品には残らない。 鹸化作用を利用する最も基礎的な薬品である。ほとんどの場合、固形石鹸の製造には水酸化ナトリウムが用いられる。石鹸ベースの洗剤の製造にも使われることがあるが、こちらは水酸化カリウムを用いる液体石鹸がベースの製品が多い。 家庭で天ぷら油の廃油などを利用した手作り石鹸を制作する際にも欠かせない薬品で、薬局等にて印鑑と身分証明書があれば購入可能であるが、水酸化ナトリウムは大変危険な薬品であることを決して忘れてはならない。強力な塩基性の薬品であるとともに、水和熱が大きいことから思わぬ爆発的反応を起こす事があり（例えばフレークの苛性ソーダに水をかけると急激に発熱し突沸する）、不慮の事故につながりかねない。 例えば、水酸化ナトリウムそのものの強力な脱脂作用や強塩基性の溶解能力を利用して直接洗浄剤として用いられることもあり、市販の排水管クリーナーは水酸化ナトリウムを主剤としたものが多い。またこれに加えて苛性カリや界面活性剤を加え洗浄力を強化した製品も販売されている。こちらは主に業務用で、空調業界やクリーニング業で使用される。また、油分と反応して鹸化する特性を利用して、めっき工場などでの脱脂処理として利用されることもある。 製紙工業においては、パルプ製造の際、原料の木材中のリグニンを溶解するための蒸解工程で硫化ナトリウムとともに多量に消費される。 学校教育の現場で、葉の葉脈を取り出す実験を行う際の水溶液として利用されることがある。葉を水酸化ナトリウムの水溶液に浸して加熱したあと、葉肉を歯ブラシなどで除去し、葉脈を取り出す。また、水の電気分解の実験の際に水に電気を通しやすくするために水に水酸化ナトリウム水溶液を溶かすこともある。 過去にラーメンのコシを出すために使われているかんすいの代用品として使われていた時期もあったが、現在は、食品衛生法により、食品添加物としての使用は条件が付けられている。製造用剤としては認められるが、最終食品の完成前に中和又は除去する必要がある。 ^ D.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney, R.I. Nuttal, K.L. Churney and R.I. Nuttal, The NBS tables of chemical thermodynamics properties, J. Phys. Chem. Ref. Data 11 Suppl. 2 (1982). ^ 経済産業省生産動態統計年報　化学工業統計編 ^ 財団法人日本食品化学研究振興財団 ソーダ工業 建染染料 電解ソーダ 電気化学工業 日本ソーダ工業会 水酸化ナトリウム　理科ねっとわーく（一般公開版） - 文部科学省 国立教育政策研究所