氢氧化钠

氢氧化钠（sodium hydroxide）又称苛性钠（caustic soda），香港音译为哥士的，化学式为NaOH，是一种具有高腐蚀性的强碱，一般为白色片状或颗粒，能溶于水生成碱性无色溶液，另也能溶解于甲醇及乙醇。此碱性物具有潮解性，会吸收空气中的水蒸气，亦会吸取二氧化碳、二氧化硫等酸性气体。

在化工行业标准（工业名）和商贸合同（商品名）中，烧碱、火碱、片碱、液碱，均“仅”指代氢氧化钠。但是，碱液（lye）、苛性碱（caustic alkali）含义较广，尚可包括氢氧化钾。

氢氧化钠为常用的化学品之一。其应用广泛，为很多工业过程的必需品：常用于制造木浆纸张、纺织品、肥皂及其他清洁剂，另也用于烟气脱硫与家用的水管疏通剂等。2004年全球总共制造了六千万吨的氢氧化钠，而总消耗量为五千一百万吨。

## 化学性质

### 和酸反应

氢氧化钠溶于水中会完全解离成钠离子与氢氧根离子，可以和酸进行酸碱中和反应：

$$NaOH + HCl -> NaCl + H2O$$

$$2 NaOH + H2SO4 -> NaSO4 + 2 H2O$$

利用这一性质，可以制备一些酸的钠盐，如：

$$NaOH + CH3COOH -> CH3COONa + H2O$$

$$NaOH + C6H5COOH -> C6H5COONa + H2O$$

酸性很弱的苯酚也能与之反应：

$$NaOH + C6H5OH -> C6H5ONa + H2O$$

### 和酸性氧化物反应

氢氧化钠在空气中容易变质，就是因为和空气中的二氧化碳发生了反应：

$$2 NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O$$

在溶液中发生，过量的二氧化碳会将碳酸钠转化为碳酸氢钠（俗称小苏打）：

$$Na2CO3 + CO2 + H2O -> 2 NaHCO3$$

由于玻璃制品中含有二氧化硅，氢氧化钠会与之反应生成硅酸钠，使得玻璃仪器中的活塞黏着于仪器上，无法再次使用。因此，存放氢氧化钠的细口瓶一般用橡胶塞封口。如果以玻璃容器长时间盛装热的氢氧化钠溶液，会造成玻璃容器损坏，甚至破裂的情况。

$$2NaOH + SiO2 -> Na2SiO3 + H2O$$

同样地，氢氧化钠也能和三氧化铬、五氧化二磷、三氧化二砷、二氧化硫、二氧化硒等其它酸性氧化物反应，生成它们的盐：

$$2 NaOH + CrO_3 -> Na2CrO4 + H2O$$

$$2 NaOH + 2 CrO_3 -> Na2Cr2O7 + H2O$$

### 和两性氧化物及氢氧化物的反应

氢氧化钠可以和两性氧化物或氢氧化物反应，生成羟基配合物，如：

$$2 NaOH + Al2O3 + 3 H2O -> 2 Na[Al(OH)4]$$

$$NaOH + Al(OH)3 -> Na[Al(OH)4]$$

### 和单质的反应

硼、硅等类金属和两性金属（如铍、铝、锌等）和氢氧化钠反应，放出氢气：

$$Si + 2 NaOH + H2O -> Na2SiO3 + 2 H2 ^$$

英国在1986年有一油罐车误装载重量百分率浓度为25%的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠便与油罐壁上的铝产生化学变化，导致油罐因内部压力过载而受损，反应方程式如下所示：

$$2 Al + 2 NaOH + 6 H2O -> 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2 ^$$

氯、溴、碘、硫、白磷等非金属单质和氢氧化钠发生歧化反应：

$Cl2 + 2 NaOH -> NaCl + NaClO + H2O$（低温）

$Cl2 + 6 NaOH -> 5 NaCl + NaClO3 + 3 H2O$（高温）

(2n+4) S + 6 NaOH → 2 Na2S(n+1) + Na2S2O3 + 3 H2O（低温）

$3 S + 6 NaOH -> 2 Na2S + Na2SO3 + 3 H2O$（高温）

$$P4 + 3NaOH + 3H2O -> PH3 ^ + 3NaH2PO2$$

部分非两性金属和非金属在高温下可与氢氧化钠反应，还原出钠单质：

$4 Fe + 6 NaOH -> 2 Fe2O3 + 6 Na + 3 H2 ^$（高温）

$C + 4 NaOH -> 4 Na + CO2 ^ + 2 H2O ^$（极高温）

氟气能将氢氧化钠中的氧元素氧化，生成氧气或二氟化氧：

$2 F2 + 2 NaOH -> 2 NaF + OF2 ^ + H2O$（低温）

$2 F2 + 4 NaOH -> 4 NaF + O2 ^ + 2 H2O$（高温）

### 和盐的反应

过渡金属的盐类和一些主族金属的盐可以和氢氧化钠反应，生成更难溶的氢氧化物，或转化为可溶性的羟基配合物再次溶解。

$$2 NaOH + CoSO4 -> Na2SO4 + Co(OH)2 v$$

$$2 NaOH + Co(OH)2 -> Na2[Co(OH)4]$$

$$2 NaOH + CuCl2 -> 2 NaCl + Cu(OH)2 v$$

$$2 NaOH + Cu(OH)2 -> Na2[Cu(OH)4]$$

$$3 NaOH + Cr(NO3)3 -> 3 NaNO3 + Cr(OH)3 v$$

$$NaOH + Cr(OH)3 -> Na[Cr(OH)4]$$

以上反应的产物的颜色、溶解度等可被用来测试某种阳离子。

对于汞等氢氧化物不能稳定存在的物质来说，会生产氧化物或氧化物的水合物沉淀：

$$\rm 2NaOH + HgCl_2 \rightarrow 2NaCl + HgO + H_2O$$

$$2 NaOH + HgCl2 -> 2 NaCl + HgO + H2O$$

氢氧化钠可以将过渡金属的酰基离子转化为阴离子酸根（简单离子或多聚离子），如VO2+、UO22+等：

$$\rm 6NaOH + 2UO_2(NO_3)_2 \rightarrow 4NaNO_3 + Na_2U_2O_7 + 3H_2O$$

$$6 NaOH + 2 UO2(NO3)2 -> 4 NaNO3 + Na2U2O7 + 3 H2O$$

氢氧化钠跟铵盐产生反应，生成氨气、水和相应的钠盐。此为铵离子的检验方法。

$$NaOH + NH4^+ -> Na^+ + NH3 (^) + H2O$$

### 和其它无机物的反应

二氧化氯、二氧化氮等可以和氢氧化钠发生反应。

$$2 NaOH + 2 ClO2 -> NaClO2 + NaClO3 + H2O$$

$$2 NaOH + 2 NO2 -> NaNO2 + NaNO3 + H2O$$

高锰酸钠在氢氧化钠溶液中煮沸，可以还原为锰酸钠。

### 和有机物的反应

氢氧化钠可以将卤代烃、酯和酰卤水解。其醇溶液可以用于卤代烃的消去。例如：

- 氯乙烷的水解，生成氯化钠和乙醇：

$$EtCl + NaOH -> EtOH + NaCl$$

$$CH3COOC2H5 (aq) + OH- (aq) ->CH3COO- (aq) + C2H5OH (aq)$$

- 如果是高级脂肪酸酯，水解成皂的反应，统一命名为皂化反应。

另外，氢氧化钠是一种碱，可提供氢氧根离子，可催化羟醛缩合反应。首先，氢氧根离子会去质子化醛或酮，生成烯醇负离子和水，该烯醇负离子会进攻令一电中性的醛或酮，生成羟醛加成物负离子。然后加成物会质子化，在第一步所生成的水上拿掉质子，在生成最终的羟醛产物后，亦同时再生氢氧根离子（催化剂）。

由于氢氧化钠可以提供氢氧根离子，所以亦可催化酮-烯醇互变异构。这叫碱催化酮-烯醇互变异构：

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## 工业制法

氯碱工业中电解饱和食盐水，阳极生成氯气：

$$2 Cl^- -> Cl2 (^) + 2 e^-$$

同时由于氢离子的氧化性大于钠离子，阴极生成氢气：

$$2 H^+ + 2 e^- -> H2 (^)$$

而钠离子与剩下的氢氧根离子结合生成氢氧化钠：

$$Na^+ + OH^- -> NaOH$$

总反应方程式如下：

$$2 NaCl + 2 H2O -> 2 NaOH + Cl2 ^ + H2 ^$$

19世纪以前，氢氧化钠的制备通常会先以勒布朗制碱法生成前驱物碳酸钠，再通过高温煅烧，使得碳酸钠分解为氧化钠与二氧化碳，最后，将氧化钠溶于水中，便可制得氢氧化钠：

$$Na2CO3 -> Na2O + CO2 ^$$

$$Na2O + H2O -> 2 NaOH$$

另外，也可利用复分解制备氢氧化钠，碳酸钠（俗称为苏打）与氢氧化钙（俗称为熟石灰）的反应方程式如下所示：

$$Na2CO3 + Ca(OH)2 -> CaCO3 v + 2 NaOH$$

## 安全性

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氢氧化钠固体或其溶液皆能灼伤皮肤，对无防护措施者可造成永久性伤害（如疤痕）。倘若让氢氧化钠直接接触眼睛的话，严重者甚至可造成失明。个人防护措施，诸如橡胶手套、防护衣与护目镜等便能大大降低接触氢氧化钠所带来的危险。

氢氧化钠溶于水中（如稀释），抑或是与酸反应，都会放出大量的热量，可能导致灼伤或点燃易燃物（如有机溶剂）。除此之外，氢氧化钠能够腐蚀一些金属（如铝）生成易燃的氢气，还能够轻度腐蚀玻璃制品，应慎选储存氢氧化钠的容器材质。

$$2 Al + 2 NaOH + 6 H2O -> 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2 ^$$

## 参看

- 碱
- 氢氧根：氢氧化钾、氢氧化钙
- 皂化反应

## 外部链接

- Chemistry WebBook上的化学数据
- 科学空间

## 基本资料

- 日语原文：氢氧化钠
- IUPACName：Sodium hydroxide
- 其他名称：烧碱、固碱、粒碱、片碱、苛性钠、火碱、液碱。哥士的此称呼主要出现在香港。港人取了其英文别名“caustic soda”中的“caustic”译音，故读作“哥士的”。
- CASNo：1310-73-2
- PubChem：14798
- ChemSpiderID：14114
- UNII：55X04QC32I
- EINECS：215-185-5
- UNNumber：1823
- KEGG：D01169
- MeSHName：Sodium+Hydroxide
- ChEBI：32145
- RTECS：WB4900000
- Gmelin：68430
- 3D模型（JSmol）：OH-.Na+
- StdInChI：1S/Na.H2O/h;1H2/q 1;/p-1
- InChI：1/Na.H2O/h;1H2/q 1;/p-1
- StdInChIKey：HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M
- InChIKey：HEMHJVSKTPXQMS-REWHXWOFAM
- 化学式：NaOH
- MolarMass：40.00
- 外貌：白色不透明的蜡状固体
- 密度：2.13 g/cm3
- 水溶性：111 g/100 ml (20 ℃)
- Solvent1：甲醇
- 水溶性：238 g/L
- Solvent2：乙醇
- 水溶性：<139 g/L
- VaporPressure：<2.4 kPa (20 ℃)
- MeltingPt：318 ℃ (591 K)
- BoilingPt：1388 ℃ (1661 K)
- pKb：-0.56 (NaOH(aq) ↔ Na+ + OH–)
- RefractIndex：1.3576
- ExternalMSDS： External MSDS
- GHSPictograms：50px
- EUIndex：011-002-00-6
- RPhrases：引起严重灼伤-刺激呼吸系统及皮肤
- SPhrases：上锁储存并防止儿童触及, 接触眼睛后立即用大量清水冲洗并求医, 穿戴适合的手套及护眼护脸装备, 发生事故或感到不适时立即求医，可能的话出示标签
- NFPA-H：4
- NFPA-F：0
- NFPA-R：0
- NFPA-O：ALK
- FlashPt：不可燃
- 类型：氢氧化物