氫氧化鈉

氫氧化鈉（sodium hydroxide）又稱苛性鈉（caustic soda），香港音譯為哥士的，化學式為NaOH，是一種具有高腐蝕性的強鹼，一般為白色片狀或顆粒，能溶於水生成鹼性無色溶液，另也能溶解於甲醇及乙醇。此鹼性物具有潮解性，會吸收空氣中的水蒸氣，亦會吸取二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體。

在化工行業標準（工業名）和商貿合同（商品名）中，燒鹼、火鹼、片鹼、液鹼，均「僅」指代氫氧化鈉。但是，鹼液（lye）、苛性鹼（caustic alkali）含義較廣，尚可包括氫氧化鉀。

氫氧化鈉為常用的化學品之一。其應用廣泛，為很多工業過程的必需品：常用於製造木漿紙張、紡織品、肥皂及其他清潔劑，另也用於煙氣脫硫與家用的水管疏通劑等。2004年全球總共製造了六千萬噸的氫氧化鈉，而總消耗量為五千一百萬噸。

## 化學性質

### 和酸反應

氫氧化鈉溶於水中會完全解離成鈉離子與氫氧根離子，可以和酸進行酸鹼中和反應：

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

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

利用這一性質，可以製備一些酸的鈉鹽，如：

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

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

酸性很弱的苯酚也能與之反應：

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

### 和酸性氧化物反應

氫氧化鈉在空氣中容易變質，就是因為和空氣中的二氧化碳發生了反應：

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

在溶液中發生，過量的二氧化碳會將碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉（俗稱小蘇打）：

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

由於玻璃製品中含有二氧化矽，氫氧化鈉會與之反應生成矽酸鈉，使得玻璃儀器中的活塞黏著於儀器上，無法再次使用。因此，存放氫氧化鈉的細口瓶一般用橡膠塞封口。如果以玻璃容器長時間盛裝熱的氫氧化鈉溶液，會造成玻璃容器損壞，甚至破裂的情況。

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

同樣地，氫氧化鈉也能和三氧化鉻、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應，生成它們的鹽：

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

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

### 和兩性氧化物及氫氧化物的反應

氫氧化鈉可以和兩性氧化物或氫氧化物反應，生成羥基配合物，如：

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

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

### 和單質的反應

硼、矽等類金屬和兩性金屬（如鈹、鋁、鋅等）和氫氧化鈉反應，放出氫氣：

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

英國在1986年有一油罐車誤裝載重量百分率濃度為25%的氫氧化鈉水溶液，氫氧化鈉便與油罐壁上的鋁產生化學變化，導致油罐因內部壓力過載而受損，反應方程式如下所示：

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

氯、溴、碘、硫、白磷等非金屬單質和氫氧化鈉發生歧化反應：

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

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

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

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

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

部分非兩性金屬和非金屬在高溫下可與氫氧化鈉反應，還原出鈉單質：

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

$C + 4 NaOH -> 4 Na + CO2 ^ + 2 H2O ^$（極高溫）

氟氣能將氫氧化鈉中的氧元素氧化，生成氧氣或二氟化氧：

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

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

### 和鹽的反應

過渡金屬的鹽類和一些主族金屬的鹽可以和氫氧化鈉反應，生成更難溶的氫氧化物，或轉化為可溶性的羥基配合物再次溶解。

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

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

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

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

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

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

以上反應的產物的顔色、溶解度等可被用來測試某種陽離子。

對於汞等氫氧化物不能穩定存在的物質來說，會生產氧化物或氧化物的水合物沉澱：

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

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

氫氧化鈉可以將過渡金屬的醯基離子轉化為陰離子酸根（簡單離子或多聚離子），如VO2+、UO22+等：

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

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

氫氧化鈉跟銨鹽產生反應，生成氨氣、水和相應的鈉鹽。此為銨離子的檢驗方法。

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

### 和其它無機物的反應

二氧化氯、二氧化氮等可以和氫氧化鈉發生反應。

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

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

高錳酸鈉在氫氧化鈉溶液中煮沸，可以還原為錳酸鈉。

### 和有機物的反應

氫氧化鈉可以將鹵代烴、酯和醯滷水解。其醇溶液可以用於鹵代烴的消去。例如：

- 氯乙烷的水解，生成氯化鈉和乙醇：

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

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

- 如果是高級脂肪酸酯，水解成皂的反應，統一命名為皂化反應。

另外，氫氧化鈉是一種鹼，可提供氫氧根離子，可催化羥醛縮合反應。首先，氫氧根離子會去質子化醛或酮，生成烯醇負離子和水，該烯醇負離子會進攻令一電中性的醛或酮，生成羥醛加成物負離子。然後加成物會質子化，在第一步所生成的水上拿掉質子，在生成最終的羥醛產物後，亦同時再生氫氧根離子（催化劑）。

由於氫氧化鈉可以提供氫氧根離子，所以亦可催化酮-烯醇互變異構。這叫鹼催化酮-烯醇互變異構：

## 工業製法

氯鹼工業中電解飽和食鹽水，陽極生成氯氣：

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

同時由於氫離子的氧化性大於鈉離子，陰極生成氫氣：

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

而鈉離子與剩下的氫氧根離子結合生成氫氧化鈉：

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

總反應方程式如下：

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

19世紀以前，氫氧化鈉的製備通常會先以勒布朗制鹼法生成前驅物碳酸鈉，再通過高溫煅燒，使得碳酸鈉分解為氧化鈉與二氧化碳，最後，將氧化鈉溶於水中，便可製得氫氧化鈉：

$$Na2CO3 -> Na2O + CO2 ^$$

$$Na2O + H2O -> 2 NaOH$$

另外，也可利用複分解制備氫氧化鈉，碳酸鈉（俗稱為蘇打）與氫氧化鈣（俗稱為熟石灰）的反應方程式如下所示：

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

## 安全性

氫氧化鈉固體或其溶液皆能灼傷皮膚，對無防護措施者可造成永久性傷害（如疤痕）。倘若讓氫氧化鈉直接接觸眼睛的話，嚴重者甚至可造成失明。個人防護措施，諸如橡膠手套、防護衣與護目鏡等便能大大降低接觸氫氧化鈉所帶來的危險。

氫氧化鈉溶於水中（如稀釋），抑或是與酸反應，都會放出大量的熱量，可能導致灼傷或點燃易燃物（如有機溶劑）。除此之外，氫氧化鈉能夠腐蝕一些金屬（如鋁）生成易燃的氫氣，還能夠輕度腐蝕玻璃製品，應慎選儲存氫氧化鈉的容器材質。

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

## 參看

- 鹼
- 氫氧根：氫氧化鉀、氫氧化鈣
- 皂化反應

## 外部連結

- Chemistry WebBook上的化學數據
- 科學空間

## 基本資料

- 日語原文：氫氧化鈉
- IUPACName：Sodium hydroxide
- 其他名稱：燒鹼、固鹼、粒鹼、片鹼、苛性鈉、火鹼、液鹼。哥士的此稱呼主要出現在香港。港人取了其英文別名「caustic soda」中的「caustic」譯音，故讀作「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
- 化學式：NaOH
- MolarMass：40.00
- 外貌：白色不透明的蠟狀固體
- 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：引起嚴重灼傷-刺激呼吸系統及皮膚
- SPhrases：上鎖儲存並防止兒童觸及, 接觸眼睛後立即用大量清水沖洗並求醫, 穿戴適合的手套及護眼護臉裝備, 發生事故或感到不適時立即求醫，可能的話出示標籤
- NFPA-H：4
- NFPA-F：0
- NFPA-R：0
- NFPA-O：ALK
- FlashPt：不可燃
- 類型：氫氧化物