水酸化ナトリウム
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°C)、沸点 1661 K(1387.85°C)、密度 2.13 g cm。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 L)。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)、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}}
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。
石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。
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つの水溶液を混ぜる)。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。