Transcript 기 술 자 료 집
기술자료집 ㈜두성테크 수산화 나트륨 (NaOH) 요 약 부식성이 강하므로 가성(苛性)소다라고도 한다. 영국에서 무수탄산 나트륨(소다회)과 수산화칼슘(소석회)을 반응시켜, 처음으로 수산화 나트륨을 공업 생산하는 데 성공한 것으로 알려져 있다. 처음에는 르 블랑법으로 얻은 탄산나트륨을 원료로 썼기 때문에, 질이 좋지 못하 였다. 그러나 그 후 암모니아-소다법이 완성되어, 질이 좋은 수산화 나트륨을 얻을 수 있게 되었다. 뒤이어 1900년경 염소(鹽素)를 부생(副生)하는 식염수(食鹽水)의 전 기분해에 의한 방법이 완성되었다. 염소의 수요 증가와 더불어 이 방 법이 채택되면서부터(1968년쯤부터) 암모니아-소다법에 의한 생산 은 중지되었다.. 제품으로서 시판되고 있는 것에는, 융해시킨 다음 드럼통에 붓고 고 체화시킨 것과, 조각이나 막대 모양 또는 반구형(半球形)의 정제(錠 劑)로 만든 것 등이 있다.수용액 상태로 시판되는 제품은 공업용 염 을 전기분해 하여 제조한 것이다. 현재 수산화나트륨은 알칼리원으로 광범위하게 사용되고 있는 기초 화학제품으로 섬유, 비누, 제지, 식품, 전기 등 거의 모든 분야에 사 용되고 있으며, 최근에는 환경오염 문제가 심각하게 대두됨에 따라 수질 및 대기오염 방지 시설에도 많이 사용되고 있다. 성 질 수산화나트륨의 화학식은 NaOH이다. 순수한 것은 무색의 투명 한 결정이지만, 보통은 약간 불투명한 흰색 고체다. 탄산나트륨 등의 불순물을 함유하고 있다. 상온에서는 사방정계(斜方晶系) 이다. 완전히 탈수시킨 수산화나트륨의 녹는점은 328℃이지만, 보통은 약간의 수분이 들어 있어 318.4℃이다. 끓는점 1,390℃, 비중 2.13이다. 조해성(潮解性)이 강하여 공기중에 방치하면, 습기와 이산화탄 소를 흡수한다. 그러면 탄산나트륨이 되어, 결정을 석출한다. 물 에 잘 녹으며, 그때 다량의 열을 발생한다.. 수용액은 강한 알칼리성이며, 용해도는 물 100g에 대하여 0℃에 서 42g, 100℃에서 347g이다. 알코올이나 글리세롤에는 잘 녹 지만, 에테르나 아세톤에는 녹지 않는다. 강하게 가열해도 산화 물과 물로 분해하지 않는다. 그러나 쉽게 융해하여 금·백금·규산 등을 침식하므로, 융해 수산화나트륨은 은·니켈 등의 용기를 써 서 취급해야 한다. 수산화나트륨의 이러한 성질을 이용한 알칼리 융해법은, 보통 방 법으로는 잘 반응하지 않는 암석을 처리하는 데 이용된다. 또 탄 소와 반응하여 포름산나트륨 HCOONa가 되고, 유지(油脂)를 비 누화하여 비누와 글리세롤을 만든다. 또한 단백질이나 셀룰로오 스 등의 유기물을 분해하는 작용이 강하다. 제조법 수산화나트륨의 제조법으로는 염화나트륨 전해법과 탄산나트륨 가성화법이 있다. ⑴ 염화나트륨 전해법 염화나트륨 수용액을 전기분해하면 수산화나트륨과 염소· 수소·기체가 동시에 얻어진다. 이 방법을 전해소다법이라고 하며, 이렇게 얻어진 수산화나트륨은 전해소다라 한다. 이 방법에는 격막법과 수은법 및 이온교환막법의 3가지가 있다. ① 격막법 양극과 음극 사이에 석면으로 만든 격막을 설치하여 전기분해한다. 그러면 양극실에는 염소가, 음극실에는 수소와 수산화나트륨이 생긴다. 이 방법은 오래 전부터 행해져 왔다. 그러나 수산화나트륨 의 순도가 낮고, 공정면에서 증발비(蒸發費)가 높아 비경제적이다. ② 수은법 탄소를 양극으로, 수은을 음극으로 하여 전기분해한다. 그러면 양극실에는 염소가, 음극실에는 생성된 금속나트륨이 수은 에 녹아 아말감이 된다. 이 나트륨아말감을 해홍조(解汞槽)에 넣어 물과 반응키면 수산화나트륨을 얻을 수 있다. 수산화나트륨의 순 도는 높지만, 전력비가 높다. 또한 고가인 수은을 써야 하며, 수은 사용으로 인한 환경오염 문제가 야기된다. ③ 이온교환막법 최근에 실용화되어 가장 많이 쓰고 있는 방법이다. 격막법의 개량 법에 해당하는 제3의 전해소다법으로 주목받고 있다. 양이온교환막이 양이온실과 음이온실의 격리막으로 사용된다. 양극에서 염소가스가, 음극에서 수소 및 수산화나트륨이 얻어진다. 이때 생성된 수산화나트륨의 순도가 높다. ⑵ 탄산나트륨의 가성화법 암모니아법 또는 솔베이법이라고도 한다. 조중조(粗탄산수소나트륨) 수용액에 이산화탄소를 불어넣어 탄산나트륨 원액을 만들어 사용한다. 이 방법은 전해소다법이 발달되기 이전에 사용되었는데, 습식법과 건식법의 2가지가 있다. ① 습식법 석회법이라고도 한다. 탄산나트륨 수용액에 석회유(石灰乳)를 첨가 하여, Na₂CO₃＋Ca(OH)²→CaCO₃＋NaOH의 복분해 반응을 일으킨다. 그러면 침전시킨 탄산칼슘을 분리하고, 원액을 농축시킨다. 이때의 가성화율은 보통 90% 정도다. 가성화 반응 후의 액체 속에는 수산화나트륨이 10% 정도 포함되어 있다. 그러므로 이 액체를 증발 시켜 50% 정도로 농축하여 액체 수산화나트륨을 얻는다. ② 건식법 산화철법 또는 뢰비히법이라고도 한다. 습식법에서 생성된 액체 수산화나트륨을 다시 농축하여, 고형(固形) 수산화나트륨으로 만든다. 먼저 고상반응(固相反應)으로 탄산나트륨에 철산나트륨을 만든다. Na₂CO₃＋Fe₂O₃→ NaFeO₂＋CO₂ 가수분해하여 수산화나트륨을 얻고, 고체 산화철(Ⅲ)(산화제이철) 을 재생순환한다. NaFeO₂＋H₂O→ NaOH＋Fe₂O₃ 이 방법은 고농도의 수산화나트륨 용액을 얻을 수 있지만, 강염기 물질의 고온처리로 노재(爐材)가 부식되기 쉽다. 용 도 수산화나트륨은 비누·제지·펄프·섬유·염료·의약품·식품·전기 등 모든 분야 에 걸쳐 널리 사용되며, 특히 인조섬유 및 화학약품의 원료로 가장 많이 사용된다. 이렇게 수산화나트륨은 화학공업의 원료 이외에 석유정제공업·방직공업· 고무공업 등에 광범위하게 사용되며, 그 쓰임새는 다음과 같다. ① 섬유의 불순물을 제거하며, 염색 등의 가공에 적합하게 하는데 사용 ② 나일론의 주원료인 카프로락탐의 제조에 사용 ③ 금속강과의 표면처리, 광석의 정련과정 및 유리제조의 원료로 사용 ④ 지방산을 가성소다로 중화하여 비누로 만들고, 세제의 원료로 사용. ⑤ 고지의 잉크를 제거하는 데 사용(탈묵과정) ⑥ 화학조미료(글루타민산소다) 및 간장 제조에 사용 ⑦ 가성소다 유도품 제품(청화소다·규산소다) 등의 제조에 사용 ⑧ 전기 및 전자 분야에서는 불순물을 제거하는 데 사용 ⑨ 그밖에 PH 조절용 등으로 사용 그런데 수산화나트륨을 식품 제조에 사용 할 때는 식품이 완성되기 전에 중화 또는 제거 해야 한다. 일반적으로 수산화나트륨은 공기중의 탄산가스를 호흡하여, 그 표면에는 탄산나트륨이 되어 있으므로 이것을 제거 하기 위해서 수산화나트륨의 농후액을 만들어 1∼2일간 방치하면 탄산나트륨은 침전,추출되고, 이를 가지고 각종 농도의 식품을 만든다. 최근에는 환경오염 문제가 심각하게 대두됨에 따라 수질 및 대기 오염의 방지시설에도 많이 사용되고 있다. 주 의 수산화나트륨은 극약으로서 강한 부식성이 있다. 그러므로 취급 할 때 신중한 주의를 해야 한다. 진한 수용액 또는 고체가 피부에 닿았을 때는 일단 물로 잘 씻는다. 그런 다음 5∼10%의 황산마그네슘 수용액 (또는 아주 낮은 산기의 수용액)으로 씻은 후 다량의 물로 씻는다. 눈에 들어갔을 때는 가능한 한 많은 물과 붕산수로 잘 씻어야 한다. 마셨을 때는 다량의 식초나 레몬즙을 섞은 물을 많이 마시거나, 우유· 달걀 흰자위 등을 먹으면 효과적이다. 정 보 마 당 물리적특성 • 분자식 : NaOH • CAS Number : 1310-73-2 • 물리 · 화학적 특성 ◇ 외 관 : 흰색고체 또는 무색 · 무취의 액체 ◇ 분자량 : 40.0 ◇ 끓는점 : 2534F (1390℃) ◇ 용융점 : 604F (318℃) ◇ 증기압 : 100mmHg @ 1111℃ ◇ 비 중 : 2.130 (98%) ◇ 용매 가용성 ▶ 가용성 : 알코올, 그릴세롤 ▶ 불용성 : 아세톤, 에테르 비 중 표 (1) % s.p % s.p 1.0 1.012 14.0 1.158 2.0 1.023 15.0 1.170 3.0 1.034 16.0 1.181 4.0 1.045 17.0 1.192 5.0 1.057 18.0 1.204 6.0 1.068 19.0 1.215 7.0 1.079 20.0 1.226 8.0 1.091 21.0 1.237 9.0 1.102 22.0 1.248 10.0 1.113 23.0 1.259 11.0 1.125 24.0 1.270 12.0 1.136 25.0 1.281 13.0 1.147 26.0 1.292 비 중 표 (2) % s.p % s.p 27.0 1.303 40.0 1.440 28.0 1.314 41.0 1.450 29.0 1.325 42.0 1.460 30.0 1.336 43.0 1.470 31.0 1.347 44.0 1.480 32.0 1.357 45.0 1.490 33.0 1.368 46.0 1.499 34.0 1.378 47.0 1.509 35.0 1.389 48.0 1.518 36.0 1.399 49.0 1.528 37.0 1.410 50.0 1.537 38.0 1.420 51.0 1.550 39.0 1.430 52.0 1.560