Natriumhydroxyde, - bijtende soda, natronloog, NaOH. Aan de lucht trekt n. sterk vocht en koolzuur aan. In water lost het onder groote warmteontwikkeling op.
De oplossing reageert sterk alkalisch, daar de stof een van de sterkste basen is. De oplossing tast de huid, weefsels en allerlei stoffen sterk aan, vandaar de naam bijtende soda. — De fabrikatie van het n. geschiedt òf langs zuiver chemischen weg, òf tegenwoordig hoe langer hoe meer langs den weg der electrolyse.
A. Zuiver chemische bereiding. Deze berust meestal in hoofdzaak op de omzetting van soda met gebluschte kalk volgens de vergelijking: Na2CO3 + Ca(OH2) ⇄ 2NaOH + CaCiO3. De omzetting is evenwel omkeerbaar, in dier voege, dat in verdunde oplossingen naar verhouding het meeste natriumcarbonaat in hydroxyd wordt omgezet. Door geconcentreerde NaOH wordt calciumcarbonaat merkbaar ontleed. Men gebruikt daarom technisch niet sterker soda-oplossingen dan ± 10%, in welk geval men kan aannemen, dat rond 97% van het carbonaat in hydroxyd wordt geconverteerd. Als uitgangsmateriaal dient in Duitschland gewoonlijk zuivere soda, vervaardigd volgens het ammoniaksoda-procédé (zie onder NATRIUMCARBONAAT). In Engeland daarentegen bestaan nog eenige fabrieken, welke volgens het Leblanc-sodaproces (zie onder NATRIUMCARBONAAT) werken, en dan de „black ash” uit de revolverovens niet op soda, doch direct op hydroxyd verwerken. In beide gevallen wordt een oplossing gemaakt van zoodanige sterkte, dat de resulteerende hydroxydloog ongeveer 13° Beaumé wordt, en deze loog wordt gebracht in kookketels, waarin ijzeren manden met ongebluschte kalk hangen.
Verhit wordt door het inblazen van directen stoom, terwijl onder in den ketel een krachtige luchtstroom wordt geblazen, welke vooreerst de noodige roering bewerkstelligt, en verder ook door oxydatie van de verontreinigende ferroverbindingen tot ferrioxyde de afscheiding daarvan bevordert. Zoodra de reactie beëindigd is, wordt de vloeistof door bezinking van het neergeslagen calciumcarbonaat gescheiden, en daarna in multiple-effect (zie EFFECT) verdamplichamen geconcentreerd tot omstreeks 40° B. Daarbij scheiden zich verschillende verontreinigende natriumzouten (carbonaat, chloride, sulfaat) af, welke worden weggenomen door filterpersen tusschen de verschillende lichamen. Ten slotte wordt de vloeistof in gietijzeren open kookpannen tot op ca. 500° C. gekookt, waarna gesmolten n. overblijft. Door toevoeging van een klein weinig salpeter aan de pan worden nog eenige verontreinigingen, speciaal ijzercyaniden, door oxydatie ontleed en in onoplosbaren vorm overgevoerd. Na voldoende bekoeling wordt de nog vloeibare inhoud van de pan in plaatijzeren bussen of vaten geschept, waarin ze stolt, waarna de bussen luchtdicht worden afgesloten of gesoldeerd. Het gewone eindproduct van de fabrieken bevat 60-80% NaOH, en als verontreinigingen hoofdzakelijk natriumcarbonaat, chloride, sulfaat en wat water. Dat uit ammoniaksoda bevat meer chloride als dat uit Leblanc-asch, doch is overigens zuiverder.
Behalve deze algemeen gebruikelijke hydroxydbereiding, is in sommige Solvay-fabrieken nog een andere zuiver chemische methode in gebruik, n.l. die volgens Löwig. Hierbij wordt natriumcarbonaat (Solvay-soda) of zelfs natriumbicarbonaat in revolverovens bij flinke roodgloeihitte verhit met ijzeroxyde, waarbij een natriumferriet, NaFeO2, ontstaat volgens de vergelijking: Na2CO3 + Fe2O3 ➝ 2NaFeO2 + CO2. Wordt dit in aanraking gebracht met water, dan ontleedt het volledig in ijzeroxyd en natriumhydroxyd volgens de vergelijking: 2NaFeO2 + H2O ➝ 2NaOH + Fe2O3. Men kan langs dezen weg direct een vrij sterke loog krijgen, hetgeen het groote voordeel der methode beteekent. Voor onzuivere (Leblanc-)soda is het proces wegens de dan optredende nevenreactie weinig economisch. Zoowel het kalkprocédé als het Löwig-procédé verliezen voortdurend aan beteekenis door den opbloei der:
B. Electrolytische bereiding. Gewoonlijk dient hierbij een oplossing van keukenzout (natriumchloride) als uitgangspunt. Wordt deze met behulp van den electrischen stroom ontleed (zie ELECTROLYSE), dan ontstaat aan de positieve pool (anode) chloor, en aan de negatieve pool (kathode) primair natriummetaal, dat echter door het omringende water onmiddellijk in natriumhydroxyde wordt omgezet onder ontwikkeling van waterstof, welk gas dus steeds een bijproduct is. Worden geen bijzondere voorzorgsmaatregelen genomen, dan verbindt zich bovendien het anodische chloor met het kathodische hydroxyd onder vorming van hypochlorieten, resp. chloraten. De technische apparaten zijn er daarom alle op ingericht op de een of andere wijze deze vereeniging van anode- en kathodevloeistef tegen te gaan. Zij vervallen in drie groepen, te weten 1e. Kwikzilver-toestellen.
Hierbij worden anode en kathode geheel effectief gescheiden door een laag kwik. De meest gebruikte uitvoeringen zijn die van Solvay-Kellner, en die van Castner-Kellner. De eerste werkt met continu stroomend kwik als kathode, dat natriumamalgaam in zich opneemt bij zijn passage onder koolanoden tot een gehalte van ca, ¼% . Ook de electrolyt, een geconcentreerde zoutoplossing, stroomt continu door. Het amalgaamhoudende kwik wordt met stoom ontleed, waardoor een geconcentreerde natriumhydroxydeloog wordt verkregen. Bij de apparaten volgens Castner-Kellner wordt de circulatie bewerkt door een zwak schuddende beweging van het geheele toestel. Beide genoemde toestellen leveren een loog van ca. 20% gehalte, welke het groote voordeel heeft, vrij van chloriden te zijn en dus zuiver hydroxyd levert.
2e. Diaphragma-toestellen. De scheiding tusschen anode- en kathodevloeistof, welke bij de kwik-apparaten volledig was, is bij de onderhavige toestellen slechts bewerkt door een min of meer poreus diaphragma, waardoor wel een minder effectieve scheiding wordt verkregen, daarentegen de constructie veel eenvoudiger en goedkooper wordt. Door de diffusie ontstaat een beetje hypochloriet, dat soms in de geproduceerde loog blijft, of ook, n.l. aan de anode, de koolelectrode aangrijpt en daarmee koolzuur vormt, dat dan als verontreiniging in het chloor komt. Tot de eenvoudigste uitvoeringen behooren de toestellen van Outhenin-Chalandre en van „Griesheim Elektron” (1890). De stroomdichtheid bedraagt tot 2 Amp. per d.M.2, de spanning per cel ongeveer 4,0 Volt. De anode, vroeger algemeen van kool, wordt tegenwoordig veelal van electrisch gesmolten ijzeroxyd gemaakt, hetgeen bestendiger is tegen het chloorgas. De poreuze cementpotten worden gemaakt door aan de cementspecie zoutzuur en sterke pekel toe te voegen, en na het drogen de werkstukken uit te trekken met water.
De geheele operatie in de Griesheim-cel wordt gewoonlijk bij ruim 80° C. uitgevoerd, reden waarom elke bak omgeven is door een stoommantel en een warmte-isoleerende laag. De vereischte badspanning wordt hierdoor verlaagd. Zeer veel gebruikt is ook het toestel van Hargreaves-Bird, oorspronkelijk voor natriumhydroxyd, tegenwoordig meer in het bijzonder voor de verdere bereiding van soda daaruit. Het diaphragma is hier gemaakt van dun asbest en wordt gedragen door de kathode van kopergaas. Veel gecompliceerder is dat van Townsend. Als nieuw brengt het een petroleumafsluiting tusschen kathode- en anodevloeistof, behalve nog een poreus diaphragma.
3e. Kloktoestellen. Bij deze derde groep van electrolyseurs ten slotte wordt in het geheel geen scheidingswand tusschen anode en kathode aangebracht, doch de vermenging van beide vloeistoffen door de constructie van het toestel zelve vermeden. Essentieel is hierbij het opsluiten van de anode in een klok, gewoonlijk van resistent aardewerk of van cement. De werking berust verder wezenlijk op het hoogere soortelijk gewicht van de natriumhydroxyde-loog vergeleken met den pekel, waaruit ze ontstaat. Het oudste is het apparaat van Aussig. Het toestel van Billiter-Leykam is nieuwer en komt veel in gebruik. Het is een overgang tusschen de klok- en de diaphragma-apparaten, daar de ijzeren kathode in asbest is verpakt. Het rendement is zeer hoog, hetgeen deze constructie zeer gezocht maakt.
De concentratie der geproduceerde loog komt boven 15%. — Naast deze electrolyseurs, welke uitgaan van natriumchlorideoplossingen, zijn hier en daar procédés uitgewerkt, welke het chloride in gesmolten toestand electrolyseeren. Het meest bekend hiervan is het procédé-Acker. Het heeft, vergeleken met de bovenbeschreven electrolyseurs, een zeer laag rendement, daarentegen het voordeel, dat men er direct vrijwelwatervrij hydroxyd mee bereidt, dat bovendien zeer zuiver is. De stroomdichtheid is ongeveer 300 Amp. per d.M.2, de temperatuur van het bad ± 850° C. Een installatie, werkende met dit proces, aan de Niagara-Falls, werd in 1907 door brand vernield, en sindsdien niet weer opgebouwd. In het procédé van Vautin wordt gesmolten tin als kathode gebruikt. — N., in den handel meestal kaustieke of bijtende soda genoemd, wordt in zeer groote hoeveelheden gebezigd, in het bijzonder voor de zeepindustrie (z. d.), voor harde zeep en bij de vervaardiging van hout- en stroocellulose voor de papierindustrie (zie PAPIER). Vooral in N.-Am. hebben de meeste groote papierfabrieken hun eigen electrolytische hydroxydinstallatie. Daarnaast worden groote hoeveelheden gebezigd voor het reinigen en extraheeren van petroleum- en teeroliën en voor de alkalismelting van organische preparaten, in het bijzonder bij de vervaardiging van alizarine voor organische kleurstoffen. Het gehalte wordt, evenals voor gewone soda, in Engeland aangegeven als % Na2O, in Duitschland daarentegen als aequivalent van % Na2CO3.
Zuiver NaOH is dan in Duitschland 132,5 procentig (!), aangezien 1 dl. NaOH evenveel Na2O bevat als 1,325 dl. Na2CO3. In Engeland heet het 77,5 procentig, daar net 77,5% Na2O bevat. De totale wereldproductie van n., inclusieve dat voor eigen gebruik, is op minstens 600.000 ton per jaar te begrooten, waarvan rond 100.000 ton in Duitschland, 200.000 ton in Engeland, en de rest grootendeels in N.-Amerika. Door electrolyse wordt naar taxatie ongeveer 100.000 ton vervaardigd.
