수산화 나트륨 (NaOH)

요      약

 부식성이 강하므로 가성(苛性)소다라고도 한다. 영국에서 무수탄산나트륨(소다회)과 수산화칼슘(소석회)을 반응시켜, 처음으로 수산화나트륨을 공업 생산하는 데 성공한 것으로 알려져 있다. 처음에는 르블랑법으로 얻은 탄산나트륨을 원료로 썼기 때문에, 질이 좋지 못하였다. 그러나 그 후 암모니아-소다법이 완성되어, 질이 좋은 수산화나트륨을 얻을 수 있게 되었다.

 

 뒤이어 1900년경 염소(鹽素)를 부생(副生)하는 식염수(食鹽水)의 전기분해에 의한 방법이 완성되었다. 염소의 수요 증가와 더불어 이 방법이 채택되면서부터(1968년쯤부터) 암모니아-소다법에 의한 생산은 중지되었다.. 

 제품으로서 시판되고 있는 것에는, 융해시킨 다음 드럼통에 붓고 고체화시킨 것과, 조각이나 막대 모양 또는 반구형(半球形)의 정제(錠劑)로 만든 것 등이 있다.수용액 상태로 시판되는 제품은 공업용 염을 전기분해 하여 제조한 것이다. 

 현재 수산화나트륨은 알칼리원으로 광범위하게 사용되고 있는 기초화학제품으로 섬유, 비누, 제지, 식품, 전기 등 거의 모든 분야에 사용되고 있으며, 최근에는 환경오염 문제가 심각하게 대두됨에 따라 수질 및 대기오염 방지 시설에도 많이 사용되고 있다.

성      질

 수산화나트륨의 화학식은 NaOH이다. 순수한 것은 무색의 투명한 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 이산화탄소를 흡수한다. 그러면 탄산나트륨이 되어, 결정을 석출한다. 물에 잘 녹으며, 그때 다량의 열을 발생한다.. 

 수용액은 강한 알칼리성이며, 용해도는 물 100g에 대하여 0℃에서 42g, 100℃에서 347g이다. 알코올이나 글리세롤에는 잘 녹지만, 에테르나 아세톤에는 녹지 않는다. 강하게 가열해도 산화물과 물로 분해하지 않는다. 그러나 쉽게 융해하여 금•백금•규산 등을 침식하므로, 융해 수산화나트륨은 은•니켈 등의 용기를 써서 취급해야 한다.

 수산화나트륨의 이러한 성질을 이용한 알칼리 융해법은, 보통 방법으로는 잘 반응하지 않는 암석을 처리하는 데 이용된다. 또 탄소와 반응하여 포름산나트륨 HCOONa가 되고, 유지(油脂)를 비누화하여 비누와 글리세롤을 만든다. 또한 단백질이나 셀룰로오스 등의 유기물을 분해하는 작용이 강하다. 

  제 조 법

 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. 

물 리 적 특 성

• 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)

비  중  표 (2)