L'hydroxyde de sodium est un solide blanc de formule chimique NaOH. Pur, il est appelé communément soude caustiqueL'appellation Soude caustique provient de la caustification ou caustication, opération d'ajout de chaux vive ou de lait de chaux, décrite infra, provoquant (à chaud c'est-à-dire à ébullition du lait de chaux) une réaction chimique que les Anciens faisaient subir à l'alcali carbonate de sodium, pour disposer de soude caustique. La soude dite minérale était à base de carbonate de sodium (Na2CO3). L'hydroxyde de sodium est décrit dans le Grand Larousse du début du en ces termes désuets : « hydrate de sodium ». ou soude mais ce dernier terme est ambigu car il est aussi utilisé pour désigner le carbonate de sodium (soude Solvay). À température et pression ambiantes, il se trouve sous la forme cristalline d'un solide ionique. Il est fusible vers , il se présente généralement sous forme de pastilles, de paillettes ou de billes blanches ou d'aspect translucide, corrosives. Il est très hygroscopique, il est d'ailleurs aussi souvent commercialisé sous la forme dissoute dans l'eau. Il y est en effet très soluble. Il est également très soluble dans l'éthanol FAO, Monograph 1 (2006) Sodium hydroxyde INS number: 524 . Sa dose journalière admissible est non spécifiée depuis 1966. Le code du travail français ne permet pas à des mineurs de fabriquer ou de manipuler ce produit chimiquehttp://www.legifrance.gouv.fr/affichCode.do?idSectionTA=LEGISCTA000018532678&cidTexte=LEGITEXT000006072050&dateTexte=20121229.
Sa présentation la plus connue est celle dissoute dans l'eau, c'est-à dire en solution aqueuse, souvent appelée soude, ou encore lessive de soude. C'est une solution basique, transparente, visqueuse, encore plus corrosive qu'à l'état pur en raison de son aspect mouillant, qui augmente l'action et le contact avec la peau.
Ce produit, matière importante de l'industrie chimique, capitale pour le contrôle d'un milieu alcalin ou la régulation d'acidité dans un procédé, est aussi courant dans le commerce, sous forme de paillette ou de solution ; il est vendu par exemple comme déboucheur de canalisations, produit de nettoyage ou agent de neutralisation (d'acides).
Propriétés physico-chimiques Les propriétés chimiques de l'hydroxyde de sodium sont surtout liées à l'ion hydroxyde HO− qui est une base forte. En outre, l'hydroxyde de sodium réagit avec le dioxyde de carbone () de l'air et se carbonate.
Solubilité 400px|gauche|vignette|Courbe de solubilité de l'hydroxyde de sodium dans l'eau.
La solubilité de l'hydroxyde de sodium caustique dans l'eau augmente avec la température, à pression constante ou ambiante.. Elle est de à (solution à 50 %) et atteint à Tableau de solubilité des principaux produits chimiques, in H. Ibert, Chimie technique, formulaire des éditions Mac-Graw Hill, Paris, 1985, traduit en français par Francis Pichon ..
Cette solubilité élevée, très supérieure par exemple à celle de la chaux ou des autres hydroxydes alcalino-terreux, l'abondance de sa production industrielle et son prix de revient inférieur à celui de la potasse caustique, en font la base minérale la plus utilisée dans le monde.
Propriétés physiques à Évolution de la masse volumique de la solution aqueuse en fonction de la concentration : Titre massique (%) Molarité () Masse volumique (g/cm) 0,5 0,125 1,0039 1,0 0,252 1,0095 2,0 0,510 1,0207 3,0 0,774 1,0318 4,0 1,043 1,0428 5,0 1,317 1,0538 6,0 1,597 1,0648 7,0 1,883 1,0758 8,0 2,174 1,0869 9,0 2,470 1,0979 10,0 2,772 1,1089 11,0 3,080 1,1199 12,0 3,393 1,1309 13,0 3,711 1,1419 14,0 4,036 1,1530 15,0 4,365 1,1640 16,0 4,701 1,1751 17,0 5,041 1,1861 18,0 5,387 1,1971 19,0 5,739 1,2082 20,0 6,096 1,2192 22,0 6,827 1,2412 24,0 7,579 1,2631 26,0 8,352 1,2848 28,0 9,145 1,3064 30,0 9,958 1,3277 32,0 10,791 1,3488 34,0 11,643 1,3697 36,0 12,512 1,3901 38,0 13,398 1,4102 40,0 14,300 1,4299
Techniques de fabrication vignette vignette
Historique Dans l'Antiquité, on utilisait la soude soit d'origine minérale soit d'origine végétale. La soude, prototype de l'alcali minéral, désigne alors un carbonate de sodium plus ou moins pur, qui provenait dans le premier cas de dépôts lacustres à base de natron, éventuellement purifiés et séchés, et dans le second, des sels de lixiviation des cendres obtenues par la combustion de plantes halophytes comme la salicorne ou les Soudes. L'hydroxyde de sodium était ensuite obtenu par caustification du carbonate (voir ci-dessous).
Entre 1771 et 1791, le chimiste Nicolas Leblanc invente un procédé permettant d'obtenir du carbonate de sodium à partir d'eau de mer, procédé coûteux en combustible qui sera supplanté par le procédé Solvay plus économique entre 1861 et 1864 (mis au point par l'entrepreneur et chimiste belge Ernest Solvay). Ces procédés, surtout le second, permettent de réduire les coûts de revient de la soude et font disparaître les anciennes techniques.
À la fin du , l'avènement de l'électricité permet la production directe d'hydroxyde de sodium par électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium, dont les deux compartiments d'électrode sont séparés par une membrane évitant la migration des gaz dissous.
On a ainsi les deux demi-réactions suivantes : l'ion chlorure dissous est oxydé en chlore gazeux au contact de l'anode : 2 Cl−(solvaté) → Cl2(gaz) + 2 e− ; la molécule d'eau, préalablement décomposée à la cathode en proton solvaté ou ion hydronium et ion hydroxyde, permet d'expliquer le dégagement du gaz hydrogène par réduction du proton H+ et l'alcalinisation corrélative du milieu aqueux : 2 (solvant liquide) + 2 e− → H2(gaz) + 2 HO−(solvaté)
soit la réaction globale caractéristique de l'électrolyse de l'eau salée : 2 NaCl(aq.) + 2 → 2 NaOH(aq.)+ Cl2(gaz) + H2(gaz)
Aujourd'hui, 99 % de l'hydroxyde de sodium produit est d'origine électrochimique.
thumb|left|200px|Pastilles de soude.
Électrolyse de saumure (eau saturée en sel)
La soude est obtenue par électrolyse du chlorure de sodium (NaCl).
Il s'obtenait majoritairement par une électrolyse avec cathode de mercure (anode : titane ; cathode : mercure). Cette opération produit en même temps du chlore, de l'hydroxyde de sodium en solution et de l'hydrogène. Mais le mercure est un métal lourd nocif à très faible dose par bioaccumulation, plus encore lorsqu'il est transformé en mono- ou di-méthylmercure par les bactéries. Il est volatil et non dégradable, et passe facilement la barrière des poumons, ce qui en fait un des polluants majeurs de l'environnement, en augmentation dans toutes les mers. C'est l'une des raisons pour lesquelles les sociétés européennes impliquées se sont engagées à faire disparaître ce procédé à l'horizon 2020, procédé en cours de remplacement par des électrolyses à membranes Rapport final de la Commission européenne sur le cycle du mercure, février 2004..
Il existe un autre procédé : électrolyse à diaphragme, qui comportait de l'amiante, substituée en France par un matériau composite depuis la fin des années 1990.
À partir de carbonate de sodium Cette technique était celle utilisée autrefois en Égypte ou en Turquie. Elle est encore utilisée en Amérique du Nord où se trouvent des gisements naturels de carbonate de sodium. C'est un ajout de chaux au carbonate de sodium. On parle de caustification ou de caustication. La réaction s'écrit : Na2CO3(solide) + Ca(OH)2(aq.) → CaCO3 + 2 NaOH(solide après évaporation de l'eau du lait de chaux)
Stockage thumb|Deux fûts industriels en fibre de verre contenant de la soude caustique Un stockage soigneux est requis lors de la manipulation de l'hydroxyde de sodium, notamment pour les volumes en vrac. Il est toujours recommandé de suivre les directives de stockage appropriées pour le NaOH et de maintenir la sécurité des travailleurs et de l'environnement, étant donné le risque de brûlure que présente ce produit chimique.
L'hydroxyde de sodium se stocke souvent dans des bouteilles pour une utilisation à petite échelle en laboratoire, dans des grands récipients pour vracs (GRV) pour la manutention et le transport de marchandises, ou dans de grands réservoirs de stockage fixes d'un volume pouvant atteindre pour la fabrication ou les usines de traitement des eaux usées qui en font un usage intensif. Les matériaux courants compatibles avec l'hydroxyde de sodium et souvent utilisés pour son stockage comprennent : le polyéthylène (PEHD, usuel, le PER, moins courant), l'acier au carbone, le polychlorure de vinyle (PVC), l'acier inoxydable, et le plastique à renfort de verre (PRV, avec un revêtement résistant).
L'hydroxyde de sodium doit être conservé dans des récipients hermétiques afin de préserver sa normalité, car il absorbe l'eau et le dioxyde de carbone présents dans l'air ambiant.
Utilisations industrielles importantes La production annuelle mondiale entre 1991 et 1998 est estimée à 45 millions de tonnesLa France n'en produisait que 3,2 %..
Dans l'industrie chimique L'hydroxyde de sodium est utilisé en grande quantité par plusieurs industries. La moitié de la production reste dans l'industrie chimique, où elle participe à l'élaboration de plus de 400 produits de base, par des procédés de chimie minérale ou de synthèse organique.
L'autre emploi, principalement en tant que base, la rend indispensable, par ordre décroissant des besoins : à la fabrication des pâtes à papier ; à l'industrie des produits de nettoyage : savons, détergents, les déboucheurs chimiques sont souvent à base d'hydroxyde de sodium ; au traitement des eauxLa soude, agent de neutralisation, sert à réguler le pH et régénérer les résines échangeuses d'ions des stations de traitement des eaux. ; au lavage des gaz ; dans l'industrie pétrolière ; dans l'industrie de l'aluminium : à la préparation du minerai (attaque ou traitement de la bauxite du procédé Bayer), lors des préparations par immersion dans une solution plus ou moins concentrée, décapages des pièces avant les traitements anticorrosion par anodisation et les préparations de soudure ; dans l'industrie textile : traitement des fibres naturelles (cellulose), obtention de fibres régénérées, de la rayonne ou soie synthétique, dans l'industrie de certaines fibres textiles artificielles et des plastiques ; dans l'industrie des colorants…
La soude est utilisée dans certains produits défrisant pour cheveux, mais a tendance à être abandonnée dans les cosmétiques modernes.
Dans l'agroalimentaire L'hydroxyde de sodium sert à : nettoyer les installations (circuits, bouteilles) ; modifier l'amidon ; dans le raffinage de l'huile alimentaireKarleskind Alain, Manuel des corps gras, 1992, Éd. Lavoisier, 1500 ; épluchage chimique ; c'est aussi un additif alimentaire ()., il sert comme régulateur de l’acidité. et il est utilisé dans une large gamme de produits..
Dans l'énergétique La soude peut être utilisé pour stocker de l'énergie solaire sous forme chimique. En effet, la réaction entre l'hydroxyde de sodium (ou la soude, sa solution aqueuse) et l'eau est fortement exothermique. Une fois la soude diluée, il suffit d'utiliser directement l'énergie solaire pour faire s'évaporer l'eau et revenir à l'état initial.
La réaction de l'hydroxyde de sodium avec l'eau et l'aluminium produit un dégagement d'hydrogène qui peut faire fonctionner un moteur à explosion sans émission de dioxyde de carbone.
Dans les laboratoires d'analyse et industries chimiques L'hydroxyde de sodium est la base la plus communément utilisée en laboratoire. Elle sert à de nombreux dosages, ainsi qu'à la précipitation d'hydroxydes. Elle intervient dans les réactions d'hydrolyse.
La soude est également utilisée comme un réactif pour des tests de chimie. En effet, en présence de certains cations métalliques, elle forme un précipité d'une certaine couleur (et de formule générale M(OH)n, où M est le métal).
Cation métallique Couleur du précipité Cu2+ bleu Fe2+ vert Fe3+ rouille Zn2+ blanc Al3+ blanc Ag+ blanc
Dangers Effets sur la santé