Hydroxyde de sodium

L'hydroxyde de sodium est un solide ionique de formule NaOH. La solution issue de la dissolution de ce cristal est appelée soude, voire soude caustique. La solution aqueuse d'hydroxyde de sodium est encore vendue sous le nom de « lessive de soude ».

À noter que « soude caustique » ne veut pas dire concentrée : c'est simplement pour préciser clairement que ce n'est pas du carbonate de soude (Na₂CO₃), jadis appelé soude également.

L'hydroxyde de sodium se présente généralement sous la forme de pastilles ou de billes blanches, corrosives et hygroscopiques. La soude est une solution chimique transparente et corrosive.

L'ion hydroxyde est une base forte.

[modifier] Techniques de fabrication

Structure spatiale du réseau cristallin de l'hydroxyde de sodium

[modifier] Historique

Dans l'Antiquité, on utilisait la soude végétale. La soude, mot qui désignait alors le carbonate de sodium, provenait des cendres obtenues par la combustion de plantes halophytes comme la salicorne ou les Soudes. La soude caustique est ensuite obtenue par caustification (voir ci-dessous). En 1791, le chimiste Nicolas Leblanc invente un procédé permettant d'obtenir du carbonate de sodium à partir d'eau de mer, procédé qui sera supplanté par le procédé Solvay en 1861 (de Ernest Solvay). Ces procédés permettent de réduire les coût de revient de la soude. À la fin du XIX^e siècle l'avènement de l'électricité permet la production directe de soude par électrolyse d'une solution de chlorure de sodium. Aujourd'hui 99% de la soude produite est d'origine électro-chimique.

pastilles de soude

[modifier] Électrolyse de saumure (eau saturée en sel)

La soude est obtenue par électrolyse du chlorure de sodium NaCl.

La soude s'obtient pour le moment majoritairement par une électrolyse à mercure (anode : titane ; cathode : mercure). Cette opération produit en même temps du chlore, de la soude et de l'hydrogène. Mais le mercure est un métal lourd nocif par bioaccumulation et à très faible dose, plus encore lorsqu'il est transformé en mono- ou di-méthylmercure par les bactéries. Il est volatile 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 la raison pour laquelle ce procédé disparaîtra d'ici 2020 et est en cours de remplacement par des électrolyses à membranes^{[réf. nécessaire]}.

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.

Le procédé par électrolyse à diaphragme ne donne pas de la soude pure mais un mélange de soude et de sel, et il faut dépenser beaucoup d'énergie pour obtenir de la soude à peu près pure ; donc le procédé au mercure est beaucoup plus économe en énergie : il n'est pas si mauvais que cela si toutes les précautions sont prises pour éviter les pertes de mercure. Les pertes de mercure sont si faibles que si l'énergie électrique vient du charbon, la pollution par le mercure contenu dans le charbon est supérieure.

[modifier] À partir de carbonate de sodium

Cette technique était celle utilisée autrefois. 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 + Ca(OH)₂ –––> CaCO₃ + 2NaOH

Fabrication de la chaux :

Par calcination du calcaire (CaCO₃) aux environ de 900 °C on obtient de la chaux vive (oxyde de calcium : CaO) et un fort dégagement de gaz carbonique (CO₂):

La réaction s'accompagne d'une perte de masse d'environ 45 %, correspondant à la perte en gaz carbonique selon la formulation chimique suivante :

CaCO₃ ---> CaO + CO₂

La transformation de chaux vive en chaux éteinte, s'effectue par ajout d'eau (H₂O). Cette opération d'extinction produit l'hydroxyde de calcium Ca(OH)₂ avec un fort dégagement de chaleur:

$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 +1155 kJ/kg_{CaO}$

[modifier] Utilisations

Solubilité aqueuse

L'hydroxyde de sodium est utilisé en grande quantité par plusieurs industries, principalement en tant que base notamment pour la fabrication des pâtes et papiers, de produits chimiques et plastiques, du savon et de produits détergents en général, de certains textiles artificiels, de l'aluminium (traitement de la bauxite). La soude sert à réguler le pH et régénérer les résines échangeuses d'ions des stations de traitement des eaux.
En agro-alimentaire elle sert à nettoyer les installations (circuits, bouteilles), modifier l'amidon, épluchage chimique, etc. Les déboucheurs chimiques sont souvent à base d'hydroxyde de sodium.

La production mondiale de 1998 était d'environ 45 millions de tonnes. L'hydroxyde de sodium est la base la plus communément utilisée en laboratoire.

La soude peut être utilisée pour stocker de l'énergie solaire sous forme chimique. En effet, la réaction entre la soude 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 soude est également utilisée comme un réactif pour des tests de chimie. En effet, en présence de certains cations métalliques, la soude forme un précipité d'une certaine couleur.
La soude est utilisée dans certains produits défrisants pour cheveux, mais a tendance à être abandonnée dans les cosmétiques modernes.

cation métallique	couleur du précipité
Cu²⁺	bleu
Fe²⁺	vert
Fe³⁺	marron
Zn²⁺	blanc
Al³⁺	blanc
Ag⁺	blanc

[modifier] Sécurité

Exposé des risques et mesures de sécurité
R: 35	Cause de graves brûlures.
S: 26	En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l'eau et consulter un spécialiste.
S: 37/39	Porter des gants appropriés. Porter un appareil de protection des yeux / du visage.
S: 45	En cas d'accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible lui montrer l'étiquette).

[modifier] Effets sur la santé

L'hydroxyde de sodium réagit violemment avec l'eau, risquant ainsi de provoquer des éclaboussures dangereuses.Lorsque mélangé avec de l'eau, la température du mélange augmente jusqu'à atteindre une température proche de celle du point d'ébullition de l'eau, soit 100 degrés celsius. La soude caustique est irritante et corrosive pour la peau, les yeux, les voies respiratoires et digestives. Elle doit être manipulée avec des gants, des lunettes de protection et une protection des voies respiratoires. En cas de contact avec la peau, rincez abondamment avec de l'eau et consultez un médecin. En cas d'ingestion accidentelle, il ne faut pas faire vomir. Enfin en cas de contact avec les yeux il faut rincer ceux-ci 15 minutes sous l'eau courante et ensuite consulter un médecin.