Sodyum Hidroksit

Yaygın olarak kostik soda veya sudkostik olarak bilinen sodyum hidroksit (NaOH), oda sıcaklığında beyaz, kokusuz, higroskopik (nem çekici) bir katı olarak bulunan inorganik bir bileşiktir.^[1]^[2] Suda oldukça çözünürdür (20°C’de ağırlıkça %111’e kadar), çözünme sırasında önemli miktarda ısı açığa çıkarır ve sulu çözeltilerde tamamen ayrışma yeteneği nedeniyle güçlü bir baz işlevi görür.^[2] 40,00 g/mol molekül ağırlığına, 318°C erime noktasına ve 1.390°C kaynama noktasına sahip olup yanıcı değildir ancak metaller, dokular ve temas ettiği diğer malzemeler için oldukça aşındırıcıdır.^[1]^[2]

Endüstriyel olarak sodyum hidroksit, birincil olarak NaOH, klor gazı ve hidrojen gazı elde etmek için sodyum klorür (salamura) çözeltisinin elektrolizini içeren klor-alkali işlemiyle üretilir.^[1]^[3] Kostifikasyon (kostikleştirme) olarak bilinen alternatif bir yöntem, NaOH ve kalsiyum karbonat çökeltisi oluşturmak için sodyum karbonatın kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girmesini sağlar.^[2] Bu üretim, 2024 itibarıyla yıllık 80 milyon tonu aşan küresel ölçekte gerçekleşmektedir ve bileşik, nem çekici doğası nedeniyle genellikle değişen konsantrasyonlarda (örneğin %50 veya %73) sulu çözeltiler halinde işlenir.^[1]^[4]

Sodyum hidroksitin çok yönlülüğü, onu sayısız sektörde vazgeçilmez kılan güçlü alkali özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Kimya endüstrisinde, nötrleştirme ve sabunlaşma reaksiyonları yoluyla sabun, deterjan, suni ipek (rayon), kağıt, patlayıcılar, boyarmaddeler ve petrol ürünleri üretiminde kullanılır.^[2] Ayrıca pamuklu kumaşların işlenmesinde, metal temizleme ve elektrokaplamada, boksitten alümina ekstraksiyonunda ve belirli pillerde elektrolit olarak kritik bir rol oynar.^[1] Ek olarak, su arıtımında, gıda işlemede (örneğin meyve ve sebzelerin soyulması için genel olarak güvenli kabul edilen bir katkı maddesi olarak) ve lavabo/fırın temizleyicilerinde pH ayarlayıcı olarak görev yapar.^[1]^[2]

Faydasına rağmen sodyum hidroksit, maruz kalındığında ciltte, gözlerde ve solunum dokularında ciddi kimyasal yanıklara neden olabilen aşındırıcı bir madde olarak önemli tehlikeler oluşturur.^[1] Tozunun veya buğusunun solunması tahrişe veya akciğer ödemine yol açabilirken, yutulması gastrointestinal perforasyonla sonuçlanır.^[2] Mesleki maruziyet sınırları 2 mg/m³ izin verilen maruziyet sınırını (PEL) içerir ve taşıma yönetmelikleri kapsamında tehlikeli madde olarak sınıflandırılır (katı için UN 1823, çözelti için UN 1824).^[1] Uygun kullanım, endüstriyel ortamlardaki riskleri azaltmak için koruyucu ekipman gerektirir.^[2]

Özellikler

Fiziksel Özellikler

Sodyum hidroksit, oda sıcaklığında renksiz, kokusuz, beyaz kristal bir katı olarak görünür. Nem çekicidir (deliquescent), sulu bir çözelti oluşturmak için atmosferik nemi kolayca emer.^[1]

Temel termodinamik özellikler arasında 323°C (613°F) erime noktası, 1.388°C (2.530°F) kaynama noktası ve 25°C’de susuz katı için 2,13 g/cm³ yoğunluk yer alır. Katının özgül ısı kapasitesi 298 K’de 59,5 J/mol·K’dir (yaklaşık 1,49 J/g·K).^[1]^[5]

Sodyum hidroksit suda yüksek çözünürlük gösterir, 20°C’de 100 mL’de 111 g çözünür ve işlem güçlü bir şekilde ekzotermiktir (ΔH = -44,51 kJ/mol). Bu ısı salınımı, kontrol edilmezse çözeltinin sıcaklığını önemli ölçüde, bazen kaynama noktasına kadar yükseltebilir. Alkollerdeki çözünürlüğü daha düşüktür; örneğin, ortam sıcaklığında etanol içinde 100 mL’de yaklaşık 13,9 g çözünür.^[1]^[6]

Bileşik hidratlar oluşturur; özellikle yaklaşık 65°C’nin altında kararlı olan ve Pbca uzay grubunda ortorombik bir yapıda kristalleşen monohidrat (NaOH·H₂O) (birim hücre parametreleri: a = 11,96 Å, b = 6,221 Å, c = 6,134 Å). Bu sıcaklığın üzerinde susuz forma dehidre olur. Susuz sodyum hidroksit, her Na⁺ iyonunun bozulmuş bir oktahedral düzenlemede altı OH⁻ iyonuna koordine olduğu iyonik bağlanma özelliğine sahip katmanlı bir ortorombik kristal yapıyı (uzay grubu Cmcm, No. 63; kafes parametreleri: a = 0,340 nm, b = 1,138 nm, c = 0,340 nm) benimser.^[7]^[8]^[9]^[10]

Sodyum hidroksitin sulu çözeltileri, endüstriyel uygulamalarda işleme ve pompalamayı etkileyen konsantrasyona ve sıcaklığa bağlı viskozite sergiler. Örneğin, ağırlıkça %50’lik bir çözelti 25°C’de yaklaşık 87 mPa·s viskoziteye sahiptir ve bu değer sıcaklıkla keskin bir şekilde azalır (örneğin 100°C’de 3 mPa·s). 20°C’de seçilen konsantrasyonlar için temsili viskozite değerleri aşağıda gösterilmiştir:

NaOH Konsantrasyonu (ağırlıkça %)	Viskozite (mPa·s)
10	1,5
30	8,5
50	80

Bu değerler, konsantre çözeltilerin psödoplastik davranışını vurgulamaktadır.^[11]

Kimyasal Özellikler

Sodyum hidroksit, suda tamamen ayrışarak aşağıdaki denkleme göre sodyum katyonları ve hidroksit anyonları üreten güçlü bir bazdır:

$$ NaOH(s) \rightarrow Na^+(aq) + OH^-(aq) $$

Bu tam iyonlaşma, yüksek OH⁻ iyon konsantrasyonu (pOH ≈ 0) nedeniyle 1 M’lik bir çözelti için pH değeri yaklaşık 14 olan oldukça alkali çözeltilerle sonuçlanır. Hidroksit iyonu için pK_b değeri yaklaşık -1,7’dir; bu da onun son derece güçlü bazik karakterini ve sulu ortamlarda ihmal edilebilir düzeyde protonlanmasını yansıtır.

Asitlerle reaksiyonlarda sodyum hidroksit, hidroklorik asit ile olan reaksiyonunda örneklendiği gibi, karşılık gelen tuzu ve suyu oluşturmak için nötrleşmeye uğrar:

$$ NaOH(aq) + HCl(aq) \rightarrow NaCl(aq) + H_2O(l) $$

Bu süreç oldukça ekzotermiktir; NaOH ve HCl gibi güçlü asit-güçlü baz çiftleri için standart nötrleşme ısısı yaklaşık -57,3 kJ/mol’dür ve bu, H⁺ ve OH⁻ iyonlarından suyun oluşumundan kaynaklanır.

Sodyum hidroksit ayrıca tuz ve su oluşturmak için asidik oksitlerle reaksiyona girer; örneğin havadaki karbondioksiti emerek zamanla sodyum karbonata dönüşür:

$$ 2NaOH(aq) + CO_2(g) \rightarrow Na_2CO_3(aq) + H_2O(l) $$

Bu reaktivite, katı NaOH’nin CO₂ içeren nemli havaya maruz kaldığında nem çekici doğasına katkıda bulunur.

Öncelikle bazik olmasına rağmen, sodyum hidroksit belirli metaller ve oksitleriyle reaksiyonlarda amfoterik davranış sergiler. Su varlığında alüminyum gibi amfoterik metalleri çözerek hidrojen gazı ve çözünür bir alüminat kompleksi üretir:

$$ 2Al(s) + 2NaOH(aq) + 6H_2O(l) \rightarrow 2Na[Al(OH)_4](aq) + 3H_2(g) $$

Benzer şekilde, silikon dioksit gibi ametal oksitlerle reaksiyona girerek sodyum silikat ve su oluşturur:

$$ SiO_2(s) + 2NaOH(aq) \rightarrow Na_2SiO_3(aq) + H_2O(l) $$

Bir çöktürücü ajan olarak sodyum hidroksit, tuz çözeltilerinden çözünmeyen metal hidroksitleri oluşturmak için yaygın olarak kullanılır; örneğin, ferrik çözeltilerden demir(III) hidroksiti çökeltir:

$$ Fe^{3+}(aq) + 3NaOH(aq) \rightarrow Fe(OH)_3(s) + 3Na^+(aq) $$

Bu özellik, düşük çözünürlüklü hidroksitlerin oluşumunu sağlayan yüksek OH⁻ iyon konsantrasyonundan kaynaklanmaktadır.

Sabunlaşmada sodyum hidroksit, karboksilat tuzları (sabunlar) ve gliserol üretmek için esterleri, özellikle katı ve sıvı yağlardaki (trigliseritler) esterleri hidrolize eder. NaOH ile bir trigliserit (RCOO)₃C₃H₅ için temsili bir denklem şöyledir:

$$ (RCOO)_3C_3H_5 + 3NaOH \rightarrow 3RCOONa + C_3H_5(OH)_3 $$

Burada R, bir hidrokarbon zincirini temsil eder.^[12]

Mekanizma, baz katalizli nükleofilik açil sübstitüsyonu yoluyla ilerler: OH⁻ iyonu bir ester grubunun karbonil karbonuna saldırarak tetrahedral bir ara ürün oluşturur; alkoksit iyonunun daha sonra elimine edilmesi karboksilatı verir, bu daha sonra protonlanır, alkoksit ise üç döngüden sonra gliserol haline gelir.^[13] Bu reaksiyon tipik olarak 80–100°C’ye ısıtmayı ve tam hidrolizi sağlamak ve dengeyi ürünlere doğru yönlendirmek için fazla miktarda NaOH gerektirir.^[14]

Üretim

Endüstriyel Üretim

Sodyum hidroksitin endüstriyel üretimi, öncelikle sulu sodyum klorür (salamura) çözeltisinin elektrolizini içeren klor-alkali işlemiyle gerçekleşir.^[15] Bu süreçte genel reaksiyon 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ + H₂ şeklindedir ve klor gazı ile hidrojen yan ürünleriyle birlikte sodyum hidroksit üretir.^[16] İşlem, kalsiyum, magnezyum ve sülfatlar gibi safsızlıkları gidermek için genellikle kimyasal çökeltme ve filtrasyon kullanılarak yapılan salamura saflaştırmasıyla başlar; bu, elektrot kirlenmesini önler ve ürün saflığını sağlar.^[15] Elektroliz, verimliliği optimize etmek ve enerji kullanımını en aza indirmek için 0,2–0,4 A/cm² akım yoğunluklarında ve 80–90°C sıcaklıklarda gerçekleştirilir.^[17]

Klor-alkali işleminde üç ana hücre tipi kullanılır: cıva hücreleri, diyafram hücreleri ve membran hücreleri. Bir sodyum amalgamı oluşturmak için cıva katodu kullanan cıva hücreleri, cıva kirliliği konusundaki çevresel endişeler nedeniyle büyük ölçüde kullanımdan kaldırılmıştır.^[15] Diyafram hücreleri, anot ve katot bölmelerini ayırmak için gözenekli bir asbest veya polimer diyafram kullanır, ancak daha fazla konsantrasyon gerektiren daha düşük saflıkta bir sodyum hidroksit çözeltisi (tipik olarak %10-12 NaOH) üretir ve asbest kullanımıyla ilgili sorunlarla karşılaşmıştır.^[16] Modern standart olan membran hücreleri, sodyum iyonlarının geçişine seçici olarak izin verirken ürünlerin karışmasını önlemek için iyon değiştirici membranlar (örneğin, Nafion) kullanır; %90’ın üzerinde akım verimliliği elde eder ve metrik ton NaOH başına yaklaşık 2,5 MWh’lik daha düşük enerji tüketimiyle yüksek saflıkta %30-35 NaOH çözeltisi üretir.^[18] Sodyum hidroksitin küresel üretimi, 2024 itibarıyla ağırlıklı olarak bu elektrolitik yolla yıllık yaklaşık 83 milyon metrik tona ulaşmıştır.^[19] Tahminler, 2025 yılına kadar yaklaşık 85 milyon metrik tona büyüyeceğini göstermektedir.

Alternatif endüstriyel yöntemler arasında, kalsiyum hidroksitin sodyum karbonat ile reaksiyona girerek sodyum hidroksit ve kalsiyum karbonat çökeltisi verdiği kireç-kostik işlemi yer alır: Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → 2NaOH + CaCO₃.^[20] Bu yöntem, daha düşük verimlilik ve elektrolizin baskınlığı nedeniyle günümüzde daha az yaygındır, ancak bol kireç kaynağına sahip bölgelerde uygulanabilirliğini korumaktadır. Ek olarak, sodyum hidroksit, kağıt hamuru ve kağıt endüstrisindeki siyah likörden, elektrodiyaliz veya asitleştirme gibi işlemlerle, kraft hamuru döngülerinde kimyasalları yeniden kullanmak için optimize edilmiş koşullar altında %68-72 geri kazanım elde edilerek geri kazanılabilir.^[21]

Sodyum hidroksit üretiminde çevresel hususlar, atık yönetimine ve özellikle eski cıva hücrelerinden kaynaklanan tehlikeli emisyonların azaltılmasına odaklanmaktadır. Cıva Hakkında Minamata Sözleşmesi (2013), cıva bazlı klor-alkali üretiminin 2025 yılına kadar küresel olarak aşamalı olarak kaldırılmasını zorunlu kılmaktadır; ancak 2025 itibarıyla bazı taraflar 2035 yılına kadar uzatma almıştır. Bu durum, cıva salınımlarını ortadan kaldırmak ve enerjiye bağlı emisyonları en aza indirmek için membran teknolojisine sürekli bir geçişi teşvik etmektedir.^[22] Modern membran prosesleri ayrıca diyafram hücrelerinden kaynaklanan asbest atıklarını azaltır ve daha yüksek verimlilik ve yan ürün değerlendirmesi yoluyla genel sürdürülebilirliği artırır.^[16] 2025 sonu itibarıyla, az sayıda tesisin uzatmalar kapsamında faaliyet göstermeye devam etmesine rağmen, cıvasız üretime doğru önemli ilerlemeler kaydedilmiştir.^[23]

Laboratuvar Hazırlığı

Laboratuvar ortamında sodyum hidroksit hazırlamak için bir yöntem, şiddetli ekzotermik reaksiyonu ve hidrojen gazı çıkışını yönetmek için kontrollü koşullar altında sodyum metalinin suyla reaksiyona sokulmasını içerir. Bu işlemin denkleştirilmiş denklemi şöyledir:

$$ 2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 $$

Oksidasyonu önlemek için genellikle mineral yağ altında kesilen küçük sodyum parçaları, bir çeker ocakta kademeli olarak damıtılmış suya eklenir ve kaynamayı veya sıçramayı önlemek için gerekirse reaksiyon kabı soğutulur; bu, bir sodyum hidroksit çözeltisi üretir ancak sodyum metaliyle çalışmanın tehlikeleri nedeniyle büyük ölçekli hazırlık için nadiren kullanılır.^[24]

Yaygın bir başka laboratuvar yaklaşımı, sodyum karbonatın (soda külü) kalsiyum hidroksit (sönmüş kireç) ile kostikleştirilmesidir; bu, sodyum hidroksit veren ve kolay ayrılma için kalsiyum karbonatı çöktüren bir metatez reaksiyonudur. Reaksiyon şu şekilde ilerler:

$$ Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2NaOH + CaCO_3 $$

Uygulamada, doymuş bir sodyum karbonat çözeltisi, fazla miktarda kalsiyum hidroksit bulamacı ile karıştırılır, çökeltmeyi teşvik etmek için yüksek sıcaklıkta (yaklaşık 80–90°C) 30-60 dakika karıştırılır ve ardından çözünmeyen kalsiyum karbonatı gidermek için filtrelenir; süzüntü, sodyum hidroksit çözeltisini elde etmek için buharlaştırma yoluyla konsantre edilir.^[25]

Klor-alkali işleminin bir laboratuvar gösterimi, elektrot bölmelerinin kısmen ayrılmasını sağlayan U şeklinde bir cam tüp içinde grafit elektrotlar kullanılarak bir salamura çözeltisinin elektrolizi ile gerçekleştirilebilir. Katotta hidrojen gazı açığa çıkar ve çözelti NaOH oluşumu nedeniyle alkali hale gelirken, anotta klor gazı üretilir; 6–12 V’luk düşük voltajlı bir DC güç kaynağı kullanılır ve evrensel indikatör pH değişimini izler. Ancak, tamamen bölünmemiş bir hücrede (örneğin bir beher), klor NaOH ile reaksiyona girerek sodyum hipoklorit oluşturur ve saf NaOH izolasyonunu engeller. Elektroliz yoluyla saf sodyum hidroksit hazırlamak için, ürünleri ayırmak amacıyla bölünmüş bir hücre gereklidir, ancak bu daha karmaşıktır ve temel laboratuvarlarda daha az yaygındır. Güvenlik önlemleri arasında göz koruması, toksik kloru havalandırmak için çeker ocakta çalışma ve klor kokusu algılandığında derhal sonlandırma yer alır.^[26]^[27]

Ortaya çıkan sodyum hidroksitin saflaştırılması, özellikle susuz formu elde etmek için, genellikle karbonatlar veya klorürler gibi safsızlıkları gidermek amacıyla bir etanol-su karışımından yeniden kristalleştirmeyi içerir. Ham ürün sıcak 50:50 etanol-su çözücüsünde çözülür, partikülleri gidermek için sıcakken filtrelenir ve ardından kristalleşmeyi başlatmak için yavaşça soğutulur; kristaller soğuk etanol ile yıkanır ve nem emilimini en aza indirmek için vakum altında veya bir desikatörde kurutulur. Saflık, fenolftalein indikatörü kullanılarak hidroklorik asit gibi standart bir aside karşı asit-baz titrasyonu ile doğrulanır.^[28]

Sodyum hidroksitin laboratuvar hazırlıkları, yönteme bağlı olarak tipik olarak %80-95 verim elde eder; kostifikasyon işlemi, eksik reaksiyon dengesi nedeniyle genellikle tek bir aşamada yaklaşık %85’e ulaşır. Önemli bir sınırlama, sodyum hidroksit çözeltilerinin atmosferik CO₂’yi emerek sodyum karbonat oluşturma ve zamanla etkili konsantrasyonu azaltma eğilimidir; bu, inert gaz altında veya kapalı kaplarda saklanarak azaltılabilir, ancak uzun vadeli saflık bakımını zorlaştırır.^[29]

Kullanım Alanları

Kağıt Hamuru ve Kağıt Endüstrisi

Kağıt hamuru ve kağıt endüstrisinde, sodyum hidroksit kimyasal hamurlaştırma süreçlerinde, özellikle odundan yüksek kaliteli selüloz lifleri üretmek için baskın yöntem olan kraft işleminde merkezi bir rol oynar. Kraft işleminde, odun yongaları, sodyum hidroksit (NaOH) ve sodyum sülfür (Na₂S) içeren ve beyaz likör olarak bilinen alkali bir çözelti içinde, yüksek sıcaklık (160-170°C) ve basınç (1-2 MPa) koşulları altında 2-5 saat pişirilir. Bu alkali pişirme, selüloz liflerini ayırırken hamur mukavemetini koruyarak lignini ve hemiselülozu çözer; işlem, odun türüne bağlı olarak yaklaşık %44-52 hamur verimi sağlar.^[30]^[31]

Kullanılmış pişirme likörü veya siyah likör, katıları konsantre etmek için buharlaştırma ve ardından geri kazanım kazanında yakma yoluyla geri kazanılır; burada lignin gibi organik bileşenler enerji sağlar ve inorganik kimyasallar yeniden kullanım için beyaz liköre dönüştürülür. Bu kapalı döngü sistemi, hamurlaştırma kimyasallarının yaklaşık %95-97’sini geri dönüştürerek atık ve çevresel etkiyi en aza indirirken tesis operasyonları için buhar ve güç üretir. İşlemden kaynaklanan atık sular, renk ve biyolojik oksijen ihtiyacını (BOD) azaltmak için genellikle sedimantasyon ve biyolojik arıtma yoluyla işlenir ve su kütlelerine deşarj etkileri daha da azaltılır.^[32]^[33]

Bir varyant olan soda hamurlaştırma, sülfür olmadan sadece sodyum hidroksit kullanır; bu da onu tarımsal atıklar veya saman gibi odunsu olmayan bitkiler için uygun hale getirir. Bu işlem benzer alkali koşullar altında çalışır ancak tipik olarak %45-55 hamur verimi sağlar ve kraft işlemine kıyasla daha düşük lignin giderme verimliliğine sahiptir, bu da daha fazla ağartma gerektiren daha koyu bir hamurla sonuçlanır. Ağartma aşamalarında sodyum hidroksit, artık ligninin ekstraksiyonunu kolaylaştırmak ve parlaklığı artırmak için oksijen veya hidrojen peroksit bazlı dizilerde %1-3 dozajlarında kullanılır; bu genellikle oksijen delignifikasyonu ve ardından peroksit işlemi gibi çok aşamalı süreçlerde gerçekleşir.^[34]^[35]

2024 itibarıyla, kağıt hamuru ve kağıt sektörü küresel sodyum hidroksit tüketiminin yaklaşık %20’sini oluşturmaktadır ve bu da geri dönüştürülmüş ve çevre dostu kağıt ürünlerine yönelik artan talep karşısında sürdürülebilir lif üretimindeki temel rolünün altını çizmektedir.^[36]

Kimyasal Üretim

Sodyum hidroksit, güçlü bazlığı ve sudaki çözünürlüğü nedeniyle organik sentez, inorganik işleme ve pH kontrolündeki reaksiyonları kolaylaştıran, endüstriyel kimyasal üretiminde çok yönlü bir reaktif olarak hizmet eder.^[1] Büyük ölçekli üretim süreçlerinde dönüşümleri katalize etmek, bileşikleri çökeltmek ve malzemeleri çözmek için kullanılır; yakıtların, metallerin ve özel kimyasalların sentezine katkıda bulunur.

Biyodizel üretiminde, sodyum hidroksit, bitkisel yağların veya hayvansal yağların metanol ile transesterifikasyonu için bir katalizör görevi görerek trigliseritleri yağ asidi metil esterlerine ve gliserole dönüştürür. Reaksiyon tipik olarak 60°C civarında yağın ağırlıkça %0,5-1’i oranında NaOH içerir, bu da verimli faz ayrımı ve yüksek biyodizel verimi sağlar.^[37] Örneğin, işlem şu şekilde gösterilebilir:

Bu alkali kataliz, endüstriyel ortamlarda maliyet etkinliği ve hızı nedeniyle tercih edilmektedir.^[38]

Atık su arıtımında bir çöktürücü olarak sodyum hidroksit, pH’ı yükseltmek için eklenir ve çözünmüş ağır metallerden çözünmeyen metal hidroksitlerin oluşumunu indükler; bunlar daha sonra sedimantasyon veya filtrasyon yoluyla giderilebilir. Bu hidroksit çökeltme yöntemi, endüstriyel atıklardan bakır gibi metallerin geri kazanılması için yaygın olarak kullanılır; burada Cu²⁺ iyonları Cu(OH)₂ çökeltisi oluşturmak üzere reaksiyona girer.^[39] Reaksiyon şöyledir:

$$ Cu^{2+} + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ $$

Bakır giderimi için optimum pH tipik olarak 8-10 arasındadır ve hidroksitin minimum çözünürlüğünü sağlar.^[40]

Bayer prosesi yoluyla boksitten alümina ekstraksiyonunda, sodyum hidroksit amfoterik alüminyum oksitleri yüksek basınç ve sıcaklık altında çözerek çözünür sodyum alüminat oluştururken safsızlıkları kırmızı çamur olarak bırakır. Sindirim adımı 140-240°C’de gerçekleşir ve temel reaksiyon şöyledir:

$$ Al_2O_3 + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + H_2O $$

Bu işlem, küresel alümina üretiminin %90’ından fazlasını oluşturur ve sonraki çökeltme adımlarında kostik sodayı geri dönüştürür.^[41]

Sodyum hidroksit ayrıca histolojik numune hazırlama ve organik atık arıtımı için doku sindiriminde kullanılır; burada hidrolitik etkisi proteinleri ve yağları çözünür bileşenlere ayırır. Histolojide, alkali sindirim, hücresel materyali çıkararak bağlayıcı çerçeveleri ortaya çıkarmak için dokuları temizler, genellikle diğer ajanlarla birlikte kullanılır.^[42] Atık arıtımı için, NaOH ön işlemi, organik maddeyi çözerek çamurun anaerobik sindirimini artırır ve karmaşık biyomoleküllerin depolimerizasyonu yoluyla biyogaz verimini yükseltir.^[43]

Ayrıca sodyum hidroksit, reaksiyon koşullarını kontrol eden pH ayarlamalarını sağlayarak diğer kimyasalların üretiminde kritik bir rol oynar. Zeolit üretiminde, konsantre NaOH çözeltileri, uçucu kül gibi alüminosilikat kaynaklarından hidrotermal sentezi kolaylaştırır ve 1-6 M konsantrasyonlarda çerçeve yapılarının kristalleşmesini destekler.^[44] Boyalar için, azo bileşiklerinin ve diğer renklendiricilerin sentezinde esastır; burada bazik koşullar, birleşme reaksiyonlarını yönlendirmek için ara maddeleri protonsuzlaştırır.^[1] İlaç üretiminde NaOH, ilaç formülasyonu ve sentezi sırasında stabiliteyi sağlamak için pH nötralizasyonu ve tampon hazırlığı amacıyla rutin olarak kullanılır.^[45]

Temizlik ve Su Arıtma

Sodyum hidroksit, organik kalıntıların sabunlaşma yoluyla parçalanmasını kolaylaştıran güçlü alkali özellikleri nedeniyle evsel ve endüstriyel temizlik uygulamalarında çok önemli bir rol oynar. Lavabo açıcılarda, tipik olarak %30-50 sodyum hidroksit içeren çözeltiler, suda çözünür sabunlar oluşturmak için gres ve yağlarla reaksiyona girerek boruları etkili bir şekilde açar; bu formülasyonlar genellikle ıslatmayı ve penetrasyonu artırmak için yüzey aktif maddeler içerir.^[1]^[46] Fırın temizleyicileri, pişmiş gres ve kömürleşmiş kirleri hidrolize etmek için genellikle aerosol veya jel formlarında %5-10 civarındaki konsantrasyonlarda sodyum hidroksit kullanır ve kısa bir temas süresinden sonra kolayca çıkarılmasını sağlar.^[47] Bu ürünler, metal ve cam gibi gözeneksiz yüzeylerde etkinliği artırmak için genellikle yüzey aktif maddeler ve çözücülerle birleştirilir.^[48]

Boya sökmede, genellikle %10-20 konsantrasyondaki sodyum hidroksit çözeltileri, boya bağlayıcılarının alkali hidrolizini teşvik eder; özellikle lateks bazlı kaplamalara karşı etkilidir, filmi şişirip alt tabakalardan kaldırır. Uygulama, yüzeyin fırçalanmasını veya ıslatılmasını ve ardından durulanmasını içerir; çözeltinin aşındırıcılığı nedeniyle koruyucu önlemler şarttır ve kalıntıyı önlemek için hafif asitlerle nötralizasyon izleyebilir.^[49]

Su arıtımında, sodyum hidroksit, çeşitli süreçler için optimum koşulları sağlamak amacıyla pH seviyelerini ayarlamak için yaygın olarak kullanılır. Kazan sistemlerinde, su pH’ını 10-11’e yükselterek metal yüzeylerde koruyucu bir oksit tabakası oluşturur ve asidik koşullardan veya çözünmüş gazlardan kaynaklanan korozyonu engeller.^[50] Ayrıca, su yumuşatma işlemlerinde reçinenin kapasitesini geri kazandırmak için yakalanan iyonları sodyum iyonlarıyla değiştirerek katyon değiştirici reçineleri rejenere eder; bunun için genellikle 45-90 dakika boyunca %4-8’lik çözeltiler kullanılır.^[51] Ek olarak, atık su arıtımında sodyum hidroksit, madencilik veya imalattan kaynaklanan asidik atık suları nötralize ederek, 6-9 deşarj pH’ına ulaşmak için kontrollü miktarlarda eklenir; böylece çevresel zararı ve boru korozyonunu önler.^[47]

Kozmetikte, sodyum hidroksit, kostik bazlı saç düzleştiricilerde (relaxers) önemli bir bileşendir; burada 13’ten büyük bir pH sağlayan konsantrasyonlar, saç keratinindeki disülfit bağlarını kırarak kıvırcık saçları düzleştirir; kafa derisi tahrişini en aza indirmek için nötralizasyondan önce uygulama 10-20 dakika sürer.^[52]

2023 itibarıyla, su arıtma sektörü sodyum hidroksit üretiminin yaklaşık %15’ini oluşturmakta ve çevresel yönetimdeki önemini vurgulamaktadır; evsel ve endüstriyel temizlik uygulamaları da ek önemli bir talebi temsil etmektedir.^[53]

Gıda ve Kişisel Bakım

Sodyum hidroksit, gıda işlemede düzenlenmiş bir rol oynar; ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından, mevcut iyi üretim uygulamalarını aşmayan seviyelerde gıdada kullanım için genel olarak güvenli (GRAS) olarak kabul edilir.^[54] Avrupa Birliği’nde, meyve ve sebzelerin yıkanması veya kimyasal olarak soyulması ile çikolata ve kakao işleme gibi uygulamalar için E524 gıda katkı maddesi olarak onaylanmıştır.^[55] Bu kullanımlar, acılığın giderilmesini, soyulmayı ve lezzet geliştirmeyi kolaylaştırmak için alkali özelliklerinden yararlanır ve kapsamlı durulamadan sonra kalıntı bırakmayarak katı yasal sınırlar altında tüketici güvenliğini sağlar.^[56]

Pretzel (tuzlu kraker) üretiminde, sodyum hidroksit, pişirmeden önce %1-4’lük bir kül suyu çözeltisine daldırma olarak uygulanır; bu, karakteristik altın-kahverengi renk ve parlak kabuk için Maillard reaksiyonunu destekler.^[56] Zeytin kürlemede, yeşil veya siyah zeytinlerin acılığını gidermek amacıyla acı bileşik olan oleuropeini hidrolize etmek için %1-2’lik bir çözelti kullanılır; ardından gıda güvenliği standartlarını karşılamak için nötralizasyon ve durulama yapılır.^[55] Çikolata işlemede (Dutching olarak bilinir), sodyum hidroksit kakaodaki alkaloidleri nötralize ederek burukluğu azaltır, pH’ı ayarlar, çözünürlüğü ve rengi artırır; bu da alkalize kakao tozlarında yaygın olarak kullanılan daha yumuşak bir lezzet profili ile sonuçlanır.^[56]

Tarihsel olarak, sodyum hidroksit, mısırın besin biyoyararlanımını iyileştirmek için alkali bir çözelti içinde ıslatılıp pişirildiği nixtamalizasyon işleminde alkali bir ajan olarak kullanılmıştır, ancak birçok kültürde kalsiyum hidroksit tercih edilen geleneksel varyant olmaya devam etmektedir.^[57]

Kişisel bakım ürünlerinde sodyum hidroksit, temel olarak bir pH ayarlayıcı olarak ve sabun üretiminde sabunlaşma için işlev görür; burada sabun ve gliserin oluşturmak için katı ve sıvı yağlarla reaksiyona girer, bu işlem geleneksel soğuk işlem sabun yapımı için esastır.^[58] Kozmetik İçerik İncelemesi’ne (CIR) göre, belirli cilt bakım preparatlarında %10’a kadar konsantrasyonlarda güvenlidir, ancak losyon ve kremlerdeki tipik seviyeler, cilt uyumluluğu ve stabilite için optimum pH’ı korumak amacıyla %0,1-1 arasında değişir.^[59] Ayrıca, pH’ı ayarlayarak ve hafif eksfoliasyona yardımcı olarak bebek bezi isiliğini önlemek için bariyer kremlere düşük konsantrasyonlarda dahil edilir.^[60]

Kostik bazlı saç düzleştiriciler, kimyasal düzleştirme için saç keratinindeki disülfit bağlarını kırmak üzere aktif düzleştirme ajanı olarak sodyum hidroksit kullanır; bu, guanidin karbonat gibi daha hafif alternatifler kullanan kostiksiz formülasyonlarla tezat oluşturur. Bu ürünler, güvenli formülasyon sınırlarını sağlayan düzenleyici gözetimle birlikte kafa derisi tahrişini önlemek için dikkatli uygulama gerektirir.^[61]

Diğer Uygulamalar

Sodyum hidroksit, tarihsel olarak sabun üretiminde önemli bir reaktif olarak hizmet etmiştir; burada sabunlaşma yoluyla sabun ve gliserin oluşturmak için katı ve sıvı yağlarla reaksiyona girer. 20. yüzyıldan önce, endüstriyel üretim ölçeklenmeden önce genellikle doğal kaynaklardan elde edilen kül suyu kullanılarak bu onun birincil uygulamasıydı.^[62] Deri tabaklamada sodyum hidroksit, kireçleme işlemi sırasında derileri şişirerek ve kıl köklerini gevşeterek tüylerin alınmasını kolaylaştırır; bazen etkili tüy giderme sağlarken çevresel etkiyi azaltmak için kireç alternatifi olarak kullanılır.^[63]^[64]

İnşaat malzemelerinde sodyum hidroksit, çimento karışımlarında bir priz hızlandırıcı olarak hareket eder; çimento ağırlığının %1-2’si oranındaki eklemeler indüksiyon süresini kısaltır, hidratasyonu hızlandırır ve hızlı priz almayı teşvik ederek erken yaş dayanımını artırır.^[65] Ayrıca, düşük konsantrasyonların kontrollü koşullar altında bu genişleyen fazın sentezini artırdığı çimento alüminatları ile reaksiyonlar yoluyla ettringit oluşumunu etkiler ve özel çimentolarda hacim stabilitesinin iyileştirilmesine katkıda bulunur.^[66] Dozaj etkileri değişir, ancak %1-5 civarındaki optimum seviyeler, jeopolimerler gibi alkali ile aktive edilen sistemlerde basınç dayanımını artırabilir, ancak daha yüksek miktarlar mikro yapıyı değiştirebilir ve uzun vadeli dayanıklılığı azaltabilir.^[65] Derz dolgularında ve harçlarda, polimerizasyonu kolaylaştırmak ve alkali ile aktive edilen bağlayıcılarda kohezyonu artırmak için alkaliniteyi yükselterek pH kontrolü sağlar.^[67]

Çeşitli uygulamalar arasında sodyum hidroksit, ham petrolün tuzdan arındırılması için petrol rafinasyonunda kullanılır; burada asidik bileşenleri nötralize eder ve magnezyum ve kalsiyum klorürler gibi klorür tuzlarını ayrıştırır, %90’a varan tuz giderme verimliliği elde ederek sonraki işlemlerde korozyon risklerini azaltır.^[68] Tekstil işlemede, parlaklığı ve mukavemeti artırmak için pamuklu kumaşların merserizasyonunu destekler; kullanılmış kostik çözeltilerin işlem sonrası geri kazanımı, membran filtrasyonu yoluyla yeniden kullanıma olanak tanıyarak alkali banyolarındaki atığı en aza indirir.^[69]

Gelişmekte olan kullanımlar arasında biyoyakıt üretiminde ön işlem yer alır; burada %1-5 konsantrasyonlarındaki sodyum hidroksit, şakayık (switchgrass) veya palmiye lifi gibi lignoselülozik biyokütleyi etkili bir şekilde delignifiye eder, hemiselüloz ve lignin giderimi yoluyla enzimatik hidroliz oranlarını ve biyoetanol verimini %80’e kadar artırır. 2025 itibarıyla, endüstriyel emisyonlardan CO₂’yi emmek için kullanılan NaOH çözeltileriyle karbon yakalama teknolojilerindeki uygulaması büyümüş ve potansiyel rejenerasyon ve depolama için sodyum karbonat oluşturmuştur.^[70]^[71] Pil elektrolitlerinde, bazı alüminyum-hava pillerinde alkali bir ortam olarak hizmet eder, potasyum hidroksite benzer yüksek iletkenlik sağlarken uzun süreli deşarj için metal-hava reaksiyonlarını destekler.^[72]

Güvenlik ve Depolama

Tehlikeler ve Toksisite

Sodyum hidroksit, düşük konsantrasyonlarda bile (örneğin >%0,5) ciltte ve gözlerde tahrişe neden olurken, katı veya konsantre çözeltilerle (genellikle ≥%2) temas halinde ciddi kimyasal yanıklar meydana gelir.^[2] Mekanizma, hidroksit iyonlarının ester bağlarını hidrolize ederek sabunlar oluşturduğu derideki yağların sabunlaşmasını ve hidrojen bağlarının bozulması ve peptit bölünmesi yoluyla proteinlerin denatürasyonunu içerir; bu da doku sıvılaşmasına ve derin nekroza yol açar.^[56] Göz maruziyeti ani ağrıya, bulanık görmeye ve derhal yıkanmazsa potansiyel kalıcı hasara veya körlüğe neden olabilir.^[2]

Sodyum hidroksit tozu, sisi veya aerosolünün solunması solunum yolunun mukoza zarlarını tahriş ederek öksürüğe, boğaz ağrısına ve nefes darlığına neden olur.^[73] Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA) izin verilen maruziyet sınırı (PEL), bu tür tahrişleri önlemek için 8 saatlik zaman ağırlıklı ortalama olarak 2 mg/m³’tür.^[74] Düşük seviyelere kronik maruziyet, bronşit ve azalan akciğer fonksiyonu dahil olmak üzere kalıcı solunum sorunlarına yol açabilir.^[75]

Sodyum hidroksitin yutulması ağız, yemek borusu ve midede ciddi yanıklara yol açarak potansiyel perforasyona, kanamaya ve şoka neden olur.^[2] Sıçanlarda oral LD50 yaklaşık 325 mg/kg’dır ve bu yol üzerinden yüksek akut toksisiteye işaret eder.^[1] Yutmadan kaynaklanan uzun vadeli komplikasyonlar arasında yemek borusu darlıkları ve aşındırıcı hasardan kaynaklanan yara izi nedeniyle artan yemek borusu kanseri riski bulunur.^[73] Sodyum hidroksit, IARC tarafından Grup 3 (insanlar için kanserojenliği açısından sınıflandırılamaz) olarak sınıflandırılmıştır, ancak yutulmasından kaynaklanan aşındırıcı yaralanmalar uzun vadede yemek borusu kanseri riskini artırabilir.^[76]

Çevresel olarak sodyum hidroksit su pH’ını yükselterek sucul yaşam için toksik hale getirir; örneğin, gökkuşağı alabalığı için 96 saatlik LC50 45,4 mg/L’dir. Su yollarına dökülmeler alkaliniteyi artırarak ekosistemleri bozar ve pH’a bağlı fizyolojik süreçleri değiştirerek balıklara ve omurgasızlara zarar verir.^[1]

Sodyum hidroksit yanıcı değildir ancak suyla ekzotermik olarak ve alüminyum gibi belirli metallerle şiddetli bir şekilde reaksiyona girerek, kapalı alanlarda patlama riskleri oluşturabilen yanıcı hidrojen gazı üreterek fiziksel bir tehlike oluşturur.^[1]

Küresel Uyumlaştırılmış Sistem (GHS) kapsamında sodyum hidroksit, cilt korozyonu kategori 1A maddesi olarak sınıflandırılır ve ciddi göz hasarı kategori 1’e neden olur; bu da aşındırıcı piktogramı ve “Ciddi cilt yanıklarına ve göz hasarına neden olur” gibi ifadeler içeren özel tehlike etiketlemesini gerektirir.^[1]

Taşıma ve Depolama

Sodyum hidroksit işlenirken, cilt, göz ve solunum maruziyetini önlemek için uygun kişisel koruyucu ekipman (KKD) şarttır. Çalışanlar, katılarla, çözeltilerle veya tozla teması en aza indirmek için nitril veya PVC’den yapılmış kimyasallara dayanıklı eldivenler, güvenlik gözlükleri veya yüz siperleri ve laboratuvar önlükleri veya önlükler gibi koruyucu giysiler giymelidir.^[77]^[78] Özellikle sodyum hidroksitin tartıldığı, karıştırıldığı veya transfer edildiği alanlarda havadaki tozu veya buğuyu kontrol etmek için yerel egzoz havalandırması dahil olmak üzere mühendislik kontrolleri kullanılmalıdır.^[79]^[80]

Sodyum hidroksit, ekzotermik reaksiyonları veya bozulmayı önlemek için serin, kuru, iyi havalandırılan bir alanda asitler, metaller (özellikle korozyona uğrattığı alüminyum) ve nem gibi uyumsuz malzemelerden uzakta saklanmalıdır. Zamanla sodyum karbonata dönüşebilecek atmosferik karbondioksit emilimini önlemek için sıkıca kapatılmış polietilen veya paslanmaz çelik variller gibi korozyona dayanıklı kaplar kullanın.^[81]^[82]

Bir dökülme durumunda alanı boşaltın ve gerekirse havalandırın, doğrudan temastan veya toz veya buharların solunmasından kaçının. Şiddetli ısı üretimi riski nedeniyle kuru dökülmelerde başlangıçta su kullanmayın; bunun yerine malzemeyi vermikülit veya kum gibi inert emicilerle sınırlayın, ardından kalıntıyı pH’ı izlerken hidroklorik asit veya sitrik asit çözeltisi gibi seyreltik bir asit kullanarak nötralize edin. Nötralize edilmiş malzemeyi uygun bertaraf için toplayın ve alanı daha sonra suyla yıkayın.^[83]^[84]^[85]

Taşıma için, katı sodyum hidroksit UN 1823 ve sulu çözeltiler UN 1824 altında sınıflandırılır; her ikisi de polietilen kaplı çelik variller veya dış ambalajdaki plastik şişeler gibi Ulaştırma Bakanlığı (DOT) düzenlemelerine uygun uygun sevkiyat adları, etiketler ve ambalaj gerektiren Sınıf 8 aşındırıcılar olarak kabul edilir.^[86]^[87]^[77]

Sodyum hidroksit atığının bertarafı, zayıf bir asit kullanılarak pH’ın 7 ila 9 arasına nötralize edilmesini ve yerel düzenlemeler izin veriyorsa sıhhi kanalizasyona bırakılmadan önce tehlikesiz hale getirilmesini içerir; aşındırıcı emisyon potansiyeli nedeniyle yakma uygun değildir. Kontamine malzemeler, aşındırıcı atıklar için Çevre Koruma Ajansı (EPA) yönergelerine uygun olarak lisanslı atık bertaraf hizmetleri tarafından ele alınmalıdır.^[88]^[89]^[90]

İlk yardım için, gözleri en az 15-20 dakika boyunca bol su ile yıkarken göz kapaklarını açık tutun ve derhal tıbbi yardım alın; cilt maruziyeti için kirlenmiş giysileri çıkarın ve etkilenen bölgeleri 15 dakika boyunca suyla durulayın. Solunursa temiz havaya çıkarın ve nefes almakta güçlük çekiliyorsa solunum desteği sağlayın; yutulması halinde kusturmayın, ağzı çalkalayın ve acil tıbbi yardım alın.^[2]^[74]^[48]

Tarihçe

Erken Keşif ve Kullanımlar

Potasyum hidroksit ve sodyum hidroksit karışımı içeren alkali bir çözelti olan “kül suyu”nun (lye) odun küllerinden ekstraksiyonu, MÖ 500 civarında Keltler ve Cermen kabileleri dahil olmak üzere eski Avrupa kültürlerine kadar uzanır. Bu gruplar, kostik likörü elde etmek için sert odun küllerini suyla yıkadılar; bu likör daha sonra MS 1. yüzyılda Romalı doğa bilimci Yaşlı Pliny tarafından belirtildiği gibi, kişisel hijyen ve saç bakımı için kullanılan erken sabunları üretmek üzere hayvansal yağlarla kaynatıldı. Aynı kül suyu, silikayı safsızlıkları nötralize ederek eritmeyi kolaylaştıran ilkel cam üretiminde bir eritici (flaks) olarak hizmet etti.^[91]^[92]

“Kül suyu” (lye) terimi, Eski İngilizcede “yıkamak” anlamına gelen lēag kelimesinden türemiştir ve temizlikteki birincil kullanımını yansıtır; sodyum hidroksit için “kostik soda” ise erken uygulamalarda ampirik olarak gözlemlenen yakıcı, aşındırıcı özelliklerinden kaynaklanmaktadır. 8. yüzyılda İslam alimi Câbir bin Hayyan (Geber), sodyum karbonat bakımından zengin soda külü veren tuzlu ot (Salsola türleri) bitkilerinin yakılmasından elde edilenler de dahil olmak üzere alkalilerin en eski sistematik tanımlarından birini sağladı; bu tür maddeleri simya ve tıptaki özelliklerine ve kullanımlarına göre sınıflandırdı.^[93]^[94]^[95]

Sanayi öncesi sodyum hidroksit üretimi, metatez yoluyla hidroksit elde etmek için genellikle doğal trona yataklarından veya bitki küllerinden elde edilen soda külünün (Na₂CO₃) sönmüş kireçle (Ca(OH)₂) yıkanmasını içeriyordu: Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2 NaOH + CaCO₃. Antik çağlardan beri bilinen bu yöntem, tekstil boyamada renkleri sabitlemek için mordan olarak ve et ve balık konservesi gibi gıda işlemede uygulamaları destekledi; örneğin eski Mısırlılar, benzer amaçlar için deri tabaklama, kumaş ağartma ve mutfak dehidrasyonunda Wadi Natrun’dan gelen sodyum karbonat içeren doğal bir karışım olan natronu kullandılar.^[15]^[96]^[97]

18. yüzyılda, kimyasal izolasyondaki ilerlemeler, binlerce yıldır ampirik olarak uygulanan ancak şimdi kontrollü üretim için daha iyi anlaşılan sabunlaşma (yağların alkali ile reaksiyona girerek sabun oluşturması) konusundaki rolünün daha hassas bir şekilde incelenmesini sağladı.^[98]

Endüstriyel Gelişim

Sodyum hidroksitin endüstriyel üretimi, 1791’de Fransız kimyager Nicolas Leblanc tarafından sodyum klorürü soda külüne (sodyum karbonat) dönüştürmek için icat edilen ve daha sonra sodyum hidroksit elde etmek için kireçle kostikleştirilen Leblanc işlemiyle başladı. Bu, sodyum sülfat ve hidrojen klorür oluşturmak için tuzun sülfürik asitle reaksiyona sokulmasını, ardından soda külü üretmek için sülfatın kömür ve kireçtaşı ile yüksek sıcaklıklarda kavrulmasını içeriyordu; bu, birden fazla adım ve büyük yakıt girdileri gerektiren emek yoğun ve enerji tüketen bir diziydi. Verimsizliklerine rağmen süreç, 1791’de Fransa’da açılan ve 1800’lerin başında İngiltere’ye yayılan fabrikalarla ilk ticari ölçekli üretimi sağladı ve 1880’lere kadar sabun, cam ve tekstil endüstrilerindeki talebi artırdı. Ancak, kavurma aşamasından kaynaklanan kükürt dioksit ve bitki örtüsüne ve su yollarına zarar veren hidrojen klorür gazı gibi önemli kirlilik yarattı ve bu da İngiltere’nin 1863 tarihli Alkali Yasaları gibi erken çevre düzenlemelerini teşvik etti.

Leblanc süreci, 1860’larda, salamura, amonyak ve kireçtaşı kullanarak daha verimli sodyum karbonat üretimi için 15 Nisan 1861’de amonyak-soda yönteminin patentini alan Belçikalı mühendis Ernest Solvay tarafından geliştirilen Solvay süreciyle büyük ölçüde değiştirildi. Bu yenilik amonyağı geri dönüştürdü ve sönmüş kireçle reaksiyona girerek sodyum hidroksite kostikleştirilmesine izin veren, daha az yan ürün ve daha düşük enerji kullanımıyla daha saf soda külü üretti; ilk tesis 1864’te Belçika’nın Couillet kentinde faaliyete geçti ve 1870’ler-1880’lerde tesisler Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri’ne yayılarak, termal yöntemlere göre ekonomik avantajları nedeniyle 1900’lerin başına kadar küresel tedarike hakim oldu.

1890’larda, özellikle Amerikalı kimyager Hamilton Young Castner ve Avusturyalı mühendis Karl Kellner tarafından bağımsız olarak icat edilen Castner-Kellner cıva hücresi yöntemi olmak üzere elektrolitik süreçlerle büyük bir atılım gerçekleşti. Castner, salamura elektrolizinin anotta klor, katotta sodyum-cıva amalgamı ve amalgamın ayrı bir bölmede ayrışmasıyla sodyum hidroksit ürettiği üç bölmeli bir hücre kullanarak kendi versiyonunun patentini 1892’de aldı; bu, soda külü ara maddeleri olmadan doğrudan, yüksek saflıkta kostik soda üretimine olanak tanıdı. 1897’de kurulan Castner-Kellner Alkali Company aracılığıyla ticarileştirilen bu yenilik, değerli klor ve hidrojeni birlikte üreterek verimlilikte devrim yarattı ve sanayileşmiş ülkelerdeki kimyasal süreçlerin yerini hızla aldı.

20. yüzyılda klor-alkali endüstrisi, çözücüler ve plastikler gibi organik kimyasallarda klora olan talebin artması ve sodyum hidroksitin önemli bir yan ürün olmasıyla 1920’lerden itibaren önemli ölçüde genişledi. II. Dünya Savaşı, mühimmat, dezenfektanlar ve kimyasal savaş ajanları için klor talebinin artmasıyla bu büyümeyi hızlandırdı ve Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa’da elektrolitik kapasiteye büyük yatırımları ve teknolojik iyileştirmeleri teşvik etti. 2022 yılına gelindiğinde, küresel sodyum hidroksit üretimi yaklaşık 83 milyon metrik tona ulaşarak kağıt hamuru, su arıtma ve alümina rafinasyonu gibi sektörlere yönelik sürekli endüstriyel ölçeklenmeyi ve çeşitliliği yansıttı.

Son kilometre taşları arasında, Avrupa Birliği’nin cıva bazlı 21 tesisi ortadan kaldırarak çevresel cıva salınımlarını engellemek amacıyla membran ve diyafram teknolojilerine dönüşümler yoluyla 2017 sonunda tamamladığı cıva hücrelerinin aşamalı olarak kaldırılması yer almaktadır. Küresel olarak, 2017’den itibaren geçerli olan Cıva Hakkında Minamata Sözleşmesi, cıva hücreli klor-alkali üretiminin 2025 yılına kadar aşamalı olarak kaldırılmasını zorunlu kılmakta olup, gelişmekte olan ülkelerin daha güvenli alternatiflere geçişini kolaylaştırmak için uzatmalar mümkündür. Kasım 2025 itibarıyla, gelişmiş ülkelerde küresel aşamalı kaldırma büyük ölçüde tamamlanmış, bazı gelişmekte olan ülkelere uzatmalar verilmiştir; membran teknolojisi şu anda dünya çapındaki toplam kapasitenin %80’ini aşmaktadır. Eş zamanlı olarak, DuPont’un 1970’lerin başındaki Nafion membranları ile öncülük ettiği ve ilk olarak 1975’te Asahi Kasei tarafından endüstriyelleştirilen iyon değiştirici membran teknolojisi, enerji verimliliği ve azaltılmış kirliliği nedeniyle hakimiyet kazanmıştır; 1987’den beri tüm yeni tesislerin bunu benimsemesiyle 2024 itibarıyla pazarın %60’ından fazlasını oluşturmaktadır.^[99]