Хлорид натрия

редактировать
Химическое соединение с формулой NaCl

Хлорид натрия
Halit-Kristalle.jpg . Хлорид натрия в виде минерального галита
Sodium-chlor-3D-ionic.png . Кристаллическая структура с натрием в фиолетовый и хлорид зеленого цвета
Названия
Название IUPAC Хлорид натрия
Другие названия
  • Поваренная соль
  • галит
  • каменная соль
  • солина
  • поваренная соль
  • обычная соль
  • морская соль
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
Ссылка на Beilstein 3534976
ChEBI
ChEMBL
  • ChEMBL1200574
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.726 Редактировать в Викиданных
Номер ЕС
  • 231-598-3
Ссылка на Гмелин 13673
KEGG
MeSH Натрий + хлорид
PubChem CID
номер RTECS
  • VZ4725000
UNII
CompTox Dashboard (EPA )
InChI
УЛЫБАЕТСЯ
Свойства
Химическая формула NaCl
Молярная масса 58,443 г / моль
Внешний видБесцветные кубические кристаллы
Запах Без запаха
Плотность 2,17 г / см
Температура плавления 800,7 ° C (1473,3 ° F; 1073,8 K)
Температура кипения 1465 ° C (2669 ° F; 1738 K)
Растворимость в воде 360 г / л
Растворимость в аммиаке 21,5 г / л
Растворимость в метаноле 14,9 г / л
Магнитная восприимчивость (χ)-30,2 · 10 см / моль
Показатель преломления (nD)1,5441 (при 589 нм)
Структура
Кристаллическая структура Гранецентрированная кубическая. (см. Текст), cF8
Пространственная группа Fm3m, No. 225
Постоянная решетки a = 564,02 пм
Геометрия координации Октаэдр (Na). октаэдр (Cl)
Термохимия
Теплоемкость (C)50,5 Дж / (К · моль)
Стандартная молярная. энтропия (S 298)72,10 Дж / (К · моль)
Стандартная энтальпия образования. (ΔfH298)−411,120 кДж / моль
Фармакология
Код ATC A12CA01 (WHO ) B05CB01 (WHO ), B05XA03 (WHO ), S01XA03 (WHO )
Hazards
Паспорт безопасности См.: страница данных
NFPA 704 (огненный алмаз)Четырехцветный алмаз NFPA 704 0 0 0
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LD50(средняя доза )3 г / кг (перорально, крысы)
Родственные соединения
Другие анионы Фторид натрия. Бромид натрия. Йодид натрия.
Другое катионы хлорид лития. хлорид калия. хлорид рубидия. хлорид цезия.
страница дополнительных данных
структура и. свойства показатель преломления (n),. Диэлектрическая проницаемость (εr) и т. Д.
Термодинамические. данныеФазовое поведение. твердое тело – жидкость – газ
Спектральные данные UV, IR, ЯМР, MS
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N (что такое ?)
Ссылки в ink

Хлорид натрия, широко известный как соль (хотя морская соль также содержит другие химические вещества соли ), представляет собой ионное соединение с химической формулой NaCl, что соответствует соотношению натрия и хлорид ионы. При молярных массах 22,99 и 35,45 г / моль соответственно 100 г NaCl содержит 39,34 г Na и 60,66 г Cl. Хлорид натрия - соль, наиболее ответственная за соленость морской воды и внеклеточной жидкости многих многоклеточных организмов. В пищевой форме поваренной соли она обычно используется в качестве приправы и пищевого консерванта. Большие количества хлорида натрия используются во многих промышленных процессах, и он является основным источником соединений натрия и хлора, используемых в качестве исходного сырья для дальнейшего химического синтеза. Второе важное применение хлорида натрия - удаление льда с дорог в морозную погоду.

Содержание
  • 1 Использование
    • 1.1 Производство химикатов
      • 1.1.1 Хлорно-щелочная промышленность
    • 1.2 Кальцинированная сода
    • 1.3 Стандарт
    • 1.4 Разное промышленное использование
    • 1.5 Вода смягчение
    • 1.6 Дорожная соль
      • 1.6.1 Воздействие на окружающую среду
      • 1.6.2 Замещение
    • 1.7 Пищевая промышленность и сельское хозяйство
    • 1.8 Медицина
    • 1.9 Пожаротушение
    • 1.10 Очищающее средство
    • 1.11 Оптическое использование
  • 2 Химия
    • 2.1 Твердый хлорид натрия
    • 2.2 Водные растворы
    • 2.3 pH растворов хлорида натрия
    • 2.4 Неожиданные стабильные стехиометрические варианты
  • 3 Возникновение
  • 4 Производство
  • 5 См. Также
  • 6 Источники
  • 7 Цитированные источники
  • 8 Внешние ссылки
Использование

В дополнение к привычному бытовому использованию соли, более распространенные применения - приблизительно 250 миллионов тонн в год производство (данные за 2008 г.) включает химические вещества и средства защиты от обледенения.

Производство химикатов

Соль используется, прямо или косвенно, в производстве многих химикатов, на которые потребляется большая часть мировых запасов фосфора.

Хлорно-щелочная промышленность

Это отправная точка для хлорно-щелочного процесса, промышленного процесса производства хлора и гидроксид натрия согласно химическому уравнению

2 NaCl + 2 H 2 O → Cl 2 + H 2 + 2 NaOH

Этот электролиз проводится в ртутной ячейке, диафрагменной ячейке или мембранной ячейке. В каждом из них используется свой метод отделения хлора от гидроксида натрия. Другие технологии находятся в стадии разработки из-за высокого энергопотребления электролиза, поэтому небольшие улучшения в эффективности могут иметь большие экономические выгоды. Некоторые области применения хлора включают ПВХ, дезинфицирующие средства и растворители. Гидроксид натрия позволяет предприятиям, производящим бумагу, мыло и алюминий.

Производство кальцинированной соды

Хлорид натрия используется в процессе Solvay для производства карбоната натрия и хлорида кальция. Карбонат натрия, в свою очередь, используется для производства стекла, бикарбоната натрия и красителей, а также множества других химических веществ. В процессе Мангейма и в процессе хлорид натрия используется для производства сульфата натрия и соляной кислоты.

Стандарт

Хлорид натрия имеет международный стандарт, созданный ASTM International. Стандарт называется ASTM E534-13 и представляет собой стандартные методы испытаний для химического анализа хлорида натрия. Эти перечисленные методы обеспечивают процедуры анализа хлорида натрия, чтобы определить, подходит ли он для предполагаемого использования и применения.

Разное промышленное использование

Хлорид натрия широко используется, поэтому даже относительно незначительные применения могут потреблять огромные количества. При разведке нефти и газа соль является важным компонентом буровых растворов при бурении скважин. Он используется для флокуляции и увеличения плотности бурового раствора для преодоления высокого давления газа в скважине. Каждый раз, когда буровая установка сталкивается с соляным пластом, соль добавляется к буровому раствору для насыщения раствора, чтобы минимизировать растворение в солевом пласте. Соль также используется для увеличения твердения бетона в цементированных оболочках.

В текстильных изделиях и при крашении соль используется в качестве ополаскивателя для отделения органических загрязнений, для ускорения «высаливания» осадков красителей и для смешивания с концентрированными красителями для их стандартизации. Одна из его основных функций - обеспечивать заряд положительных ионов, способствующий поглощению отрицательно заряженных ионов красителей.

Он также используется при обработке алюминия, бериллия, медь, сталь и ванадий. В целлюлозно-бумажной промышленности соль используется для отбеливания древесной массы. Он также используется для производства хлората натрия, который добавляют вместе с серной кислотой и водой для производства диоксида хлора, отличного отбеливателя на основе кислорода . химический. Процесс получения диоксида хлора, зародившийся в Германии после Первой мировой войны, становится все более популярным из-за давления на окружающую среду, направленного на сокращение или устранение хлорированных отбеливающих соединений. При дублении и обработке кожи к шкурам животных добавляют соль, чтобы подавить микробную активность на нижней стороне шкуры и привлечь влагу обратно в шкуры.

При производстве каучука соль используется для производства буна, неопрена и белого каучука. Солевой раствор и серная кислота используются для коагуляции эмульгированного латекса, изготовленного из хлорированного бутадиена.

. Соль также добавляется для защиты почвы и придания прочности фундаменту, на котором строятся дороги. Соль действует, сводя к минимуму эффекты сдвига, вызванные изменениями влажности и транспортной нагрузки.

Хлорид натрия иногда используется в качестве дешевого и безопасного осушителя из-за его гигроскопичность, делающая засол исторически эффективным методом консервирования продуктов ; соль вытягивает воду из бактерий за счет осмотического давления, препятствуя их размножению, что является основным источником порчи пищи. Несмотря на то, что доступны более эффективные осушители, немногие из них безопасны для приема внутрь людьми.

Умягчение воды

Жесткая вода содержит ионы кальция и магния, которые препятствуют действию мыла и способствуют образованию накипи или пленки щелочных минеральных отложений в быту и промышленное оборудование и трубы. В промышленных и жилых установках для смягчения воды используются ионообменные смолы для удаления нежелательных ионов, вызывающих жесткость. Эти смолы производятся и регенерируются с использованием хлорида натрия.

Дорожная соль

Фазовая диаграмма смеси вода-NaCl

Второе важное применение соли - антиобледенение и - покрытие дорог как в бункерах для песка, так и разложенное автотранспортными средствами зимней службы. В ожидании снегопада дороги оптимально «защищаются от обледенения» рассолом (концентрированный раствор соли в воде), который предотвращает сцепление снежного льда с дорожным покрытием. Эта процедура позволяет избежать чрезмерного использования соли после снегопада. Для удаления льда используют смеси рассола и соли, иногда с дополнительными агентами, такими как хлорид кальция и / или хлорид магния. Использование соли или рассола становится неэффективным при температуре ниже -10 ° C (14 ° F).

Кучи дорожной соли для использования зимой

Соль для борьбы с обледенением в Соединенном Королевстве преимущественно добывается на единственной шахте в Уинсфорде в Чешире. Перед распределением его смешивают с <100 ppm of ферроцианидом натрия в качестве агента, препятствующего слеживанию, который позволяет каменной соли свободно вытекать из зерноочистительных машин, несмотря на то, что она складывалась перед использованием. В последние годы эта добавка также использовалась в поваренной соли. Для снижения общих затрат в дорожную соль использовались и другие добавки. Например, в США раствор побочного продукта переработки сахарной свеклы смешивали с каменной солью и прилипали к дорожному покрытию примерно на 40% лучше, чем одна каменная соль. Поскольку он продержался в дороге дольше, обработку не пришлось повторять несколько раз, что сэкономило время и деньги.

С точки зрения физической химии, минимальная точка замерзания водно-солевой смеси - 21,12 ° C (-6,02 ° F) для 23,31 мас.% Соли. Однако замерзание вблизи этой концентрации происходит так медленно, что точка эвтектики, равная -22,4 ° C (-8,3 ° F), может быть достигнута примерно с 25 мас.% Соли.

Воздействие на окружающую среду

Дорожная соль попадает в пресноводные водоемы и может нанести вред водным растениям и животным, нарушая их осморегуляцию. Повсеместное присутствие соли создает проблему при нанесении любого прибрежного покрытия, поскольку захваченные соли вызывают большие проблемы с адгезией. Военно-морские власти и судостроители контролируют концентрацию соли на поверхности во время строительства. Максимальная концентрация соли на поверхности зависит от источника и области применения. Регламент IMO чаще всего используется и устанавливает уровень содержания растворимых солей максимум 50 мг / м3, измеренный как хлорид натрия. Эти измерения выполняются с помощью теста Бресле. Засоление (повышенное засоление, также известное как синдром засоления пресной воды) и последующее усиление выщелачивания металлов - постоянная проблема во всей Северной Америке и европейских пресноводных путях.

При борьбе с обледенением автомобильных дорог соль была связана с коррозией настилов мостов, автотранспортных средств, арматуры и проволоки, а также незащищенных стальных конструкций, используемых в дорожном строительстве. Поверхностный сток, опрыскивание транспортных средств и ветры также влияют на почву, придорожную растительность и местные запасы поверхностных и грунтовых вод. Хотя доказательства воздействия соли на окружающую среду были обнаружены во время пикового использования, весенние дожди и оттепели обычно снижают концентрацию натрия в области применения соли. Исследование 2009 года показало, что примерно 70% дорожной соли, применяемой в районе метро Миннеаполис-Сент-Пол, остается в местном водоразделе.

Замена

Некоторые агентства заменяют дорожную соль пивом, патокой и свекольным соком. Авиакомпании используют больше гликоля и сахара, чем растворов на основе соли для защиты от обледенения.

Пищевая промышленность и сельское хозяйство

Многие микроорганизмы не могут жить в соленой среде: вода вытягивается из клеток с помощью осмоса. По этой причине соль используется для консервирования некоторых продуктов, таких как бекон, рыба или капуста.

Соль добавляется в пищевые продукты либо производителем пищевых продуктов, либо потребителем в качестве усилителя вкуса, консерванта, связующего вещества, добавки для контроля ферментации, агента для контроля текстуры и проявителя цвета. Потребление соли в пищевой промышленности подразделяется в порядке убывания потребления на другую пищевую промышленность, упаковку мяса, консервирование, выпечку, молочные продукты и продукты мукомольной промышленности. Соль добавляется, чтобы способствовать развитию цвета бекона, ветчины и других мясных продуктов. В качестве консерванта соль подавляет рост бактерий. Соль действует как связующее в колбасах, образуя связывающий гель, состоящий из мяса, жира и влаги. Соль также выступает в качестве усилителя вкуса и смягчителя.

Во многих молочных отраслях промышленности соль добавляют в сыр в качестве агента, контролирующего цвет, ферментацию и текстуру. В подсектор молочной промышленности входят компании, производящие сливочное масло, сгущенное и сгущенное молоко, замороженные десерты, мороженое, натуральный и плавленый сыр, а также специальные молочные продукты. При консервировании соль в первую очередь добавляют в качестве усилителя вкуса и консерванта. Он также используется в качестве носителя для других ингредиентов, дегидратирующего агента, ингибитора ферментов и смягчителя. При выпечке соль добавляется для контроля скорости брожения хлебного теста. Он также используется для усиления глютена (эластичного водно-протеинового комплекса в некоторых тестах) и в качестве усилителя вкуса, например, в качестве начинки для выпечки. В категорию пищевых продуктов также входят продукты мукомольной промышленности. Эти продукты состоят из перемолотой муки и риса и производства зерновых завтраков, а также смешанной или подготовленной муки. Соль также используется в качестве приправы, например в картофельных чипсах, кренделях, кормах для кошек и собак.

Хлорид натрия используется в ветеринарии в качестве агента, вызывающего рвоту. Подается в виде теплого насыщенного раствора. Рвота также может быть вызвана глоткой размещением небольшого количества простой соли или кристаллов соли.

Лекарство

Хлорид натрия используется вместе с водой в качестве одного из основных растворов для внутривенной терапии. Назальный спрей часто содержит физиологический раствор.

Пожаротушение

Огнетушитель класса D для различных металлов

Хлорид натрия является основным средством тушения в огнетушителях (Met-LX, Super D), используемых при пожаре горючих металлов, таких как магний, калий, натрий и сплавы NaK (класс D). Термопластический порошок добавляют в смесь вместе с гидроизоляционными материалами (стеараты металлов) и материалами, препятствующими слеживанию (трикальцийфосфат), для образования огнегасящего агента. Когда ее прикладывают к огню, соль действует как теплоотвод, рассеивая тепло от огня, а также образует исключающую кислород корку, чтобы задушить огонь. Пластичная добавка плавится и помогает корке сохранять свою целостность, пока горящий металл не остынет ниже температуры воспламенения. Этот тип огнетушителя был изобретен в конце 1940-х годов как устройство с картриджем, хотя сейчас популярны версии с хранимым давлением. Обычные размеры - 30 фунтов (14 кг) для портативных и 350 фунтов (160 кг) на колесах.

Очищающее средство

По крайней мере с средневековья времена люди использовали соль в качестве втирание очищающего средства в бытовые поверхности. Он также используется во многих брендах шампуня, зубной пасте и, как правило, для удаления льда с проезжих частей и участков льда.

Использование оптики

Бездефектные кристаллы NaCl имеют оптическое пропускание около 90% для инфракрасного света, в частности между 200 нм и 20 мкм. Поэтому они использовались в оптических компонентах (окнах и призмах), работающих в том спектральном диапазоне, где существует несколько непоглощающих альтернатив и где требования к отсутствию микроскопических неоднородностей менее строгие, чем в видимом диапазоне. Хотя кристаллы NaCl недороги, они мягкие и гигроскопичные - при контакте с окружающим воздухом они постепенно покрываются «инеем». Это ограничивает применение NaCl в сухих средах, закрытых под вакуумом участках сборки или для краткосрочного использования, такого как прототипирование. В настоящее время для инфракрасного спектрального диапазона вместо NaCl используются такие материалы, как селенид цинка (ZnSe), которые механически более прочны и менее чувствительны к влаге.

Химия

Твердый хлорид натрия

Кристалл хлорида натрия под микроскопом.

В твердом хлориде натрия каждый ион окружен шестью ионами с противоположным зарядом, как и ожидалось по электростатическим причинам. Окружающие ионы расположены в вершинах правильного октаэдра. На языке плотной упаковки более крупные ионы хлорида расположены в кубическом массиве, тогда как ионы натрия меньшего размера заполняют все кубические зазоры (октаэдрические пустоты) между ними. Такая же основная структура встречается во многих других соединениях и широко известна как галит или кристаллическая структура каменной соли. Его можно представить в виде гранецентрированной кубической (ГЦК) решетки с двухатомным базисом или в виде двух взаимопроникающих гранецентрированных кубических решеток. Первый атом расположен в каждой точке решетки, а второй атом расположен посередине между точками решетки вдоль края элементарной ячейки ГЦК.

Твердый хлорид натрия имеет температуру плавления 801 ° C. Теплопроводность хлорида натрия как функция температуры имеет максимум 2,03 Вт / (см · K) при 8 K (−265,15 ° C; −445,27 ° F) и снижается до 0,069 при 314 K (41 ° С; 106 ° F). Оно также уменьшается при легировании.

Водными растворами

Растворимость NaCl. (г NaCl / 1 кг растворителя при 25 ° C (77 ° F))
Вода 360
Формамид 94
Глицерин 83
Пропиленгликоль 71
Муравьиная кислота 52
Аммиак жидкий 30,2
Метанол 14
Этанол 0,65
Диметилформамид 0,4 ​​
1-пропанол 0,124
Сульфолан 0,05
1-бутанол 0,05
2-пропанол 0,03
1-пентанол 0,018
ацетонитрил 0,003
ацетон 0,00042

Притяжение между ионами Na и Cl в твердом веществе настолько сильно, что только высокополярные растворители, такие как вода, хорошо растворяют NaCl.

Вид одной пластины NaCl (H 2O)2(красный = O, белый = H, зеленый = Cl, фиолетовый = Na).

При растворении в воде каркас хлорида натрия распадается на Na и Cl ионы оказываются окруженными полярными молекулами воды. Эти растворы состоят из комплекса металла с формулой [Na (H 2O)8] с расстоянием Na – O 250 pm. Ионы хлорида также сильно сольватированы, каждый из них окружен в среднем 6 молекулами воды. Растворы хлорида натрия имеют очень разные свойства от чистой воды. точка замерзания составляет -21,12 ° C (-6,02 ° F) для 23,31 мас.% соли, а температура кипения насыщенного раствора соли составляет около 108,7 ° C (227,7 ° F). Из холодных растворов соль кристаллизуется в виде дигидрата NaCl · 2H 2 O.

pH растворов хлорида натрия

pH раствора хлорида натрия остается ≈7 из-за чрезвычайно слабой основности иона Cl, который является сопряженным основанием сильной кислоты HCl. Другими словами, NaC l не влияет на pH системы в разбавленных растворах, где влияние ионной силы и коэффициентов активности незначительно.

Неожиданные стабильные стехиометрические варианты

Поваренная соль имеет молярное соотношение натрия и хлора 1: 1. В 2013 году были обнаружены соединения натрия и хлорида различной стехиометрии ; Было предсказано пять новых соединений (например, Na 3 Cl, Na 2 Cl, Na 3Cl2, NaCl 3 и NaCl 7). Существование некоторых из них было экспериментально подтверждено при высоких давлениях: кубический и орторомбический NaCl 3 и двумерный металлический тетрагональный Na 3 Cl. Это указывает на то, что соединения, нарушающие химическую интуицию, возможны в простых системах в условиях, не связанных с окружающей средой.

Возникновение

Мелкие частицы морской соли являются доминирующими ядрами конденсации облака далеко в море, что позволяет формировать облака в незагрязненном воздухе.

Производство

Соль в настоящее время массово путем испарения морской воды или рассола из скважин с рассолом и соленых озер. Добыча каменной соли также является важным источником. Китай - главный поставщик соли в мире. В 2017 году мировое производство оценивалось в 280 млн тонн, при этом в пятерку крупнейших производителей (в млн тонн) входили Китай (68,0), США (43,0), Индия (26,0), Германия (13,0) и Канада (13,0). Соль также является побочным продуктом добычи калия.

Хотя он легко образуется за счет комбинации входящих в его состав элементов натрия и хлора

2Na (s) + Cl 2 (г) → 2NaCl (s)

в реакции горения, которая высвобождает около 411 килоджоулей энергии на моль соединения, которое практически никогда намеренно так не создается из-за силы такой реакции, если только не измерить свойства такой реакции.

Нейтрализация сильного основания гидроксида натрия и сильной кислоты соляной кислоты также приводит к образованию растворов хлорида натрия, обращая вспять процесс поглощения энергии электролиза, в результате чего и натрий гидроксид и соляная кислота дороже хлорида натрия - и требует испарения воды из раствора, что непрактично. Точно так же он образуется из многих реакций с участием растворенных веществ, которые позволяют хлориду натрия оставаться в растворе после реакции между хлоридом металла (большинство из них растворимы) и такой солью, как карбонат натрия (одна из немногих водорастворимых карбонаты) как нерастворимый карбонат.

Таким образом, добавление хлорида двухвалентного железа в раствор карбоната натрия или карбоната натрия приводит к осаждению карбоната двухвалентного железа с хлоридом натрия, остающимся в растворе.

Хлорид натрия настолько дешев, что его никогда не нужно синтезировать.

См. также
  • Химический портал
Ссылки
Цитированные источники
  • Хейнс, Уильям М., изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). CRC Нажмите. ISBN 978-1439855119.
  • Тихомирова, К.; Tantardini, C.; Суханова, Э.; Попов, З.; Евлашин, С.; Тархов, М.; Жданов, В.; Дудин, А.; Органов, А.; Квашнин, Д.; Квашнив, А. (2020). «Экзотическая двумерная структура: первый случай гексагонального NaCl». Журнал писем по физической химии. 11 (10): 3821–3827. doi : 10.1021 / acs.jpclett.0c00874. PMID 32330050.
Внешние ссылки
На Викискладе есть материалы, связанные с NaCl.
Викиучебники Поваренная книга содержит рецепт / модуль на
Последняя правка сделана 2021-06-08 08:13:27
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте