Натрия хлорид - Sodium chloride

Натрия хлорид

Хлорид натрия как минерал галит
Кристаллическая структура: натрий - фиолетовый, хлорид - зеленый.
Имена
Название ИЮПАК Натрия хлорид
Другие имена Соль поваренная галит каменная соль физиологический раствор столовая соль обычная соль морская соль
Идентификаторы
Количество CAS	7647-14-5 Y
3D модель (JSmol )	Интерактивное изображение
Ссылка на Beilstein	3534976
ЧЭБИ	ЧЕБИ: 26710 Y
ЧЭМБЛ	ChEMBL1200574 N
ChemSpider	5044 Y
ECHA InfoCard	100.028.726
Номер ЕС	231-598-3
Ссылка на Гмелин	13673
КЕГГ	D02056 Y
MeSH	Натрий + хлорид
PubChem CID	5234
Номер RTECS	VZ4725000
UNII	451W47IQ8X Y
Панель управления CompTox (EPA)	DTXSID3021271
ИнЧИ InChI = 1S / ClH.Na / h1H; / q; + 1 / p-1 Y Ключ: FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Y InChI = 1 / ClH.Na / h1H; / q; + 1 / p-1 Ключ: FAPWRFPIFSIZLT-REWHXWOFAE
Улыбки [Na +]. [Cl-]
Характеристики
Химическая формула	NaCl
Молярная масса	58,443 г / моль[1]
Внешность	Бесцветные кубические кристаллы[1]
Запах	Без запаха
Плотность	2,17 г / см3[1]
Температура плавления	800,7 ° С (1473,3 ° F, 1073,8 К)[1]
Точка кипения	1465 ° С (2669 ° F, 1738 К)[1]
Растворимость в воде	360 г / л[1]
Растворимость в аммиак	21,5 г / л
Растворимость в метанол	14,9 г / л
Магнитная восприимчивость (χ)	−30.2·10−6 см3/ моль[2]
Показатель преломления (пD)	1,5441 (при 589 нм)[3]
Структура[4]
Кристальная структура	Гранецентрированная кубическая (см текст), cF8
Космическая группа	FM3м, №225
Постоянная решетки	а = 564,02 вечера
Координационная геометрия	Октаэдрический (Na+) октаэдрический (Cl−)
Термохимия[5]
Теплоемкость (C)	50,5 Дж / (К · моль)
Стандартный моляр энтропия (Sо298)	72,10 Дж / (К · моль)
Станд. Энтальпия формирование (ΔжЧАС⦵298)	−411,120 кДж / моль
Фармакология
Код УВД	A12CA01 (ВОЗ) B05CB01 (ВОЗ), B05XA03 (ВОЗ), S01XA03 (ВОЗ)
Опасности
Паспорт безопасности	Видеть: страница данных
NFPA 704 (огненный алмаз)	0 0 0
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LD50 (средняя доза )	3 г / кг (перорально, крысы)[6]
Родственные соединения
Другой анионы	Фторид натрия Бромид натрия Йодид натрия Астатид натрия
Другой катионы	Лития хлорид Хлорид калия Рубидий хлорид Хлорид цезия Хлорид франция
Страница дополнительных данных
Структура и характеристики	Показатель преломления (п), Диэлектрическая постоянная (εр), так далее.
Термодинамический данные	Фазовое поведение твердое тело – жидкость – газ
Спектральные данные	УФ, ИК, ЯМР, РС
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
N проверять (что YN ?)
Ссылки на инфобоксы

Натрия хлорид /ˌsoʊdяəмˈkлɔːrаɪd/,^[7] широко известный как соль (несмотря на то что морская соль также содержит другие химические вещества соли ), является ионное соединение с химическая формула NaCl, что соответствует соотношению 1: 1 натрий и хлористый 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 - это соль наиболее ответственный за соленость из морская вода и из внеклеточной жидкости из многих многоклеточные организмы. В съедобной форме столовая соль, он обычно используется как приправа и консервант. Во многих промышленных процессах используются большие количества хлорида натрия, и он является основным источником соединений натрия и хлора, используемых в качестве сырье для дальнейшего химического синтеза. Второе важное применение хлорида натрия - удаление льда с дорог в морозную погоду.

Использует

В дополнение к привычному бытовому использованию соли, наиболее распространенными областями применения, производимыми приблизительно 250 млн. Тонн в год (данные за 2008 г.), являются химические вещества и защита от обледенения.^[8]

Производство химикатов

Соль прямо или косвенно используется в производстве многих химических веществ, на которые приходится большая часть мирового производства.^[9]

Хлорно-щелочная промышленность

Это отправная точка для хлорно-щелочной процесс, промышленный процесс производства хлор и едкий натр, согласно химическое уравнение

2 NaCl + 2 Н₂O → Cl₂ + H₂ + 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 применения хлора включают: ПВХ, дезинфицирующие средства и растворители. Гидроксид натрия позволяет использовать промышленность, производящую бумагу, мыло и алюминий.

Кальцинированная промышленность

Хлорид натрия используется в Сольвеевский процесс производить карбонат натрия и хлорид кальция. Карбонат натрия, в свою очередь, используется для производства стекло, бикарбонат натрия, и красители, а также множество других химикатов. в Мангеймский процесс и в Процесс Харгривза, хлорид натрия используется для производства сульфат натрия и соляная кислота.

Стандарт

Хлорид натрия имеет международный стандарт, созданный ASTM International. Стандарт назван ASTM E534-13 и является стандартными методами 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 небольшие применения могут потреблять огромные количества. При разведке нефти и газа соль является важным компонентом буровых растворов при бурении скважин. Он используется для флокулировать и увеличивают плотность бурового раствора, чтобы преодолеть высокое давление газа в скважине. Всякий раз, когда буровая установка сталкивается с соляным пластом, соль добавляется к буровому раствору для насыщения раствора, чтобы минимизировать растворение в солевом пласте.^[8] Соль также используется для увеличения твердости бетона в цементированных оболочках.^[9]

В текстильных изделиях и крашении соль используется в качестве ополаскивателя для отделения органических загрязнений, для ускорения «высаливания» осажденных красителей и для смешивания с концентрированными красителями для стандартизации.^{[требуется разъяснение ]} их. Одна из его основных функций - обеспечить заряд положительного иона, способствующий поглощению отрицательно заряженных ионов красителей.^[9]

Он также используется при обработке алюминий, бериллий, медь, стали и ванадий. в целлюлозно-бумажная промышленность, соль используется для отбеливания древесной массы. Он также используется для изготовления хлорат натрия, который добавляется вместе с серная кислота и вода для производства диоксид хлора, отличный кислородсодержащий отбеливание 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 животным добавляют соль. прячется для подавления микробной активности на нижней стороне шкуры и для привлечения влаги обратно в шкуры.^[9]

В производстве резины соль используется для буна, неопрен и белые резиновые типы. Солевой раствор и серная кислота используются для коагуляции эмульгированного латекс из хлорированного бутадиен.^[9][8]

Соль также добавляется для защиты почвы и придания прочности фундаменту, на котором строятся дороги. Соль сводит к минимуму эффекты смещения грунта, вызванные изменениями влажности и транспортной нагрузки.^[9]

Хлорид натрия иногда используется как дешевый и безопасный осушитель из-за его гигроскопичный свойства, делая засолка эффективный метод консервирование продуктов питания исторически; соль вытягивает воду из бактерий через осмотическое давление, не позволяя ему воспроизводиться, являясь основным источником порчи пищевых продуктов. 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, препятствующие действию мыло и способствуют образованию накипи или пленки щелочных минеральных отложений на бытовом и промышленном оборудовании и трубах. Использование установок для умягчения воды в коммерческих и жилых помещениях ионообменные смолы для удаления вредных ионов, вызывающих жесткость. Эти смолы производятся и регенерируются с использованием хлорида натрия.^[9][8]

Дорожная соль

Фазовая диаграмма смеси вода – NaCl.

Второе важное применение соли - для антиобледенение и антиобледенение дорог, как в мусорные баки и распространяется автомобили зимнего обслуживания. В ожидании снегопада оптимально «антиобледенение» дорог рассолом (концентрированным решение соли в воде), что предотвращает приклеивание снежного льда к поверхности дороги. Эта процедура позволяет избежать чрезмерного использования соли после снегопада. Для удаления льда используются смеси рассола и соли, иногда с дополнительными средствами, такими как хлорид кальция и / или хлорид магния. Использование соли или рассола становится неэффективным при температуре ниже -10 ° C (14 ° F).

Насыпи дорожной соли для использования зимой

Соль для защиты от обледенения в Соединенном Королевстве в основном поступает из одной шахты в Winsford в Чешир. Перед распределением он смешивается с <100 ppm ферроцианид натрия в качестве агента, препятствующего слеживанию, который позволяет каменной соли свободно вытекать из транспортных средств для песка, 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 побочных продуктов переработки сахарной свеклы был смешан с каменной солью и прилипал к дорожному покрытию примерно на 40% лучше, чем одна каменная соль. Поскольку он оставался в дороге дольше, лечение не приходилось повторять несколько раз, что экономило время и деньги.^[9]

С технической точки зрения физической химии, минимальная температура замерзания водно-солевой смеси составляет -21,12 ° C (-6,02 ° F) для 23,31 мас.% Соли. Однако замерзание вблизи этой концентрации происходит так медленно, что эвтектическая точка -22,4 ° C (-8,3 ° F) может быть достигнуто примерно с 25 мас.% соли.^[10]

Экологические последствия

Дорожная соль попадает в пресноводные водоемы и может нанести вред водным растениям и животным, нарушая их осморегуляция способность.^[11] 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. В ИМО чаще всего используется регулирование, которое устанавливает уровень соли максимум 50 мг / м3.² растворимые соли измеряются как хлорид натрия. Эти измерения выполняются с помощью Тест Бресле. Засоление (увеличение солености, иначе синдром засоления пресной воды) и последующее повышенное выщелачивание металлов - постоянная проблема пресных водоемов Северной Америки и Европы.^[12]

В борьбе с обледенением шоссе соль ассоциируется с коррозия 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.^[9] Исследование 2009 года показало, что примерно 70% дорожной соли применяется в Миннеаполис-Сент-Пол метрополитен сохраняется в местном водоразделе.^[13]

Замена

Некоторые агентства заменяют дорожную соль пивом, патокой и свекольным соком.^[14] Авиакомпании используют больше гликоль и сахар а не растворы на основе соли для антиобледенение.^[15]

Пищевая промышленность и сельское хозяйство

Много микроорганизмы не могут жить в соленой среде: из их клетки к осмос. По этой причине соль используется для сохранять некоторые продукты, такие как бекон, рыба или капуста.

Соль добавляется в пищу либо производителем пищевых продуктов, либо потребителем в качестве усилителя вкуса, консерванта, связующего вещества, ферментация -регулирующая добавка, агент для контроля текстуры и проявитель цвета. Потребление соли в пищевой промышленности подразделяется в порядке убывания потребления на другие продукты пищевой промышленности, мясопереработку, 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 колбасы для образования связующего геля, состоящего из мяса, жира и влаги. Соль также действует как усилитель вкуса и тендеризатор.^[9]

Во многих молочных отраслях в сыр добавляют соль в качестве агента, контролирующего цвет, ферментацию и консистенцию. 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 добавляется как усилитель вкуса и консервант. 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 глютен (эластичный белок-водный комплекс в некоторых тестах) и в качестве усилителя вкуса, например, в качестве начинки для выпечки. В категорию пищевых продуктов входят также продукты мукомольной промышленности. Эти продукты состоят из перемолотой муки и риса, производства зерновых завтраков и смешанной или подготовленной муки. Соль также используется в качестве приправы, например в картофельных чипсах, крендели, корм для кошек и собак.^[9]

Хлорид натрия используется в ветеринарии как рвота - возбудитель. Подается в виде теплого насыщенного раствора. Рвота также может быть вызвана глоточный размещение небольшого количества простой соли или кристаллов соли.

Лекарство

Хлорид натрия используется вместе с водой как один из основных растворов для внутривенная терапия. Назальный спрей часто содержит физиологический раствор решение.

Пожаротушение

Огнетушитель класса D для различных металлов.

Хлорид натрия является основным огнетушащим веществом в огнетушителях (Met-L-X, Super D), используемых при пожаре горючих металлов, таких как магний, калий, натрий и сплавы NaK (класс D). Термопластик порошок добавляется в смесь вместе с гидроизоляцией (стеараты металлов) и материалами, препятствующими слеживанию (трикальцийфосфат), для образования огнетушащего вещества. 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) переносной и 350 фунтов (160 кг) на колесах.^{[нужна цитата ]}

Очищающее средство

Поскольку по крайней мере средневековый время от времени люди использовали соль в качестве очищающего средства для втирания домашних поверхностей. Он также используется во многих брендах шампунь, зубная паста и, как правило, для удаления льда с проезжей части и клочков льда.

Оптическое использование

Бездефектные кристаллы NaCl имеют оптическое пропускание около 90% для инфракрасного света, в частности между 200нм и 20мкм. 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 гигроскопичный - при контакте с окружающим воздухом 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 такие материалы, как селенид цинка (ZnSe), которые механически прочнее и менее чувствительны к влаге, используются вместо NaCl для инфракрасного спектрального диапазона.

Химия

Твердый хлорид натрия

Кристалл хлорида натрия под микроскопом.

В твердом хлориде натрия каждый ион окружен шестью ионами противоположного заряда, как и ожидалось по электростатическим причинам. Окружающие ионы расположены в вершинах регулярной октаэдр. На языке плотная упаковка, чем больше хлористый ионы расположены в кубическом массиве, тогда как меньшие натрий ионы заполняют все кубические зазоры (октаэдрические пустоты) между ними. Эта же базовая структура встречается во многих других соединения и широко известен как галит или кристаллическая структура каменной соли. Его можно представить как гранецентрированная кубическая (ГЦК) решетка 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 в зависимости от 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 ° C; 106 ° F). Он также уменьшается с увеличением допинг.^[16]

Водные растворы

Притяжение между Na⁺ и Cl⁻ ионы в твердом веществе настолько сильны, что только высокополярные растворители, такие как вода, хорошо растворяют NaCl.

Вид одной пластины NaCl (H₂O)₂ (красный = O, белый = H, зеленый = Cl, фиолетовый = Na).^[18]

При растворении в воде каркас хлорида натрия распадается на Na⁺ и Cl⁻ ионы становятся окруженными полярными молекулами воды. Эти решения состоят из металл aquo комплекс с формулой [Na (H₂O)₈]⁺, с расстоянием Na – O 250 вечера. Ионы хлора также сильно сольватированы, каждый из них окружен в среднем 6 молекулами воды.^[19] Растворы хлорида натрия по своим свойствам сильно отличаются от чистой воды. В Точка замерзания составляет -21,12 ° C (-6,02 ° F) для 23,31 вес% соли, а температура кипения насыщенного раствора соли составляет около 108,7 ° C (227,7 ° F).^[10] Из холодных растворов соль кристаллизуется в виде дигидрат NaCl · 2H₂О.

pH растворов хлорида натрия

PH раствора хлорида натрия остается ≈7 из-за чрезвычайно слабой основности Cl⁻ ион, который является сопряженным основанием сильной кислоты HCl. Другими словами, NaCl не влияет на pH системы.^[20] 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 г. соединения натрия и хлорида разных стехиометрия были обнаружены; Было предсказано пять новых соединений (например, Na₃Cl, Na₂Cl, Na₃Cl₂, NaCl₃, и NaCl₇). Существование некоторых из них подтверждено экспериментально при высоких давлениях: кубический и ромбический NaCl.₃ и двумерный металлический тетрагональный Na₃Cl. Это указывает на то, что соединения, нарушающие химическую интуицию, возможны в простых системах при отсутствии окружающей среды.^[21]

Вхождение

Мелкие частицы морская соль являются доминирующими облачные ядра конденсации далеко в море, что позволяет формировать облака в противном случае незагрязненный воздуха.^[22]

Производство

Соль в настоящее время массовое производство к испарение из морская вода или же рассол из рассольные колодцы и соленые озера. Добыча полезных ископаемых каменной соли также является основным источником. Китай - главный поставщик соли в мире.^[9] В 2017 году мировое производство оценивалось в 280 млн. тонны в первую пятерку производителей (в миллионах тонн) входят Китай (68,0), США (43,0), Индия (26,0), Германия (13,0) и Канада (13,0).^[23] Соль также является побочным продуктом калий добыча полезных ископаемых.

Хотя он легко образуется благодаря комбинации входящих в его состав элементов натрия и хлора.

2Na_(s) + Cl_{2 (г)} → 2NaCl _(s)

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

Нейтрализация сильной базы едкий натр и сильная кислота соляная кислота также образуют растворы хлорида натрия, обращая вспять процесс поглощения энергии электролиза, который делает гидроксид натрия и соляную кислоту более дорогостоящими, чем хлорид 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 (один из немногих водорастворимых карбонатов) в виде нерастворимого карбоната.

Таким образом, добавление хлорид железа в раствор карбоната натрия или карбоната натрия приводит к осаждению карбоната железа (II) с хлоридом натрия, остающимся в растворе.

Хлорид натрия доступен настолько дешево, что его не нужно синтезировать.

• 

  Современная каменная соляная шахта рядом Mount Morris, Нью-Йорк, Соединенные Штаты

• 

  Иорданец и Израильский пруды-испарители соли в южной части Мертвое море.

• 

  Насыпи соли, Салар де Уюни, Боливия.

Смотрите также

Рекомендации

• Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Геологическая служба США документ: "Соль" (PDF).

Цитированные источники

• Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). CRC Press. 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». Письма в Журнал физической химии. 11 (10): 3821–3827. Дои:10.1021 / acs.jpclett.0c00874. PMID  32330050.

внешняя ссылка

• Соль Геологическая служба США Статистика и информация
• «Использование соли и песка для зимнего содержания дорог». Журнал дорожного управления. Декабрь 1997. Архивировано с оригинал 21 сентября 2016 г.. Получено 13 февраля 2007.
• Калькуляторы: поверхностное натяжение, и плотности, молярности и моляльности водного NaCl (и других солей)
• Паспорт безопасности данных JtBaker