chlorek sodu -Sodium chloride

Chlorek sodu
Selpologne.jpg
Kryształy chlorku sodu w postaci halitu
Wiązania NaCl.svg
Struktura krystaliczna z sodem w kolorze fioletowym i chlorkiem w kolorze zielonym
Nazwy
nazwa IUPAC
Chlorek sodu
Inne nazwy
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
3534976
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
Karta informacyjna ECHA 100.028.726 Edytuj to w Wikidanych
Numer WE
13673
KEGG
Siatka Sód + chlorek
Identyfikator klienta PubChem
Numer RTECS
UNII
  • InChl=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1 sprawdzaćY
    Klucz: FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sprawdzaćY
  • InChl=1/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1
    Klucz: FAPWRFPIFSIZLT-REWHXWOFAE
  • [Na+].[Cl-]
Nieruchomości
NaCl
Masa cząsteczkowa 58,443 g/mol
Wygląd Bezbarwne sześcienne kryształy
Zapach Bezwonny
Gęstość 2,17 g/cm 3
Temperatura topnienia 800,7 ° C (1473,3 ° F; 1073,8 K)
Temperatura wrzenia 1465 ° C (2669 ° F; 1738 K)
360 g/1000 g czystej wody o temp. T = 25 °C
Rozpuszczalność w amoniaku 21,5 g/l przy T = ?
Rozpuszczalność w metanolu 14,9 g/l przy T = ?
−30,2 · 10 −6 cm 3 /mol
1,5441 (przy 589 nm)
Struktura
Sześcienny wyśrodkowany na twarz
( patrz tekst ), cF8
Fm 3 m (nr 225)
a  = 564,02 pm
4
oktaedryczny przy Na +
oktaedryczny przy Cl -
Termochemia
50,5 J/(K·mol)
72,10 J/(K·mol)
−411,120 kJ/mol
Farmakologia
A12CA01 ( KTO ) B05CB01 ( KTO ), B05XA03 ( KTO ), S01XA03 ( KTO )
Zagrożenia
NFPA 704 (ognisty diament)
0
0
0
Śmiertelna dawka lub stężenie (LD, LC):
LD 50 ( mediana dawki )
3 g/kg (doustnie, szczury)
Związki pokrewne
Inne aniony
Fluorek
sodu Bromek
sodu Jodek
sodu Astatyd sodu
Inne kationy
Chlorek litu Chlorek
potasu Chlorek
rubidu Chlorek
cezu Chlorek
francu
Strona danych uzupełniających
Chlorek sodu (strona danych)
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
☒N zweryfikować  ( co to jest   ?) sprawdzaćY☒N

Chlorek sodu / ˌ s d i ə m ˈ k l ɔːr d / , powszechnie znany jako sól (chociaż sól morska zawiera również inne sole chemiczne ), to związek jonowy o wzorze chemicznym NaCl , reprezentujący stosunek 1: 1 jony sodowe i chlorkowe . Przy masach cząsteczkowych odpowiednio 22,99 i 35,45 g/mol 100 g NaCl zawiera 39,34 g Na i 60,66 g Cl. Chlorek sodu jest solą najbardziej odpowiedzialną za zasolenie wody morskiej i płynu zewnątrzkomórkowego wielu organizmów wielokomórkowych . W postaci jadalnej sól (znana również jako sól kuchenna ) jest powszechnie stosowana jako przyprawa i środek konserwujący żywność . W wielu procesach przemysłowych stosuje się duże ilości chlorku sodu, który jest głównym źródłem związków sodu i chloru wykorzystywanych jako surowce do dalszych syntez chemicznych . Innym ważnym zastosowaniem chlorku sodu jest odladzanie jezdni w temperaturach poniżej zera.

Używa

Oprócz znanych domowych zastosowań soli, bardziej dominujące zastosowania z produkcji wynoszącej około 250 milionów ton rocznie (dane z 2008 r.) obejmują chemikalia i odladzanie.

Funkcje chemiczne

Sól jest wykorzystywana, bezpośrednio lub pośrednio, do produkcji wielu chemikaliów, które pochłaniają większość światowej produkcji.

Przemysł chloro-alkaliczny

Jest to punkt wyjścia dla procesu chloroalkalicznego , przemysłowego procesu produkcji chloru i wodorotlenku sodu , zgodnie z równaniem chemicznym

Ta elektroliza jest prowadzona w elektrolizerze rtęciowym, komorze przeponowej lub komorze membranowej. Każdy z nich wykorzystuje inną metodę oddzielania chloru od wodorotlenku sodu. Inne technologie są w trakcie opracowywania ze względu na wysokie zużycie energii podczas elektrolizy, przy czym niewielka poprawa wydajności może przynieść duże korzyści ekonomiczne. Niektóre zastosowania chloru obejmują produkcję termoplastów PVC , środki dezynfekujące i rozpuszczalniki.

Wodorotlenek sodu jest szeroko stosowany w wielu różnych gałęziach przemysłu, umożliwiając produkcję papieru, mydła, aluminium itp.

Przemysł sodowy

Chlorek sodu jest używany w procesie Solvaya do produkcji węglanu sodu i chlorku wapnia . Z kolei węglan sodu jest używany do produkcji szkła , wodorowęglanu sodu i barwników , a także niezliczonej ilości innych chemikaliów. W procesie Mannheim chlorek sodu jest wykorzystywany do produkcji siarczanu sodu i kwasu solnego .

Standard

Chlorek sodu ma międzynarodowy standard stworzony przez ASTM International . Norma nosi nazwę ASTM E534-13 i jest standardową metodą testową do analizy chemicznej chlorku sodu. Wymienione metody zapewniają procedury analizy chlorku sodu w celu określenia, czy nadaje się on do zamierzonego zastosowania i zastosowania.

Różne zastosowania przemysłowe

Chlorek sodu jest intensywnie używany, więc nawet stosunkowo niewielkie zastosowania mogą zużywać ogromne ilości. W eksploracji ropy i gazu sól jest ważnym składnikiem płuczek wiertniczych w wierceniu studni. Służy do flokulacji i zwiększania gęstości płynu wiertniczego w celu pokonania wysokiego ciśnienia gazu w odwiercie. Za każdym razem, gdy wiertło uderza w formację soli, sól jest dodawana do płuczki wiertniczej w celu nasycenia roztworu w celu zminimalizowania rozpuszczania w warstwie solnej. Sól stosuje się również w celu przyspieszenia utwardzania betonu w cementowanych osłonkach.

W tekstyliach i farbiarstwie sól jest stosowana jako solanka do płukania w celu oddzielenia zanieczyszczeń organicznych, promowania „wysalania” osadów barwników oraz mieszania ze stężonymi barwnikami w celu ich standaryzacji. Jedną z jego głównych ról jest zapewnienie dodatniego ładunku jonów w celu promowania absorpcji ujemnie naładowanych jonów barwników.

Znajduje również zastosowanie w obróbce aluminium , berylu , miedzi , stali i wanadu . W przemyśle celulozowo-papierniczym sól jest używana do bielenia pulpy drzewnej. Jest również używany do wytwarzania chloranu sodu , który jest dodawany wraz z kwasem siarkowym i wodą w celu wytworzenia dwutlenku chloru , doskonałego środka wybielającego na bazie tlenu . Proces z użyciem dwutlenku chloru, zapoczątkowany w Niemczech po I wojnie światowej, staje się coraz bardziej popularny ze względu na presję środowiskową na ograniczenie lub wyeliminowanie chlorowanych związków wybielających. W garbarstwie i obróbce skór do skór zwierzęcych dodaje się sól, aby zahamować aktywność mikrobiologiczną na spodniej stronie skór i przyciągnąć wilgoć z powrotem do skóry.

W produkcji gumy sól jest używana do produkcji buna , neoprenu i białej gumy. Solanka i kwas siarkowy są używane do koagulacji zemulgowanego lateksu z chlorowanego butadienu .

Sól dodaje się również w celu zabezpieczenia gleby i zapewnienia twardości fundamentom, na których budowane są autostrady. Sól działa w celu zminimalizowania skutków przesuwania się podłoża spowodowanego zmianami wilgotności i obciążenia ruchem drogowym.

Chlorek sodu jest czasami używany jako tani i bezpieczny środek osuszający ze względu na swoje właściwości higroskopijne , dzięki czemu solenie jest historycznie skuteczną metodą konserwacji żywności ; sól wyciąga wodę z bakterii poprzez ciśnienie osmotyczne , zapobiegając ich rozmnażaniu, co jest głównym źródłem psucia się żywności. Chociaż dostępne są skuteczniejsze środki pochłaniające wilgoć, niewiele z nich jest bezpiecznych do spożycia przez ludzi.

Zmiękczanie wody

Twarda woda zawiera jony wapnia i magnezu, które przeszkadzają w działaniu mydła i przyczyniają się do odkładania się kamienia lub osadu alkalicznych osadów mineralnych w urządzeniach domowych i przemysłowych oraz rurach. Komercyjne i mieszkalne jednostki zmiękczające wodę wykorzystują żywice jonowymienne do usuwania jonów powodujących twardość. Żywice te są wytwarzane i regenerowane przy użyciu chlorku sodu.

Sól drogowa

Diagram fazowy mieszaniny woda-NaCl

Drugim głównym zastosowaniem soli jest odladzanie i przeciwoblodzanie dróg, zarówno w śmietnikach , jak i rozrzucane przez pojazdy służb zimowych . W oczekiwaniu na opady śniegu drogi są optymalnie „przeciwoblodzane” solanką (stężonym roztworem soli w wodzie), co zapobiega wiązaniu się śniegu i lodu z nawierzchnią drogi. Ta procedura pozwala uniknąć intensywnego stosowania soli po opadach śniegu. Do odladzania stosuje się mieszaniny solanki i soli, czasem z dodatkowymi środkami, takimi jak chlorek wapnia i/lub chlorek magnezu . Stosowanie soli lub solanki staje się nieskuteczne poniżej -10 ° C (14 ° F).

Kopce soli drogowej do użytku zimą

Sól do odladzania w Wielkiej Brytanii pochodzi głównie z jednej kopalni w Winsford w Cheshire . Przed dystrybucją jest mieszana z <100 ppm żelazocyjankiem sodu jako środkiem przeciwzbrylającym, co umożliwia swobodny wypływ soli kamiennej z posyparek, mimo jej składowania przed użyciem. W ostatnich latach dodatek ten znalazł również zastosowanie w soli kuchennej. W soli drogowej zastosowano inne dodatki w celu obniżenia całkowitych kosztów. Na przykład w Stanach Zjednoczonych roztwór węglowodanów będący produktem ubocznym przetwarzania buraków cukrowych został zmieszany z solą kamienną i przylegał do nawierzchni dróg o około 40% lepiej niż sama luźna sól kamienna. Dzięki temu, że dłużej trzymał się w trasie, zabiegu nie trzeba było powtarzać kilka razy, oszczędzając czas i pieniądze.

Z technicznego punktu widzenia chemii fizycznej minimalna temperatura zamarzania mieszaniny wody i soli wynosi -21,12 ° C (-6,02 ° F) dla 23,31% wag. soli. Zamrażanie w pobliżu tego stężenia jest jednak tak powolne, że punkt eutektyczny -22,4 ° C (-8,3 ° F) można osiągnąć przy około 25% wagowych soli.

Efekty środowiskowe

Sól drogowa trafia do zbiorników słodkowodnych i może szkodzić roślinom i zwierzętom wodnym, zakłócając ich zdolność osmoregulacji . Wszechobecność soli stanowi problem w każdej aplikacji powłoki przybrzeżnej, ponieważ uwięzione sole powodują duże problemy z przyczepnością. Władze marynarki wojennej i budowniczowie statków monitorują stężenie soli na powierzchniach podczas budowy. Maksymalne stężenia soli na powierzchniach zależą od uprawnień i zastosowania. Rozporządzenie IMO jest najczęściej stosowane i ustala poziomy soli na maksymalnie 50 mg/m 2 rozpuszczalnych soli mierzonych jako chlorek sodu. Pomiary te wykonuje się za pomocą testu Bresle'a . Zasolenie (rosnące zasolenie, inaczej zespół zasolenia wody słodkiej ) i wynikające z tego zwiększone wypłukiwanie metali to ciągły problem w całej Ameryce Północnej i europejskich wodach słodkich.

Podczas odladzania autostrad sól jest kojarzona z korozją pomostów mostowych, pojazdów silnikowych, prętów zbrojeniowych i drutu oraz niezabezpieczonych konstrukcji stalowych stosowanych w budownictwie drogowym. Spływ powierzchniowy , opryski pojazdów i działania wiatru mają również wpływ na glebę, roślinność przydrożną oraz lokalne wody powierzchniowe i gruntowe. Chociaż znaleziono dowody na zanieczyszczenie środowiska solą podczas szczytowego zużycia, wiosenne deszcze i roztopy zwykle zmniejszają stężenie sodu w obszarze, na którym zastosowano sól. Badanie z 2009 roku wykazało, że około 70% soli drogowej stosowanej w obszarze metra Minneapolis-St Paul jest zatrzymywane w lokalnym dziale wodnym.

Podstawienie

Niektóre agencje zastępują sól drogową piwem , melasą i sokiem z buraków . Linie lotnicze używają do odladzania więcej glikolu i cukru niż roztworów na bazie soli .

Przemysł spożywczy i rolnictwo

Wiele mikroorganizmów nie może żyć w słonym środowisku: woda jest wysysana z ich komórek przez osmozę . Z tego powodu sól jest używana do konserwowania niektórych produktów spożywczych, takich jak boczek, ryby czy kapusta.

Sól jest dodawana do żywności, zarówno przez producenta żywności, jak i przez konsumenta, jako wzmacniacz smaku, środek konserwujący, środek wiążący, dodatek kontrolujący fermentację , środek regulujący teksturę i wybarwiający. Spożycie soli w przemyśle spożywczym dzieli się, w porządku malejącym, na inne przetwórstwo spożywcze, pakowanie mięsa, konserwowanie , pieczenie, nabiał i produkty przemiału zbożowego. Sól jest dodawana w celu promowania rozwoju koloru bekonu, szynki i innych przetworzonych produktów mięsnych. Jako środek konserwujący sól hamuje rozwój bakterii. Sól działa jako środek wiążący w kiełbasach , tworząc wiążący żel składający się z mięsa, tłuszczu i wilgoci. Sól działa również jako wzmacniacz smaku i zmiękczacz .

W wielu gałęziach przemysłu mleczarskiego sól jest dodawana do sera jako środek kontrolujący kolor, fermentację i teksturę. Podsektor mleczarski obejmuje firmy produkujące masło śmietankowe, mleko skondensowane i odparowane, mrożone desery, lody, sery naturalne i topione oraz specjalistyczne produkty mleczne. W puszkach sól dodaje się przede wszystkim jako wzmacniacz smaku i środek konserwujący . Jest również stosowany jako nośnik dla innych składników, środek odwadniający, inhibitor enzymów i zmiękczacz. Podczas pieczenia dodaje się sól, aby kontrolować szybkość fermentacji ciasta chlebowego. Stosowany jest również do wzmacniania glutenu (elastycznego kompleksu białkowo-wodnego w niektórych ciastach) oraz jako wzmacniacz smaku, np. jako polewa do wypieków. Kategoria przetwórstwa spożywczego obejmuje również produkty przemiału zboża. Produkty te obejmują mielenie mąki i ryżu oraz wytwarzanie płatków śniadaniowych oraz mieszanek lub preparowanych mąk. Sól jest również stosowana jako środek przyprawowy, np. w chipsach ziemniaczanych, preclach , karmach dla kotów i psów.

Chlorek sodu jest stosowany w weterynarii jako środek wywołujący wymioty . Podaje się go w postaci ciepłego nasyconego roztworu. Wymioty mogą być również spowodowane umieszczeniem w gardle niewielkiej ilości zwykłej soli lub kryształków soli.

Medycyna

Chlorek sodu jest stosowany wraz z wodą jako jeden z podstawowych roztworów do terapii dożylnej . Aerozol do nosa często zawiera roztwór soli fizjologicznej .

Walka z ogniem

Gaśnica klasy D do różnych metali

Chlorek sodu jest głównym środkiem gaśniczym w gaśnicach (Met-LX, Super D) stosowanych do gaszenia palnych metali, takich jak stopy magnezu, potasu, sodu i NaK (klasa D). Do mieszaniny dodaje się proszek termoplastyczny oraz środki hydroizolacyjne (stearyniany metali) i przeciwzbrylające (fosforan trójwapniowy), tworząc środek gaśniczy. Po nałożeniu na ogień sól działa jak radiator, rozpraszając ciepło z ognia, a także tworzy pozbawioną tlenu skorupę, która tłumi ogień. Dodatek plastyczny topi się i pomaga skorupie zachować integralność, dopóki płonący metal nie ostygnie poniżej temperatury zapłonu. Ten typ gaśnicy został wynaleziony pod koniec lat czterdziestych XX wieku jako jednostka na naboje, chociaż obecnie popularne są wersje z zasobnikiem ciśnieniowym. Typowe rozmiary to 30 funtów (14 kg) przenośne i 350 funtów (160 kg) na kółkach.

środek czyszczący

Co najmniej od średniowiecza ludzie używali soli jako środka czyszczącego wcieranego w domowe powierzchnie. Stosowany jest również w wielu markach szamponów , past do zębów oraz popularnie do odladzania podjazdów i płatów lodu.

Użycie optyczne

Wolne od defektów kryształy NaCl mają przepuszczalność optyczną około 90% dla światła podczerwonego, w szczególności między 200  nm a 20  µm . Dlatego zastosowano je w elementach optycznych (oknach i pryzmatach) działających w tym zakresie widmowym, gdzie istnieje niewiele nieabsorpcyjnych alternatyw i gdzie wymagania dotyczące braku mikroskopijnych niejednorodności są mniej rygorystyczne niż w zakresie widzialnym. Kryształy NaCl, choć niedrogie, są miękkie i higroskopijne – wystawione na działanie otaczającego powietrza stopniowo pokrywają się „szronem”. Ogranicza to stosowanie NaCl w suchych środowiskach, uszczelnionych próżniowo obszarach montażowych lub do zastosowań krótkoterminowych, takich jak prototypowanie. Obecnie zamiast NaCl do widma w podczerwieni stosuje się materiały takie jak selenek cynku (ZnSe), które są mocniejsze mechanicznie i mniej wrażliwe na wilgoć.

Chemia

Stały chlorek sodu

Kryształ chlorku sodu pod mikroskopem.
ośmiościany NaCl. Żółte kropki reprezentują siłę elektrostatyczną między jonami o przeciwnych ładunkach

W stałym chlorku sodu każdy jon jest otoczony sześcioma jonami o przeciwnych ładunkach, zgodnie z oczekiwaniami na podstawie elektrostatyki. Otaczające jony znajdują się w wierzchołkach ośmiościanu foremnego . Mówiąc językiem ścisłego upakowania , większe jony chlorkowe (rozmiar 167 µm) są ułożone w sześcienny układ, podczas gdy mniejsze jony sodu (116 µm) wypełniają wszystkie sześcienne luki (oktaedryczne puste przestrzenie) między nimi. Ta sama podstawowa struktura występuje w wielu innych związkach i jest powszechnie znana jako struktura krystaliczna halitu lub soli kamiennej. Można go przedstawić jako sieć sześcienną centrowaną na twarzy (fcc) z podstawą dwuatomową lub jako dwie przenikające się sieci sześcienne centrowane na twarzy. Pierwszy atom znajduje się w każdym punkcie sieci, a drugi atom znajduje się w połowie odległości między punktami sieci wzdłuż krawędzi komórki elementarnej fcc.

Stały chlorek sodu ma temperaturę topnienia 801 ° C. Przewodność cieplna chlorku sodu w funkcji temperatury wynosi maksymalnie 2,03 W / (cm·K) przy 8 K (-265,15 ° C; -445,27 ° F) i spada do 0,069 przy 314 K (41 ° C; 106 ° F) ). Zmniejsza się również wraz z dopingiem .

Obrazowanie wideo w czasie rzeczywistym w rozdzielczości atomowej umożliwia wizualizację początkowego etapu zarodkowania kryształów chlorku sodu.

Roztwory wodne

Rozpuszczalność NaCl
(g NaCl / 1 kg rozpuszczalnika w 25 ° C (77 ° F))
Woda 360
Formamid 94
gliceryna 83
Glikol propylenowy 71
Kwas mrówkowy 52
Ciekły amoniak 30.2
Metanol 14
Etanol 0,65
dimetyloformamid 0,4
propan-1-ol 0,124
Sulfolan 0,05
Butan-1-ol 0,05
propan-2-ol 0,03
Pentan-1-ol 0,018
acetonitryl 0,003
Aceton 0,00042

Przyciąganie między jonami Na + i Cl w ciele stałym jest tak silne, że tylko wysoce polarne rozpuszczalniki, takie jak woda, dobrze rozpuszczają NaCl.

Widok jednej płytki NaCl(H 2 O) 2 (czerwony = O, biały = H, zielony = Cl, fioletowy = Na).

Po rozpuszczeniu w wodzie struktura chlorku sodu rozpada się, gdy jony Na + i Cl - zostają otoczone przez polarne cząsteczki wody. Roztwory te składają się z wodnego kompleksu metalu o wzorze [Na(H 2 O) 8 ] + , o odległości Na–O 250  pm . Jony chlorkowe są również silnie solwatowane, a każdy z nich jest otoczony średnio sześcioma cząsteczkami wody. Roztwory chlorku sodu mają bardzo różne właściwości od czystej wody. Punkt eutektyczny wynosi -21,12 ° C (-6,02 ° F) dla 23,31% ułamka masowego soli, a temperatura wrzenia nasyconego roztworu soli jest bliska 108,7 ° C (227,7 ° F). Z zimnych roztworów sól krystalizuje jako dihydrat NaCl·2H 2O .

pH roztworów chlorku sodu

pH roztworu chlorku sodu pozostaje ≈7 ze względu na wyjątkowo słabą zasadowość jonu Cl- , który jest sprzężoną zasadą mocnego kwasu HCl. Innymi słowy, NaCl nie ma wpływu na pH układu w rozcieńczonych roztworach, gdzie wpływ siły jonowej i współczynników aktywności jest pomijalny.

Warianty stechiometryczne i strukturalne

Sól kuchenna ma stosunek molowy sodu i chloru 1:1. W 2013 roku odkryto związki sodu i chlorku o różnej stechiometrii ; przewidziano pięć nowych związków (np. Na 3 Cl, Na 2 Cl, Na 3 Cl 2 , NaCl 3 i NaCl 7 ). Istnienie niektórych z nich zostało potwierdzone doświadczalnie przy wysokich ciśnieniach i innych warunkach: sześcienny i rombowy NaCl 3 , dwuwymiarowy metaliczny tetragonalny Na 3 Cl i egzotyczny heksagonalny NaCl. Wskazuje to, że związki naruszające intuicję chemiczną są możliwe w prostych układach w warunkach innych niż otoczenie.

Występowanie

Większość soli na świecie rozpuszcza się w oceanach . Mniejsza ilość znajduje się w skorupie ziemskiej jako rozpuszczalny w wodzie halit mineralny (sól kamienna), a niewielka ilość występuje jako zawieszone cząsteczki soli morskiej w atmosferze. Cząsteczki te są dominującymi jądrami kondensacji chmur daleko na morzu, które umożliwiają tworzenie się chmur w skądinąd niezanieczyszczonym powietrzu .

Produkcja

Sól jest obecnie produkowana masowo przez odparowanie wody morskiej lub solanki ze studni solankowych i słonych jezior . Wydobycie soli kamiennej jest również głównym źródłem. Chiny są głównym światowym dostawcą soli. W 2017 roku światową produkcję oszacowano na 280 mln ton , a pięciu największych producentów (w mln ton) to Chiny (68,0), Stany Zjednoczone (43,0), Indie (26,0), Niemcy (13,0) i Kanada (13,0). Sól jest również produktem ubocznym wydobycia potasu .

Zobacz też

Bibliografia

Cytowane źródła

Linki zewnętrzne