хлорид натрия -Sodium chloride

хлорид натрия
Сельполонь.jpg
Кристаллы хлорида натрия в виде галита
Облигации NaCl.svg
Кристаллическая структура с натрием в фиолетовом цвете и хлоридом в зеленом цвете
Имена
название ИЮПАК
хлорид натрия
Другие имена
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
3534976
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ХимПаук
Информационная карта ECHA 100.028.726 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
13673
КЕГГ
МеШ Натрий+хлорид
номер РТЭКС
УНИИ
  • InChI=1S/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1 проверятьД
    Ключ: FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M проверятьД
  • InChI=1/ClH.Na/h1H;/q;+1/p-1
    Ключ: FAPWRFPIFSIZLT-REWHXWOFAE
  • [Na+].[Cl-]
Характеристики
NaCl
Молярная масса 58,443 г/моль
Появление Бесцветные кубические кристаллы
Запах Без запаха
Плотность 2,17 г/см 3
Температура плавления 800,7 ° С (1473,3 ° F, 1073,8 К)
Точка кипения 1465 ° С (2669 ° F, 1738 К)
360 г/1000 г чистой воды при Т = 25 °С
Растворимость в аммиаке 21,5 г/л при Т = ?
Растворимость в метаноле 14,9 г/л при Т = ?
−30,2·10 −6 см 3 /моль
Показатель преломления ( nD )
1,5441 (при 589 нм)
Состав
Гранецентрированная кубическая
( см. текст ), cF8
FM 3 м (№ 225)
а  = 564,02 пм
4
октаэдрический в Na +
октаэдрический в Cl -
Термохимия
50,5 Дж/(К·моль)
72,10 Дж/(К·моль)
−411,120 кДж/моль
Фармакология
A12CA01 ( ВОЗ ) B05CB01 ( ВОЗ ), B05XA03 ( ВОЗ ), S01XA03 ( ВОЗ )
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)
0
0
0
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
3 г/кг (перорально, крысы)
Родственные соединения
Другие анионы
фторид
натрия бромид
натрия йодид
натрия астатид натрия
Другие катионы
Хлорид лития Хлорид
калия Хлорид
рубидия Хлорид
цезия Хлорид
франка
Страница дополнительных данных
Хлорид натрия (страница данных)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
☒Н проверить  ( что   ?) проверятьД☒Н

Хлорид натрия / ˌ s d i ə m ˈ k l ɔːr d / , широко известный как соль (хотя морская соль также содержит другие химические соли ), представляет собой ионное соединение с химической формулой NaCl , представляющее соотношение 1: 1 ионы натрия и хлора . При молярных массах 22,99 и 35,45 г/моль соответственно 100 г NaCl содержат 39,34 г Na и 60,66 г Cl. Хлорид натрия является солью , в наибольшей степени отвечающей за соленость морской воды и внеклеточной жидкости многих многоклеточных организмов . В съедобной форме соль (также известная как поваренная соль ) 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 сырья для дальнейших химических синтезов . Еще одним важным применением хлорида натрия является устранение обледенения дорог в минусовую погоду.

Использование

В дополнение к привычному бытовому использованию соли, более распространенными областями применения соли, производящимися примерно 250 миллионов тонн в год (данные 2008 г.), являются химикаты и средства для борьбы с обледенением.

Химические функции

Соль прямо или косвенно используется в производстве многих химических веществ, которые потребляют большую часть мирового производства.

Хлорно-щелочная промышленность

Это отправная точка для хлорно-щелочного процесса , промышленного процесса производства хлора и гидроксида натрия в соответствии с химическим уравнением .

Этот электролиз проводится либо в ртутной ячейке, либо в диафрагменной ячейке, либо в 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, в результате чего небольшое повышение эффективности может иметь большую экономическую отдачу. Некоторые области применения хлора включают производство термопластов ПВХ , дезинфицирующих средств и растворителей.

Гидроксид натрия широко используется во многих отраслях промышленности, включая производство бумаги, мыла, алюминия и т. д.

кальцинированная промышленность

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 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. Всякий раз, когда бур попадает в солевой пласт, в буровой раствор добавляется соль для насыщения раствора, чтобы свести к минимуму растворение в соляном пласте. Соль также используется для ускорения отверждения бетона в цементированных обсадных трубах.

В текстильном и крашении соль используется в качестве промывочного раствора для отделения органических загрязнителей, для содействия «высаливанию» осадков красителей и для смешивания с концентрированными красителями для их стандартизации. Одна из его основных функций заключается в обеспечении положительного заряда ионов, способствующего поглощению отрицательно заряженных ионов красителей.

Он также используется при обработке алюминия , бериллия , меди , стали и ванадия . В целлюлозно-бумажной промышленности соль используется для отбеливания древесной массы. Он также используется для производства хлората натрия , который добавляется вместе с серной кислотой и водой для производства диоксида хлора , превосходного отбеливающего химического вещества на основе кислорода. Процесс производства диоксида хлора, зародившийся в Германии после Первой мировой войны, становится все более популярным из-за требований окружающей среды, направленных на сокращение или устранение хлорированных отбеливающих соединений. При дублении и обработке кожи в шкуры животных добавляют соль, чтобы подавить микробную активность на нижней стороне шкур и привлечь влагу обратно в шкуры.

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

Соль также добавляется для защиты почвы и придания прочности основанию, на котором строятся дороги. Соль действует так, чтобы свести к минимуму эффекты смещения, вызванные изменениями влажности и дорожной нагрузки.

Хлорид натрия иногда используется в качестве дешевого и безопасного осушителя из-за его гигроскопических свойств, что исторически делает соление эффективным методом сохранения пищевых продуктов ; соль вытягивает воду из бактерий за счет осмотического давления , препятствуя их размножению, что является основным источником порчи пищевых продуктов. Несмотря на то, что доступны более эффективные осушители, немногие из них безопасны для человека.

Умягчение воды

Жесткая вода содержит ионы кальция и магния, которые мешают действию мыла и способствуют образованию накипи или пленки щелочных минеральных отложений в бытовом и промышленном оборудовании и трубах. Коммерческие и бытовые устройства для смягчения воды используют ионообменные смолы для удаления ионов, вызывающих жесткость. Эти смолы производятся и регенерируются с использованием хлорида натрия.

Дорожная соль

Фазовая диаграмма смеси вода–NaCl

Вторым основным применением соли является противообледенительная обработка дорог, как в бункерах для песка , так и для разбрасывания транспортными средствами зимней службы . В преддверии снегопада дороги оптимально «антиобледенить» рапой (концентрированный раствор соли в воде), который предотвращает сцепление снега-льда с дорожным покрытием. Эта процедура позволяет избежать интенсивного использования соли после снегопада. Для борьбы с обледенением используются смеси рассола и соли, иногда с дополнительными реагентами, 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 борьбы с обледенением в Соединенном Королевстве в основном поступает из единственной шахты в Уинсфорде в Чешире . Перед распределением ее смешивают с <100 частей на миллион ферроцианида натрия в качестве агента, препятствующего слеживанию, что позволяет каменной соли свободно вытекать из пескоразбрасывателей, несмотря на то, что она накапливается перед использованием. В последние годы эта добавка также используется в поваренной соли. Другие добавки использовались в дорожной соли для снижения общих затрат. Например, в США раствор побочного углевода при переработке сахарной свеклы смешивали с каменной солью и прилипали к дорожному покрытию примерно на 40% лучше, чем одна сыпучая каменная соль. Поскольку он оставался в дороге дольше, лечение не нужно было повторять несколько раз, что экономило время и деньги.

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 замораживание вблизи этой концентрации происходит настолько медленно, что эвтектическая точка -22,4 ° C (-8,3 ° F) может быть достигнута при содержании соли примерно 25% масс.

Воздействие на окружающую среду

Дорожная соль попадает в пресноводные водоемы и может нанести вред водным растениям и животным, нарушая их осморегулирующую способность. Вездесущность 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 поверхностях во время строительства. Максимальная концентрация соли на поверхностях зависит от органа власти и области применения. В основном используются правила ИМО , которые устанавливают максимальное содержание солей на уровне 50 мг/м 2 растворимых солей в пересчете на хлорид натрия. Эти измерения выполняются с помощью теста Бресля . Засоление (повышение солености, также известное как синдром засоления пресной воды ) и последующее повышенное выщелачивание металлов является постоянной проблемой пресных водоемов Северной Америки и Европы.

При борьбе с обледенением автомагистралей соль вызывает коррозию настила мостов, автомобилей, арматуры и проволоки, а также незащищенных стальных конструкций, используемых в дорожном строительстве. Поверхностный сток , опрыскивание транспортных средств и переносимые ветром действия также влияют на почву, придорожную растительность и местные запасы поверхностных и грунтовых вод. Хотя во время пикового использования были обнаружены свидетельства загрязнения окружающей среды солью, весенние дожди и оттепели обычно снижают концентрацию натрия в районе, где применялась соль. 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 для защиты от обледенения больше гликоля и сахара , чем растворов на основе соли .

Пищевая промышленность и сельское хозяйство

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

Соль добавляется в пищу либо производителем, либо потребителем в качестве усилителя вкуса, консерванта, связующего вещества, добавки, регулирующей ферментацию , регулятора текстуры и усилителя цвета. Потребление соли в пищевой промышленности подразделяется в порядке убывания потребления на прочую пищевую, мясную, консервную , хлебопекарную, молочную и крупяную продукцию. Соль добавляется для улучшения окраски бекона, ветчины и других мясных продуктов. В качестве консерванта соль подавляет рост бактерий. Соль действует как связующее в колбасах , образуя связующий гель, состоящий из мяса, жира и влаги. Соль также действует как усилитель вкуса и смягчающее средство .

Во многих молочных производствах соль добавляют в сыр в качестве агента, регулирующего цвет, ферментацию и текстуру. Молочный подсектор включает предприятия по производству сливочного масла, сгущенного и сгущенного молока, замороженных десертов, мороженого, натуральных и плавленых сыров, а также специальных молочных продуктов. При консервировании соль в основном добавляется как усилитель вкуса и консервант . Он также используется в качестве носителя для других ингредиентов, обезвоживающего агента, ингибитора ферментов и смягчающего средства. При выпечке добавляют соль, чтобы контролировать скорость брожения хлебного теста. Он также используется для усиления клейковины (эластичный белково-водный комплекс в некоторых видах теста) и в качестве усилителя вкуса, например, в качестве начинки для выпечки. Категория пищевой промышленности также включает продукты зернового помола. Эти продукты состоят из помола муки и риса и производства зерновых завтраков и смешанной или готовой муки. Соль также используется в качестве приправы, например, в картофельных чипсах, кренделях , кормах для кошек и собак.

Хлорид натрия используется в ветеринарии как возбудитель рвоты . Дают в виде теплого насыщенного раствора. Рвота также может быть вызвана попаданием в глотку небольшого количества обычной 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 огнетушащим веществом в огнетушителях (Met-LX, Super D), используемых при возгорании горючих металлов, таких как сплавы магния, калия, натрия и NaK (класс D). В смесь добавляют термопластичный порошок вместе с гидроизоляционными (стеараты металлов) и противослеживающими материалами (трикальцийфосфат) для образования огнетушащего вещества. Когда ее наносят на огонь, соль действует как теплоотвод, рассеивая тепло от огня, а также образует корку, исключающую кислород, чтобы задушить огонь. Пластмассовая добавка плавится и помогает корке сохранять свою целостность до тех пор, пока горящий металл не остынет ниже температуры воспламенения. Этот тип огнетушителя был изобретен в конце 1940-х годов как устройство с патронным управлением, хотя в настоящее время популярны версии с хранимым давлением. Обычные размеры: переносные на 30 фунтов (14 кг) и колесные на 350 фунтов (160 кг).

моющее средство

По крайней мере , со средневековых времен люди использовали соль в качестве очищающего средства, натирая им бытовые поверхности. Он также используется во многих марках шампуня , зубной пасты и обычно используется для удаления льда с подъездных дорог и участков льда.

Оптическое использование

Бездефектные кристаллы NaCl имеют оптический коэффициент пропускания около 90% для инфракрасного света, особенно в диапазоне от 200  нм до 20  мкм . Поэтому они использовались в оптических компонентах (окнах и призмах), работающих в этом спектральном диапазоне, где существует мало непоглощающих альтернатив и где требования к отсутствию микроскопических неоднородностей менее строгие, чем в видимом диапазоне. Недорогие кристаллы NaCl мягкие и гигроскопичные — при воздействии окружающего воздуха они постепенно покрываются «инеем». Это ограничивает применение NaCl в сухих средах, вакуумных герметичных сборочных зонах или для краткосрочного использования, такого как прототипирование. В настоящее время вместо NaCl для инфракрасного диапазона спектра используются такие материалы, как селенид цинка (ZnSe), которые механически прочнее и менее чувствительны к влаге.

Химия

Твердый хлорид натрия

Кристалл хлорида натрия под микроскопом.
Октаэдры NaCl. Желтые точки представляют собой электростатическую силу между ионами противоположного заряда.

В твердом хлориде натрия каждый ион окружен шестью ионами противоположного заряда, как и ожидалось по электростатическим причинам. Окружающие ионы расположены в вершинах правильного октаэдра . Говоря языком плотной упаковки , более крупные ионы хлорида (размером 167 пм) расположены в кубическом массиве, тогда как меньшие ионы натрия (116 пм) заполняют все кубические промежутки (октаэдрические пустоты) между ними. Эта же основная структура встречается во многих других соединениях и широко известна как кристаллическая структура галита или 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 в зависимости от температуры имеет максимум 2,03 Вт/(см·К) при 8 К (-265,15 °С; -445,27 °F) и снижается до 0,069 при 314 К (41 °С; 106 °F). ). Он также уменьшается при допинге .

Видеоизображение в реальном времени с атомарным разрешением позволяет визуализировать начальную стадию зарождения кристаллов хлорида натрия.

Водные растворы

Растворимость NaCl
(г NaCl / 1 кг растворителя при 25 ° C (77 ° F))
Вода 360
формамид 94
Глицерин 83
Пропиленгликоль 71
Муравьиная кислота 52
Жидкий аммиак 30,2
Метанол 14
Спирт этиловый 0,65
Диметилформамид 0,4
Пропан-1-ол 0,124
сульфолан 0,05
Бутан-1-ол 0,05
Пропан-2-ол 0,03
Пентан-1-ол 0,018
ацетонитрил 0,003
Ацетон 0,00042

Притяжение между ионами Na + и Cl - в твердом теле настолько сильно, что только сильно полярные растворители, такие как вода, хорошо растворяют NaCl.

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

При растворении в воде каркас хлорида натрия распадается, поскольку ионы Na + и Cl - окружаются полярными молекулами воды. Эти растворы состоят из аквакомплекса металла с формулой [Na(H 2 O) 8 ] + с расстоянием Na–O 250  пм . Ионы хлора также сильно сольватированы, каждый из них окружен в среднем шестью молекулами воды. Растворы хлорида натрия по своим свойствам сильно отличаются от чистой воды. Эвтектическая точка составляет -21,12 ° C (-6,02 ° F) для массовой доли соли 23,31%, 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.

рН 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, NaCl не влияет на рН системы в разбавленных растворах, где влияние ионной силы и коэффициентов активности незначительно.

Стехиометрические и структурные варианты

Поваренная соль имеет молярное соотношение натрия и хлора 1:1. В 2013 г. были обнаружены соединения натрия и хлорида разной стехиометрии ; были предсказаны пять новых соединений (например, Na 3 Cl, Na 2 Cl, Na 3 Cl 2 , NaCl 3 и NaCl 7 ). Существование некоторых из них экспериментально подтверждено при высоких давлениях и других условиях: кубический и орторомбический NaCl 3 , двумерный металлический тетрагональный Na 3 Cl и экзотический гексагональный NaCl. Это указывает на то, что соединения, нарушающие химическую интуицию, возможны в простых системах в условиях отсутствия окружающей среды.

Вхождение

Большая часть мировой соли растворена в океане . Меньшее количество содержится в земной коре в виде водорастворимого минерального галита (каменной соли), а незначительное количество существует в виде взвешенных частиц морской соли в атмосфере. Эти частицы являются доминирующими ядрами конденсации облаков далеко в море, что позволяет формировать облака в незагрязненном воздухе .

Производство

В настоящее время соль производится в массовом порядке путем выпаривания морской воды или рассола из соляных скважин и соленых озер . Добыча каменной соли также является основным источником. Китай является основным поставщиком соли в мире. В 2017 году мировое производство оценивалось в 280 миллионов тонн , при этом в пятерку крупнейших производителей (в миллионах 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 .

Смотрите также

Рекомендации

Цитируемые источники

Внешние ссылки