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氯化钠
图片来自百科知识

氯化钠,(英语: Sodium chloride )(化学式NaCl),是一种离子化合物[1] 。钠离子和氯离子的原子质量分别为22.99和35.45g/mol。也就是说100g的氯化钠中含有39.34 g的钠和 60.66 g的氯。氯化钠是海水盐分的主要组成部分,它的存在也使得海水有其特有的咸味苦味。氯化钠也是细胞外液的主要盐类,0.89%的氯化钠水溶液俗称为生理盐水。其可食用的形态是食盐的主要成分,多用于食物的调味和保存。

工业中,主要用于制造氢氧化钠以及应用于聚氯乙烯塑料木浆(纸浆)等许多其他产品的生产过程。由于它可以降低水的点,偶尔也用于解冻冰冻的路面。

目录

生产

各种化合物的生产

氯化钠是各种化学反应的生产中不可缺少的原料,不管是直接还是间接使用大都少不了。

氯碱法

电解饱和食盐水溶液制取氢氧化钠氯气氢气的工业生产方法,是重要的基础化学工业之一。

氨碱法

也叫索尔维法,是工业生产碳酸钠的主要方法。此反应需要氯化钠和石灰石,其产物是氯化钙和碳酸钠。

硬水软化

硬水(如井水)含有大量的镁离子钙离子。硬水有许多危害,包括降低洗衣液的效果和阻塞水管,因此需要用离子交换树脂将其置换出来。氯化钠用于更新已失效的离子交换树脂,使其能重复使用。

性质

物理性质

氯化钠在多数情况下是白色的粉末,其结晶是半透明的立方体,但也可能会因杂质而呈现出蓝或紫的色调。氯化钠的摩尔质量是58.443克/摩尔,密度是每立方厘米2.17克。莫氏硬度为2~2.5。

氯化钠易溶于水,常温下在水中的溶解度是359克/升。食盐水的物理性质与纯水有较大的差异。常压下,水盐体系的低共熔点为−21.12 °C(−6.02 °F),低共熔物中盐的质量分数为23.31%低共熔点是盐水能够达到的最低温度。质量分数大于23.31%的盐水在冷却到该温度之前会析出盐(或其水合物),质量分数小于23.31%的盐水在冷却到该温度之前则会析出冰。该质量分数的食盐水沸点约为108.7 °C (227.7 °F)。 依据sigma Aldrich 物质资料表: 氯化钠水中溶解度为(25°C) 357 mg/ml, 100°C为 384 mg/ml。饱和食盐水之密度为 (25°C) 1.202 g/ml。 依此换算25°C 饱和食盐水每一立方公分含316.223毫克之氯化钠。 (网路上之饱和生理食盐水密度错误甚多,推估为教学现场密度考题衍生之错误)

氯化钠在不同溶液中的溶解度
g / 1kg ,25℃
360
甲酰胺 94
甘油 83
1,2-丙二醇 71
甲酸 52
液氨 30.2
甲醇 14
乙醇 0.65
二甲基甲酰胺 0.4
1-丙醇 0.124
环丁砜 0.05
1-丁醇 0.05
异丙醇 0.03
1-戊醇 0.018
乙腈 0.003
丙酮 0.00042
氯化钠的导电性[2]
温度 °C 800 850 900 1000 1100
电导率 σ S·m−1 3,58 3,75 3,90 4,17 4,39

化学性质

氯化钠是一种离子化合物化学式为NaCl,代表钠离子氯离子的比例是一比一,之间靠离子键结合。钠原子将其3s态电子转移到氯原子的3d态上,两者都达到稳定的电子结构。带正电的钠离子与带负电的氯离子相互吸引,稳定的结合在一起。

氯化钠溶于水时,完全电离为钠离子与氯离子。他们会使纯水靠氢键键合形成的正常结构(四面体排列)遭到破坏。Na+与水分子的结合力大约是水分子间氢键的4倍但这种作用低于共价键的强度。

从冷溶液中析出的盐当中,每个盐分子带有两个结晶水:NaCl·2H2O。

氯化钠溶液的检验可分两步完成。首先,向溶液中滴入硝酸酸化过的硝酸银溶液,有白色沉淀(氯化银)产生,证明有Cl。然后用铂丝蘸取少量溶液,置于酒精灯上灼烧,火焰呈黄色,可证含有Na+。

制法

海水盐湖是氯化钠的主要来源。

  • 蒸发咸水(如晾晒海水),在水没有完全蒸干前滤出氯化钠晶体。适合大量生产。
  • 少量精制:将粗盐溶解于水中,过滤掉不溶性杂质,再加精制剂如NaOHNa2CO3CaCl2 等,使SO42−Ca2+Mg2+ 等可溶性杂质转化成沉淀,并滤除。最后用盐酸将pH调节至7以下,蒸干溶液,得到氯化钠晶体。
  • 实验室里的制备方法:将过量的盐酸和氢氧化钠溶液混合,蒸干溶液,析出氯化钠晶体。

用途

氯化钠的用途很广,使用量也大。根据1974年的统计数据,美国生产的氯化钠中只有2.7%作为家用食盐出售,16.6%用于路面除冰,4.2%用于动物饲料,1.8%用于硬水软化,剩余60%以上均被用于工业生产。

餐饮

氯化钠能产生人类能感知的咸味,是一种常见的调味料。食盐中一般含有97至99%的氯化钠。此外,海盐及新鲜开采的石盐(多数来自史前海洋)也含有微量的稀有元素,这些稀有元素通常对健康有益。

食盐中的是人体必需的营养素之一,但摄取过量的食盐易得高血压,或其它心血管疾病世界卫生组织建议,成年人每天应摄取少于2克的钠,相当于5公克食盐。

工业

氯化钠是无机重化工业的基础,在无机化工中,使用的食盐比其他任何原料都要多。其中,消耗食盐最多的工艺是氯碱法,该工艺通过电解食盐水制备氢氧化钠氯气氢气,通过电解熔盐获得金属和氯气。氯气主要被用于合成含氯有机化合物(如氯氟烃聚氯乙烯)和消毒漂白,氢氧化钠则被广泛运用于无机化工和纸浆处理。另一种消耗食盐量比较大的工艺是氨碱法,该法通过往食盐水中注入二氧化碳来制备碳酸氢钠,进而制备碳酸钠。大部分碳酸钠被用于制造玻璃

医学

氯化钠对于地球上的生命非常重要。大部分生物组织中含有多种类。钠离子在体内负责调节神经冲动的传导。血液中的离子浓度直接关系到体液的安全水平的调节,浓度失常会导致高钠血症低血钠症。 0.9%的氯化钠水溶液称为生理盐水,因为它与血浆有相同的渗透压生理盐水是主要的体液替代物,广泛用于治疗及预防脱水人类与其他灵长类不同,人类通过出汗分泌大量的氯化钠,也用于静脉注射治疗及预防血量减少性休克。

参考文献

  1. 离子化合物,艾尔云校, 2015-04-02
  2. G. Westphal, G. Kristen, W. Wegener, P. Ambatiello, H. Geyer, B. Epron, C. Bonal, G. Steinhauser, F. Götzfried: Sodium Chloride, in: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2012; doi:10.1002/14356007.a24_317.pub4.