氯化鈉
氯化鈉,(英語: Sodium chloride )(化學式:NaCl),是一種離子化合物[1] 。鈉離子和氯離子的原子質量分別為22.99和35.45g/mol。也就是說100g的氯化鈉中含有39.34 g的鈉和 60.66 g的氯。氯化鈉是海水中鹽分的主要組成部分,它的存在也使得海水有其特有的鹹味苦味。氯化鈉也是細胞外液的主要鹽類,0.89%的氯化鈉水溶液俗稱為生理鹽水。其可食用的形態是食鹽的主要成分,多用於食物的調味和保存。
在工業中,主要用於製造氫氧化鈉和氯以及應用於聚氯乙烯、塑料、木漿(紙漿)等許多其他產品的生產過程。由於它可以降低水的冰點,偶爾也用於解凍冰凍的路面。
目錄
生產
各種化合物的生產
氯化鈉是各種化學反應的生產中不可缺少的原料,不管是直接還是間接使用大都少不了。
氯鹼法
由電解飽和食鹽水溶液製取氫氧化鈉、氯氣和氫氣的工業生產方法,是重要的基礎化學工業之一。
氨鹼法
也叫索爾維法,是工業生產碳酸鈉的主要方法。此反應需要氯化鈉和石灰石,其產物是氯化鈣和碳酸鈉。
硬水軟化
硬水(如井水)含有大量的鎂離子鈣離子。硬水有許多危害,包括降低洗衣液的效果和阻塞水管,因此需要用離子交換樹脂將其置換出來。氯化鈉用於更新已失效的離子交換樹脂,使其能重複使用。
性質
物理性質
氯化鈉在多數情況下是白色的粉末,其結晶是半透明的立方體,但也可能會因雜質而呈現出藍或紫的色調。氯化鈉的摩爾質量是58.443克/摩爾,密度是每立方厘米2.17克。莫氏硬度為2~2.5。
氯化鈉易溶於水,常溫下在水中的溶解度是359克/升。食鹽水的物理性質與純水有較大的差異。常壓下,水鹽體系的低共熔點為−21.12 °C(−6.02 °F),低共熔物中鹽的質量分數為23.31%低共熔點是鹽水能夠達到的最低溫度。質量分數大於23.31%的鹽水在冷卻到該溫度之前會析出鹽(或其水合物),質量分數小於23.31%的鹽水在冷卻到該溫度之前則會析出冰。該質量分數的食鹽水沸點約為108.7 °C (227.7 °F)。 依據sigma Aldrich 物質資料表: 氯化鈉水中溶解度為(25°C) 357 mg/ml, 100°C為 384 mg/ml。飽和食鹽水之密度為 (25°C) 1.202 g/ml。 依此換算25°C 飽和食鹽水每一立方公分含316.223毫克之氯化鈉。 (網路上之飽和生理食鹽水密度錯誤甚多,推估為教學現場密度考題衍生之錯誤)
氯化鈉在不同溶液中的溶解度 g / 1kg ,25℃ | |
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水 | 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 |
環丁碸 | 0.05 |
1-丁醇 | 0.05 |
異丙醇 | 0.03 |
1-戊醇 | 0.018 |
乙腈 | 0.003 |
丙酮 | 0.00042 |
溫度 | °C | 800 | 850 | 900 | 1000 | 1100 |
電導率 σ | S·m−1 | 3,58 | 3,75 | 3,90 | 4,17 | 4,39 |
化學性質
氯化鈉是一種離子化合物,化學式為NaCl,代表鈉離子與氯離子的比例是一比一,之間靠離子鍵結合。鈉原子將其3s態電子轉移到氯原子的3d態上,兩者都達到穩定的電子結構。帶正電的鈉離子與帶負電的氯離子相互吸引,穩定的結合在一起。
氯化鈉溶於水時,完全電離為鈉離子與氯離子。他們會使純水靠氫鍵鍵合形成的正常結構(四面體排列)遭到破壞。Na+與水分子的結合力大約是水分子間氫鍵的4倍但這種作用低於共價鍵的強度。
從冷溶液中析出的鹽當中,每個鹽分子帶有兩個結晶水:NaCl·2H2O。
氯化鈉溶液的檢驗可分兩步完成。首先,向溶液中滴入硝酸酸化過的硝酸銀溶液,有白色沉澱(氯化銀)產生,證明有Cl。然後用鉑絲蘸取少量溶液,置於酒精燈上灼燒,火焰呈黃色,可證含有Na+。
製法
用途
氯化鈉的用途很廣,使用量也大。根據1974年的統計數據,美國生產的氯化鈉中只有2.7%作為家用食鹽出售,16.6%用於路面除冰,4.2%用於動物飼料,1.8%用於硬水軟化,剩餘60%以上均被用於工業生產。
餐飲
氯化鈉能產生人類能感知的鹹味,是一種常見的調味料。食鹽中一般含有97至99%的氯化鈉。此外,海鹽及新鮮開採的石鹽(多數來自史前海洋)也含有微量的稀有元素,這些稀有元素通常對健康有益。
食鹽中的鈉是人體必需的營養素之一,但攝取過量的食鹽易得高血壓,或其它心血管疾病。世界衛生組織建議,成年人每天應攝取少於2克的鈉,相當於5公克食鹽。
工業
氯化鈉是無機重化工業的基礎,在無機化工中,使用的食鹽比其他任何原料都要多。其中,消耗食鹽最多的工藝是氯鹼法,該工藝通過電解食鹽水製備氫氧化鈉、氯氣和氫氣,通過電解熔鹽獲得金屬鈉和氯氣。氯氣主要被用於合成含氯有機化合物(如氯氟烴、聚氯乙烯)和消毒漂白,氫氧化鈉則被廣泛運用於無機化工和紙漿處理。另一種消耗食鹽量比較大的工藝是氨鹼法,該法通過往食鹽水中注入氨和二氧化碳來製備碳酸氫鈉,進而製備碳酸鈉。大部分碳酸鈉被用於製造玻璃。
醫學
氯化鈉對於地球上的生命非常重要。大部分生物組織中含有多種鹽類。鈉離子在體內負責調節神經衝動的傳導。血液中的鈉離子濃度直接關係到體液的安全水平的調節,濃度失常會導致高鈉血症或低血鈉症。 0.9%的氯化鈉水溶液稱為生理鹽水,因為它與血漿有相同的滲透壓。生理鹽水是主要的體液替代物,廣泛用於治療及預防脫水人類與其他靈長類不同,人類通過出汗分泌大量的氯化鈉,也用於靜脈注射治療及預防血量減少性休克。
參考文獻
- ↑ 離子化合物,艾爾雲校, 2015-04-02
- ↑ 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.