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氯化鈉
圖片來自百科知識

氯化鈉化學式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。

工業中,主要用於製造氫氧化鈉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點,偶爾也用於解凍冰凍的路面。

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

電解飽和食鹽水溶液製取氫氧化鈉氯氣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℃
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
氯化鈉的導電性[2]
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

海水鹽湖是氯化鈉的主要來源。

  • 蒸發鹹水(如晾曬海水),在水沒有完全蒸乾前濾出氯化鈉晶體。適合大量生產。
  • 少量精製:將粗鹽溶解於水中,過濾掉不溶性雜質,再加精製劑如NaOHNa2CO3CaCl2 等,使SO42−Ca2+Mg2+ 等可溶性雜質轉化成沉澱,並濾除。最後用鹽酸將pH調節至7以下,蒸乾溶液,得到氯化鈉晶體。
  • 實驗室里的製備方法:將過量的鹽酸和氫氧化鈉溶液混合,蒸乾溶液,析出氯化鈉晶體。

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氫氣,通過電解熔鹽獲得金屬和氯氣。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類。鈉離子在體內負責調節神經衝動的傳導。血液中的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

  1. 離子化合物,艾爾雲校, 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.